本發(fā)明涉及新能源汽車領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

背景技術(shù)：

汽車是現(xiàn)代社會(huì)的重要組成部分，也是工業(yè)發(fā)展的偉大成就之一。它不僅是世界經(jīng)濟(jì)支柱，而且為人們?nèi)粘Ｉ钏匦璧目焖倭鲃?dòng)做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，以碳資源為動(dòng)能的內(nèi)燃機(jī)汽車不僅排放二氧化碳等污染物，造成全球的氣候變暖，而且排放物中的小顆粒，也是霧霾的重要元兇。據(jù)中科院統(tǒng)計(jì)，大約有22.2％的PM2.5來(lái)源于汽車尾氣。另外，地球的石油資源正在迅速減少，研究可替代能源也是當(dāng)前科研人員和工業(yè)界等關(guān)注的重點(diǎn)。

近十幾年來(lái)，新能源汽車，包括純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車等，應(yīng)運(yùn)而生，運(yùn)用高性能驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制技術(shù)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的高效融合，取代傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃機(jī)及其機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，成為了交通運(yùn)輸研究開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的里程碑式發(fā)展節(jié)點(diǎn)。

電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的心臟。該系統(tǒng)主要由汽車電機(jī)、功率變換器和控制器組成。其中，汽車電機(jī)直接將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，直接驅(qū)動(dòng)車輛；功率變換器根據(jù)電機(jī)的指標(biāo)，提供特定指標(biāo)的激勵(lì)電壓和電流；控制器根據(jù)車況、路況和駕駛員的意向，通過(guò)變換器提供信號(hào)控制功率變換器的輸出，進(jìn)而調(diào)整汽車電機(jī)的運(yùn)行，以產(chǎn)生特定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。

汽車電機(jī)是整個(gè)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心，其性能的優(yōu)劣不僅關(guān)系著汽車駕駛的舒適度，而且決定了電動(dòng)汽車的續(xù)航能力。起初，電動(dòng)汽車采用直流電機(jī)系統(tǒng)，隨著電機(jī)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，異步電機(jī)、永磁電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等也逐漸發(fā)展成汽車電機(jī)。目前為止，美國(guó)市場(chǎng)主要是以異步電機(jī)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電動(dòng)汽車，Tesla是其代表,其生產(chǎn)的高性能純電動(dòng)汽車T3所采用的異步汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率為92％；歐洲市場(chǎng)上由于其永磁體的匱乏,主要研究開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；亞洲市場(chǎng)主要為永磁電機(jī)，其中Toyota以其Prius電機(jī)而享譽(yù)整個(gè)電動(dòng)汽車領(lǐng)域，其內(nèi)嵌式永磁同步汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)及混合協(xié)同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的綜合效率測(cè)試結(jié)果為77％。

因此，永磁電機(jī)以其高效率，高功率密度受到新能源汽車行業(yè)的歡迎。但是，新能源汽車永磁電機(jī)的效率，還有待于提高；另外，汽車電機(jī)處于密封環(huán)境中運(yùn)行，而永磁電機(jī)的性能受溫度影響很大，研究冷卻方法，也是新能源汽車電機(jī)研究的熱點(diǎn)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種齒槽轉(zhuǎn)矩小，諧波含量少，功率密度高的新能源汽車電機(jī)，提高新能源汽車運(yùn)行的效率和穩(wěn)定性；在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，有效地增強(qiáng)汽車的續(xù)航能力。

技術(shù)方案：

一種新能源汽車電機(jī)，采用外定子內(nèi)轉(zhuǎn)子形式，所述定子由多個(gè)單齒定子鐵心耦合而成，每個(gè)單齒定子鐵心中的定子齒上設(shè)置有采用全齒繞形式的電樞繞組，耦合后整體形成分?jǐn)?shù)槽集中式繞組；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心和磁極，所述轉(zhuǎn)子鐵心包括轉(zhuǎn)子鐵心主體部分和轉(zhuǎn)子鐵心補(bǔ)充部分；為奇異外形，通過(guò)每個(gè)磁極對(duì)應(yīng)的鐵心沿著一定弧度進(jìn)行剪裁后制成；所述轉(zhuǎn)子鐵心主體部分包括基體和設(shè)置于基體上的齒、整體呈齒輪狀，兩兩相鄰齒之間設(shè)置有一塊轉(zhuǎn)子鐵心補(bǔ)充部分，轉(zhuǎn)子鐵心補(bǔ)充部分與基體之間設(shè)置有風(fēng)冷通道，每個(gè)磁極均為一塊磁鐵等分成兩個(gè)磁鋼分別安裝在同一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心補(bǔ)充部分的兩側(cè)與相應(yīng)位置處的齒之間，使得每個(gè)磁極形成八字形結(jié)構(gòu)，其中八字形的小端開(kāi)口指向轉(zhuǎn)子中心，相鄰的兩個(gè)磁極極性相反形成N極與S極間隔的形式。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，該電機(jī)采用近極槽電機(jī)結(jié)構(gòu)且極槽數(shù)的最小公倍數(shù)小于等于12。本發(fā)明中具體采用12槽8極結(jié)構(gòu)，單齒定子鐵心有12個(gè)，轉(zhuǎn)子鐵心的磁極有8個(gè)。在單齒定子鐵心有12個(gè)的情況下，每個(gè)單齒定子鐵心表征30度弧度。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述定子采用模塊化設(shè)計(jì)，在每個(gè)單齒定子鐵心上用于和兩側(cè)相鄰的單齒定子鐵心連接的兩個(gè)側(cè)壁上，一側(cè)為凹槽、另一側(cè)是與凹槽匹配的凸槽，相鄰的單齒定子鐵心通過(guò)凹槽和凸槽的組合形成完整的定子結(jié)構(gòu)。全齒繞的繞組不能超過(guò)單齒定子鐵心的范圍，避免單齒定子鐵心之間不能耦合。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)子的尺寸以齒槽轉(zhuǎn)矩最小為優(yōu)化條件后確定，具體過(guò)程為：確定初始的定子厚度、定轉(zhuǎn)子裂比、每個(gè)磁鋼的厚度以及轉(zhuǎn)子補(bǔ)充部分的弧度；按照加工工藝精度進(jìn)一步調(diào)整以上各個(gè)初始參數(shù)；而后利用仿真軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，最終以最小的齒槽轉(zhuǎn)矩為優(yōu)化目標(biāo)，在最小的齒槽轉(zhuǎn)矩仿真結(jié)果下，對(duì)應(yīng)的定轉(zhuǎn)子尺寸為最終的方案。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述磁鋼的尺寸以穩(wěn)態(tài)下電機(jī)的氣隙平均磁場(chǎng)密度最大和諧波最小為優(yōu)化條件后確定。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，所述風(fēng)冷通道位于八字形結(jié)構(gòu)中兩個(gè)磁鋼之間，且在軸向比磁鋼靠近轉(zhuǎn)子的中心；風(fēng)冷通道的高度不小于每個(gè)磁鋼的厚度，隔磁效果明顯；風(fēng)冷通道的寬度小于單個(gè)磁極的寬度，優(yōu)選風(fēng)冷通道寬度是單個(gè)磁極寬度的1/2。

上述尺寸中，風(fēng)冷通道的高度尺寸定義如下：垂直電機(jī)軸向的剖面上，沿著徑向分布的尺寸。風(fēng)冷通道的厚度尺寸定義如下：垂直于風(fēng)冷通道高度方向的尺寸。磁鋼厚度尺寸定義如下：垂直電機(jī)軸向的剖面上，沿著徑向分布的尺寸為磁鋼寬度，垂直于磁鋼寬度方向的尺寸為磁鋼厚度。單個(gè)磁極寬度尺寸定義如下：垂直電機(jī)軸向的剖面上，沿著徑向分布的尺寸。

有益效果：

本發(fā)明屬于一種新能源汽車電機(jī)，具有端部小，定位力小，諧波含量低和功率密度高，轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中，新能源汽車電機(jī)充分地利用12槽8極外定子內(nèi)轉(zhuǎn)子的特性。采用分布式集中繞組結(jié)構(gòu)，有效地降低了電機(jī)的端部尺寸，簡(jiǎn)化了電機(jī)的生產(chǎn)工藝，減少了電機(jī)的安裝空間，提供了汽車的舒適；另外，端部長(zhǎng)度的明顯減少，有效地減少了銅的消耗量，減小了銅耗，從而增加了效率；采用模塊化定子結(jié)構(gòu)和全齒繞的繞組繞線形式，有利于電機(jī)的機(jī)械化生產(chǎn)，提供了生產(chǎn)效率，而且模塊化結(jié)構(gòu)，增加了電機(jī)的可維護(hù)性；采用八字形磁鋼，大大地提高了空氣隙磁場(chǎng)密度，從而提高了電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度；采用轉(zhuǎn)子風(fēng)冷通道，有效地降低了電機(jī)內(nèi)部的溫度，且避免八字型磁場(chǎng)的磁場(chǎng)短路；采用奇異的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，有效地降低了電機(jī)諧波，進(jìn)一步提高電機(jī)的有效功率密度和安全穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的示意圖；

圖2是本發(fā)明的定子結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示為本發(fā)明的新能源汽車電機(jī)，采用外定子內(nèi)轉(zhuǎn)子形式，定子與轉(zhuǎn)子之間具有空氣氣息5；所述定子由多個(gè)單齒定子鐵心1耦合而成，每個(gè)單齒定子鐵心1與其定子齒3上設(shè)置的采用全齒繞形式的電樞繞組2形成一個(gè)模塊，12個(gè)同種模塊，通過(guò)單齒定子鐵心1的凸起和凹槽配合耦合成定子后整體形成分?jǐn)?shù)槽集中式繞組，相鄰的定子齒3之間形成定子槽口4；采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組，其繞組通過(guò)全齒繞，不需要跨接導(dǎo)線，整個(gè)端部極短。圖2為單齒定子鐵心1，一邊是凸起部分，一邊是凹槽，表征30弧度。

所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心和磁極，所述轉(zhuǎn)子鐵心包括轉(zhuǎn)子鐵心主體部分7和轉(zhuǎn)子鐵心補(bǔ)充部分6；所述轉(zhuǎn)子鐵心主體部分7包括基體和設(shè)置于基體上的齒、整體呈齒輪狀，兩兩相鄰齒之間設(shè)置有一塊轉(zhuǎn)子鐵心補(bǔ)充部分6，轉(zhuǎn)子鐵心補(bǔ)充部分6與基體之間設(shè)置有風(fēng)冷通道10，共有8個(gè)磁極，每個(gè)磁極均為一塊磁鐵等分成兩個(gè)磁鋼分別安裝在同一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心補(bǔ)充部分6的兩側(cè)與相應(yīng)位置處的齒之間，使得每個(gè)磁極形成八字形結(jié)構(gòu)，其中八字形的小端開(kāi)口指向轉(zhuǎn)子中心，相鄰的兩個(gè)磁極極性相反形成N極8與S極9間隔的形式。八字形結(jié)構(gòu)，其尺寸和安裝方式是以穩(wěn)態(tài)下氣隙平均磁場(chǎng)密度最大和諧波最小為優(yōu)化條件后確定。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，所述轉(zhuǎn)子的尺寸以齒槽轉(zhuǎn)矩最小為優(yōu)化條件后確定，具體過(guò)程為：確定初始的定子厚度、定轉(zhuǎn)子裂比、每個(gè)磁鋼的厚度以及轉(zhuǎn)子補(bǔ)充部分的弧度；按照加工工藝精度進(jìn)一步調(diào)整以上各個(gè)初始參數(shù)；而后利用仿真軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，最終以最小的齒槽轉(zhuǎn)矩為優(yōu)化目標(biāo)，在最小的齒槽轉(zhuǎn)矩仿真結(jié)果下，對(duì)應(yīng)的定轉(zhuǎn)子尺寸為最終的方案。

上述風(fēng)冷通道位于八字形結(jié)構(gòu)中兩個(gè)磁鋼之間，且在軸向比磁鋼靠近轉(zhuǎn)子的中心；風(fēng)冷通道10的高度不小于每個(gè)磁鋼的厚度，隔磁效果明顯；風(fēng)冷通道10寬度是單個(gè)磁極寬度的1/2。

本發(fā)明主要采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組、八字形結(jié)構(gòu)、模塊化定子等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了該發(fā)明電機(jī)的低齒槽轉(zhuǎn)矩，少諧波，無(wú)端部，功率密度大等特征。所述的模塊化定子結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。