[發明專利]靜止永磁體勵磁的輪轂式同步電動機

無效

• 申請號: 201110241898.8
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102299600A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 李光友;朱晗
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02K21/04
• 分類號: H02K21/04;H02K1/17;H02K1/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

技術領域

本發明涉及一種電動汽車用同步電動機，尤其涉及一種靜止永磁體勵磁的輪轂式同步電動機。

背景技術

隨著石油資源的短缺和人們環保意識的提高，電動汽車受到世界各國的廣泛重視，驅動電機是電動汽車的核心部件之一。電動車最顯著的特點是頻繁的起停、加減速，而不是運行于某一恒速下穩態運行。人們對電動車的1次充電行駛距離和最高時速有一定要求，對于輕型電動汽車一般要求1次充電行駛50～100km，最高時速100km/h。可靠性和價格也是人們比較關注的問題。目前電動車使用的各種驅動電機各有優點，同時又都有其不利的一面。

在電動車發展初期，多采用普通直流電動機。隨著永磁材料的發展，永磁直流電動機也有所應用。直流電動機的優點是可控制性好，但它重量大，效率低，價格貴，而且由于電刷和滑環的存在，維護工作量大，可靠性低。因此，隨著電力電子器件的發展，交流電機逐漸成熟，直流電動機逐漸被交流電動機所取代。

以永磁同步電機和無刷直流電動機為代表的交流永磁電動機以其低重量、高效率這一特別的優勢在電動車領域被廣泛的應用。這類電機也有它的缺點，永磁體固定于高速旋轉的轉子上，對制造工藝要求很高，另外電機的調速范圍也受到限制。開關磁阻電機雖然結構簡單、堅固、效率高，低速時可提供很大的轉矩，且驅動器結構簡單，它的缺點主要是振動和噪聲較大。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種靜止永磁體勵磁的輪轂式同步電動機，它具有可靠性好、加工方便的優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種靜止永磁體勵磁的輪轂式同步電動機，電動機為輪轂式外轉子結構，所述電動機定子鐵芯和外轉子鐵芯為12/16極結構，即定子鐵芯外圓上開12個齒槽，外轉子鐵芯內圓表面開16個齒槽，每個定子齒頂表面貼附有極性相反的兩塊永磁體，相鄰定子齒上的相鄰永磁體極性相同；定子鐵芯每個齒上設有集中繞組，四個相距90°的集中繞組串聯構成一相，極性交替排列。

所述的永磁體是靜止的，定子上的每極磁通是交變的。

所述定子鐵芯齒頂寬度為24°；外轉子鐵芯齒頂寬度為9°，外轉子上采用5°～7.5°的斜槽。

外轉子、定子鐵芯均由硅鋼片疊壓而成，外轉子上沒有繞組和永磁體。

該發明的有益效果是：輪轂式外轉子結構適合于電動汽車的兩輪或四輪驅動；永磁體固定于每個定子齒頂表面；該結構實現了靜止永磁體產生交變磁通，提高了材料利用率和電機功率密度；外轉子只由硅鋼片疊壓而成，不設有永磁體，機械強度高，適合于高速旋轉；電機固有的減速特性，使其具有良好的低速特性；外轉子采用斜槽使電機的轉矩脈動較小。

附圖說明

圖1為電機定子鐵芯示意。

圖2為電機定子鐵芯、外轉子鐵芯示意圖。

圖3為電源頻率130Hz時，電機電壓波形及諧波分布。

圖4為電源頻率130Hz時，電機電流波形及諧波分布。

1.定子鐵芯，2.永磁體，3.集中繞組，4.外轉子鐵芯。

具體實施方式

圖1，圖2一種靜止永磁體勵磁的輪轂式同步電動機，電動機為輪轂式外轉子結構，它包括定子鐵芯1、永磁體2、集中繞組3和外轉子鐵芯4。定子鐵芯1內圓上開12個齒槽，齒頂寬度為24°。每個定子齒頂表面貼附有極性相反的兩塊永磁體2，相鄰定子齒上的相鄰永磁體2極性相同。定子鐵芯1每個齒上設有集中繞組3，四個相距90°的集中繞組3串聯構成一相，極性交替排列。外轉子鐵芯4內圓表面均勻開16個齒槽，外轉子鐵芯4齒頂寬度為9°，外轉子上采用5°～7.5°的斜槽。

外轉子鐵芯4、定子鐵芯1均由硅鋼片疊壓而成。

工作方式：電機由直流電源供電，經逆變器輸出三相PWM電壓給電動機。

樣機額定值：額定功率P_N＝2.2kW，額定效率η_N＝86％，額定轉速n_N＝490r/min，最高轉速1500r/min，額定電壓U_N＝96V(直流)。

樣機主要尺寸：定子內徑60mm，定子外徑160mm，定子軛厚20.5mm，定子齒頂寬24°；外轉子內徑161mm；外轉子外徑200mm，外轉子軛厚10mm，外轉子齒寬9°；鐵芯長度100mm；永磁體厚度2.5mm；氣隙0.5mm。

電機在電源頻率為130Hz空載運行時的電壓、電流波形及諧波分布如圖3、圖4所示。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。