[發(fā)明專利]混合勵(lì)磁多元磁通切換型汽車輪轂電機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310091558.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN103701287A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東肇慶新廣儀科技有限公司
• 主分類號(hào): H02K21/14
• 分類號(hào): H02K21/14;H02K1/17;H02K21/04;H02K1/24;H02K5/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種電機(jī)內(nèi)的永磁場(chǎng)﹑電勵(lì)磁磁場(chǎng)﹑電樞反應(yīng)磁場(chǎng)三種磁場(chǎng)互相耦合的“混合勵(lì)磁多元磁通切換型汽車輪轂電機(jī)”，?是純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵零部件和核心技術(shù)。其結(jié)構(gòu)和原理包括雙永磁鐵心凸極定子、齒頂弧面弧度削齒轉(zhuǎn)子、三相多元電/磁通路的電樞繞組、互相串聯(lián)連接的電勵(lì)磁繞組、過電流保險(xiǎn)器等主要部分。三相電樞繞組的各相分成若干獨(dú)立電磁通路，定子鐵心凸極采用雙永磁，加上轉(zhuǎn)子齒頂弧面的弧度削齒方法，兩者的協(xié)同作用最終使電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩降為最低。電勵(lì)磁繞組分布在電機(jī)各凸極雙永磁體內(nèi)空間，調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的電流方向和大小，可對(duì)永磁氣隙磁場(chǎng)的有效調(diào)節(jié)與控制，擴(kuò)寬了調(diào)速范圍，克服了普通磁通切換型電機(jī)調(diào)磁困難的缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的大轉(zhuǎn)矩、恒功率區(qū)的寬調(diào)速功能。該電機(jī)具有功率密度高、高效能﹑運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、噪音低﹑自容錯(cuò)性強(qiáng)、功率可調(diào)﹑有高的低速扭距。且當(dāng)某一電樞繞組發(fā)生故障時(shí)汽車仍可繼續(xù)運(yùn)行的高可靠性，正常行駛時(shí)它是驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)汽車下坡或滑行時(shí)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)，給蓄電池充電，全封閉結(jié)構(gòu)，適宜汽車高速、高溫和惡劣環(huán)境以及水下使用，是新能源純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)的全創(chuàng)新型汽車輪轂電機(jī)。

背景技術(shù)

隨著燃油資源緊缺，全球氣候變暖，節(jié)能減排刻不容緩，特別是2012年至2013年初全國(guó)性持續(xù)霧霾天氣，使環(huán)境污染問題更加突出。2012年7月9日，國(guó)務(wù)院正式發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃稱新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展將以純電驅(qū)動(dòng)為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向，當(dāng)前重點(diǎn)推進(jìn)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化，并明確規(guī)定，到2015年，當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至5.9升/百公里以下，國(guó)內(nèi)品牌汽車廠家都在千方百計(jì)盡快上純電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車項(xiàng)目，但相關(guān)核心技術(shù)仍未能取得突破性進(jìn)展。汽車輪轂電機(jī)是新型純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)之核心關(guān)鍵技術(shù)的零部件，它取代了現(xiàn)有汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)及附件、變速箱、傳動(dòng)軸、差速器、油箱等主要部件，使整輛汽車結(jié)構(gòu)變得非常簡(jiǎn)單、穩(wěn)固，車內(nèi)空間更加寬闊。但電機(jī)的性能必需能適應(yīng)各種惡劣路況行車，在越溝坑和爬坡時(shí)有足夠大的扭距，特別是軍用越野車，要求電機(jī)基點(diǎn)轉(zhuǎn)速等于1：10。近年美、英、法、德等國(guó)紛紛將電動(dòng)輪轂技術(shù)應(yīng)用于軍用越野車和輕型坦克上，并取得了重大成果。例如美國(guó)陸戰(zhàn)隊(duì)在“悍馬”基礎(chǔ)上研制出串聯(lián)式“影子”新型混合動(dòng)力越野車，采用了輪轂電機(jī)新技術(shù)，使戰(zhàn)車在純電動(dòng)情況下具備了靜音、無(wú)熱痕跡、不易被敵方發(fā)現(xiàn)等優(yōu)異性能，據(jù)聞美軍已決定停產(chǎn)傳統(tǒng)“悍馬”車，全部改產(chǎn)新型混合動(dòng)力輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的“影子”型軍車。這一重要發(fā)展趨勢(shì)，引起各國(guó)的高度關(guān)注。國(guó)內(nèi)目前在高性能，高可靠性汽車輪轂電機(jī)技術(shù)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美國(guó)家。我國(guó)的汽車工業(yè)急需具有高功率密度（體積小）、高效率（節(jié)能）、高可靠性（可帶故障運(yùn)行）、運(yùn)行平穩(wěn)（噪聲低）、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、低速扭矩大、能耐受高溫高速和惡劣環(huán)境等綜合性能好的新型汽車輪轂電機(jī)。但傳統(tǒng)的各類電機(jī)都滿足不了上述的綜合性能，難實(shí)現(xiàn)成為理想的汽車輪轂電機(jī)。目前較為先進(jìn)的永磁類電機(jī)，包括“永磁無(wú)刷電機(jī)BLDC”、“永磁同步電機(jī)”PMSM、“無(wú)鐵心永磁電機(jī)”等雖有較高的效率，但由于制造工藝和技術(shù)性等原因，一般都采用內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁型結(jié)構(gòu)（無(wú)鐵心永磁電機(jī)則必需釆用轉(zhuǎn)子永磁型結(jié)構(gòu)，而且目前功率只局限于小型電機(jī)）。由于轉(zhuǎn)子在運(yùn)行時(shí)溫升高、散熱條件差，加上高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力和震動(dòng)力，易使永磁件因高溫退磁或因高速產(chǎn)生的離心力和震動(dòng)力脫落，運(yùn)行過程中容易造成電機(jī)性能逐漸下降，尤其永磁件脫落后產(chǎn)生的踫撞必然會(huì)造成整臺(tái)電機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞而報(bào)廢。“開關(guān)磁阻SPM電機(jī)”具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，魯棒性好，電/磁路獨(dú)立性好，具容錯(cuò)性，轉(zhuǎn)子沒有永磁，也沒有繞組，適應(yīng)高速、高溫運(yùn)行，但亦存在齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪聲大，振動(dòng)大，效率也低于永磁類電機(jī)，加上驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)，未能廣泛推廣應(yīng)用。目前除了開關(guān)磁阻電機(jī)（但也存在上述的缺點(diǎn)），其他類型電機(jī)都會(huì)因某繞組發(fā)生很小的一點(diǎn)故障，電機(jī)即時(shí)不能繼續(xù)運(yùn)行的致命弊端，可靠性不理想，當(dāng)汽車行駛途中，一旦電機(jī)發(fā)生故障會(huì)使汽車停駛，甚至?xí)劤芍卮蟮陌踩鹿剩谲娛律蠒?huì)延誤戰(zhàn)機(jī)。研制一種新型的、高功率密度、高效率、恒轉(zhuǎn)矩的寬調(diào)速、魯棒性好、具有自容錯(cuò)的高可靠性、在惡劣環(huán)境具較強(qiáng)耐受性的節(jié)能、環(huán)保、堅(jiān)固、耐用的汽車輪轂電機(jī)，成為世界各國(guó)工程技術(shù)人員科研的熱點(diǎn)和亟待突破的課題。我司工程技術(shù)人員綜合分析各類電機(jī)的長(zhǎng)、短處，尤其對(duì)永磁類電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)兩類電機(jī)所具有的優(yōu)點(diǎn)或潛在的可融性，對(duì)此進(jìn)行分析、對(duì)比、借鑒、整合，研制發(fā)明一種結(jié)構(gòu)、原理、技術(shù)特征全新的“多元電/磁通路、低齒槽轉(zhuǎn)矩磁通切換型電機(jī)”，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)專門適合純電動(dòng)汽車使用的“混合勵(lì)磁多元磁通切換型汽車輪轂電機(jī)”。我們研發(fā)的汽車輪轂電機(jī)的特點(diǎn)是具有：恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的大轉(zhuǎn)矩和恒功率區(qū)的寬調(diào)速、高功率密度、高效節(jié)能、運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、噪音低、自容錯(cuò)性強(qiáng)，、在惡劣路況起步行車和爬坡性能好，更關(guān)鍵是它的高可靠性，不會(huì)因電機(jī)某繞組故障，永磁件脫落等而中途停駛，同時(shí)還因?yàn)樗娜忾]結(jié)構(gòu)，特別適應(yīng)汽車工作狀態(tài)，利用富余動(dòng)力給蓄電池充電補(bǔ)充能量，廷續(xù)汽車行使里程。因此是一種理想的純電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)。該電機(jī)以其獨(dú)具的優(yōu)越性能和高可靠性，爭(zhēng)取盡快納入國(guó)家“863”計(jì)劃。本發(fā)明屬自主原創(chuàng)性發(fā)明，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，將極大提升國(guó)內(nèi)汽車輪轂電機(jī)的技術(shù)先進(jìn)性，在電機(jī)行業(yè)和純電動(dòng)汽車領(lǐng)域躋身世界先進(jìn)行列。