[發明專利]一種內散熱復合磁通切換永磁電機

在審

• 申請號: 201510327679.X
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN104935131A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 花為;周令康;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 楊陳慶

技術領域

本發明是一種結構堅固、工作模式多樣化、具有較強轉矩輸出能力、較高功率密度以及較佳散熱性能的電機，尤其是一種能夠實現電子無級變速運行及從電機內部直接散熱的電機，屬于電機制造的技術領域。

背景技術

隨著世界能源的不斷衰竭，采用新能源汽車取代傳統燃油汽車成為全世界的共識。目前國際上主要研究的新能源汽車主要有三種，即純電動汽車、燃料電池汽車和混合動力汽車，其中前兩者因為技術不成熟、續航里程不足或經濟成本高昂而在商用、家用乘用車領域難以大范圍推廣。混合動力汽車則因其技術成熟，續航里程長而被廣泛關注并得到了較為普及的應用。

有效實現混合動力汽車基本功能的關鍵技術之一是研發高性能的電子無級調速器（Electrical-Continuous?Variable?Transmission，以下簡稱E-CVT）系統。E-CVT系統作為一種具有機械功率分配的能量傳遞系統，其突出優點是能夠使發動機在全程范圍內運行在最佳燃油經濟線，從而有效提高整車效率。E-CVT系統的核心部件是其功率分配裝置，保證發動機運行于最佳區域，從而實現混合動力汽車傳動系統的綜合最優控制。根據是否采用機械齒輪，可將現有上市混合動力汽車的E-CVT系統以及國內外專家學者廣泛關注的E-CVT系統分為兩大類：一類是采用機械齒輪（行星齒輪）的E-CVT系統，另一類為沒有齒輪嚙合的無齒輪E-CVT系統。

盡管行星齒輪結構較好地解決了發動機功率分配以及驅動轉矩的合成問題，然而，和所有機械齒輪類似，行星齒輪存在著傳輸損耗和齒輪噪聲的缺點，而且必須人為定期地給齒輪施加潤滑劑加以維護。為了解決這種復合機械結構所存在的弊端，國內外研究人員嘗試采用由一個雙機械端口（即雙轉子）電機來替代行星齒輪結構，即通過無機械接觸的電磁力（電磁轉矩）作用實現機械功率的集中與分配以滿足車速的自由調節需要，意即采用電氣聯結方式克服上述問題。然而，這種基于雙轉子電機實現電氣聯結的電子無級調速系統在克服行星齒輪缺點的同時也產生了一個新的問題：系統中所采用的雙轉子電機必需通過滑環和碳制電刷實現轉子中的電能傳遞。而眾所周知，滑環和碳制電刷將產生額外的損耗，而且亦需要定期維護。

不同于改良的思想，近年來出現了一種全新的電子無級調速系統概念ZL201210274466.1（CN102832771B），既不需要行星齒輪，也不需要滑環和碳制電刷。這套系統不僅可以從本質上解決現在所有以行星齒輪方式聯結的電子無級調速系統的缺點，而且也可以克服已有的基于滑環和電刷的電氣聯結電子無級調速系統的缺點。盡管專利ZL201210274466.1（CN102832771B）所提出的一種復合磁通切換永磁無刷電機系統能夠實現功率分配，然而，由于混合動力汽車內部空間有限且驅動電機功率較大，以2010款豐田普銳斯為例，其電機功率達50kW，如果散熱不佳會嚴重影響電機性能，甚至燒毀電機，因此如何保證電機，尤其是內電機的定子散熱具有十分重要的理論意義與工程實用價值。

目前，電機所采用的散熱系統一般為風冷和液冷，其中在電動汽車驅動系統中使用較多的是液冷方式，如豐田普銳斯、凱美瑞及本田思域。然而，這種散熱方式的原理是將電機內部尤其是定子繞組產生的熱能先以傳導的方式傳遞至定子外殼，然后通過冷卻電機外殼實現散熱目的，并不能直接將電機內部熱量帶走，并且對于位于轉子的永磁體溫度冷卻效果較差。因此，為了保證電子無級調速系統散熱性能需求，本發明在專利ZL201210274466.1（CN102832771B）的基礎之上，提出了一種具有內散熱功能的復合磁通切換永磁電機，其在具備電子無級無刷調速的性能之外，還具有極強的散熱能力，從而使其可靠性以及過載能力進一步增強。

發明內容

技術問題：本發明目的是提出一種具有內散熱能力的復合磁通切換無刷永磁電機。該電機可以在不額外增加體積的條件下，通過在隔磁環上增加散熱孔的方法達到較好的散熱效果，從而提升電機各項性能，包括提高其可靠性以及過載能力等。