[發(fā)明專利]一種車用雙轉(zhuǎn)子磁通切換電機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510755061.3
• 申請日: 2015-11-09
• 公開（公告）號: CN105356699A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱孝勇;張超;全力;杜懌
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/17;H02K1/02;H02K1/24;H02K1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機制造技術(shù)領(lǐng)域，特指一種用于電動汽車等的雙轉(zhuǎn)子磁通切換電機。

背景技術(shù)

磁通切換電機采用定子永磁型結(jié)構(gòu)，電樞繞組和永磁體都位于定子上，轉(zhuǎn)子上既無電樞繞組也無永磁體，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，效率及功率密度較高。一方面，該類遵循磁通切換原理的磁通切換電機，由于具備繞組互補性，可以大大減少或抵消單個繞組線圈永磁磁鏈和感應(yīng)電動勢中的高次諧波分量，使得該電機在采用集中式電樞繞組和轉(zhuǎn)子直槽的條件下就可以獲得較高正弦度的每相空載永磁磁鏈和感應(yīng)電動勢；另一方面，該類電機，由于永磁體內(nèi)嵌于定子齒部，通過相鄰齒的永磁形成聚餐效應(yīng)，使得該類電機容易實現(xiàn)較高的氣隙隙磁，從而實現(xiàn)了較高的電機轉(zhuǎn)矩密度和功率密度。但隨著對該類磁通切換電機研究和應(yīng)用的不斷深入，該類電機的固有的不足也日益顯現(xiàn)：1.永磁體內(nèi)嵌于定子齒中間，定子齒有效截面積大大減小，使得電機的主磁路經(jīng)過定子齒部分時，易于飽和，電機漏磁較大，磁場利用率較低，此外，該類電機特有的定子外漏磁也進(jìn)一步降低了電機的永磁材料利用率；2.電機在電機主磁路飽和的情況下為獲得較高的氣隙磁密，永磁材料的用量也明顯高于同樣功率等級的永磁無刷電機，隨著近年來稀土永磁材料價格的持續(xù)上漲，其制造成本的明顯上升無疑會限制該類電機的進(jìn)一步推廣使用。

綜合國內(nèi)外的文獻(xiàn)可以看出，降低永磁電機中稀土永磁材料用量的方法主要有：提高永磁體的利用率，采用直流輔助勵磁，使用鐵氧體等價格低廉的非稀土材料等。文獻(xiàn)“Anovelhybridexcitationflux-switchingmotorforhybridvehicles”中(公開發(fā)表于2009年IEEETransactionsonMagnetics45卷，10期，4728-4731頁)通過在定子中加入直流勵磁繞組，不僅降低了稀土永磁材料的用量，也實現(xiàn)了氣隙磁通的自由調(diào)節(jié)，擴大了電機的調(diào)速范圍。但是由于直流勵磁繞組的使用，電機的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，同時也增加了電機的用銅量和銅耗，降低了電機的運行效率。在此基礎(chǔ)上文獻(xiàn)“TheperformanceofahybridexcitationfluxswitchingmotorwithferritemagnetsforEVs”中(公開發(fā)表于2014年IEEEConferenceofTransportationElectrificationAsia-Pacific)采用鐵氧體永磁體代替稀土永磁勵磁，有效降低了電機的制造成本。但是由于鐵氧體的磁能積較低，需要通過直流勵磁繞組提高電機的轉(zhuǎn)矩密度，電機的運行效率也有待提高。中國專利號為201410508547.2的專利文獻(xiàn)提出了一種采用混合永磁體的磁通切換電機，該電機同時使用稀土永磁和鐵氧體永磁進(jìn)行勵磁，在定子的軛部安裝高磁能積的稀土永磁體，在靠近定子的齒部安裝低磁能積的鐵氧體永磁體，由此形成稀土永磁體與鐵氧體永磁連接的混合永磁體模塊，在保證一定轉(zhuǎn)矩密度的基礎(chǔ)上，降低了電機的制造成本，也沒有增加額外的銅耗，保證了電機的效率。但是這些電機都沒有解決磁通切換電機定子外圓漏磁的問題，致使永磁體的利用率仍然較低。

因此，如何在維持電機相對較高轉(zhuǎn)矩密度和效率的同時，降低電機中稀土永磁材料的用量是非稀土或少稀土磁通切換電機領(lǐng)域中亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)子魯棒性能好、具有較高轉(zhuǎn)矩密度、高效率、高永磁體利用率的車用雙轉(zhuǎn)子少稀土磁通切換電機，以滿足在保證相對較高功率密度和效率的情況下，降低稀土永磁材料用量的要求。