[發明專利]一種鑄銅轉子感應電機

在審

• 申請號: 201710112032.4
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106787552A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 程明;王小虎;沈金華;徐峰;王韶華
• 申請（專利權）人: 常州市裕成富通電機有限公司;東南大學
• 主分類號: H02K17/16
• 分類號: H02K17/16;H02K3/28
• 代理公司: 常州市天龍專利事務所有限公司32105
• 代理人: 趙燕棣

技術領域

本發明涉及一種感應電機，具體涉及一種用于電動汽車上的鑄銅轉子感應電機。

背景技術

隨著經濟飛速的發展，我國汽車銷量呈現持續快速地增長。自2009年以來，我國己持續成為全球最大的汽車產銷國。截至2014年，我國的燃油機動車數量已超過2.5億，其中汽車保有量達1.4億輛。與此同時，汽車保有量的持續增長，給環境帶來了巨大的負擔。隨著汽車使用量持續增長，其尾氣排放帶來的污染直接導致了環境的日益惡化。今年，全國約1/2以上的城市持續長時間被霧霾籠罩，部分城市的空氣質量己經達到了嚴重污染程度，溫室效應加劇。因此，控制并降低汽車對環境的污染將成為我國社會和諧發展亟需解決的一個重大課題。

與傳統燃油汽車相比，電動汽車具有諸多優點。電動汽車驅動電機不僅效率高，而且在制動時驅動電機可以轉化為發電機運行，從而將汽車運行的動能轉化成電能存入蓄電池，大大地提高了能源利用率。另外，電動汽車的使用不會受能源種類與能源儲量的影響。其使用的電力既可來自于煤炭、石油、天然氣等礦物能源，也可以來自于水力、風力、太陽能、地熱、潮汝、核裂變等新能源資源。因此，電動汽車的發展不僅不會受能源單一的限制，更會推動整個新能源產業積極快速地發展。此外，電動汽車充電時間可以根據供電系統電網負荷的變化而調整，這樣可以對電網在用電方面起到調峰作用，有效平衡電網的負荷，降低電網的峰谷差，從而提高電網的經濟效益，達到節能的目的。在環保方面，電動汽車使用中不僅可以減小大氣污染與噪聲污染，報廢后也可以對電動汽車蓄電池進行集中回收處理。因此，電動汽車因能解決能源短缺和環保等問題而成為了研究熱點。

電動汽車中的三大技術是：電池及其管理技術、電機驅動及其控制技術、整車技術，雖然目前車載電池技術仍是電動汽車發展的瓶頸，但驅動電機技術與電機控制技術也是阻礙電動汽車發展關鍵因素。性能優越的電動汽車需要具備高轉矩密度與高功率密度的驅動電機系統來實現快速啟動、爬坡與高速巡航，保證整個運行范圍內的高效率以期達到良好的節能、強勁的瞬時過載能力，其高可靠性與魯棒性以期滿足各種惡劣環境的需求和合適的價格。這對傳統工業電機的設計方法與性能提出了新的挑戰。

目前，電動汽車用電動機主要有直流電動機（DCM）、感應電動機（IM）、永磁無刷電動機（PM-BLM）和開關磁阻電動機（SRM）四類。電動汽車的驅動電機屬于特種電機，是電動汽車的關鍵部件。要使電動汽車具有良好的工作性能，驅動電機應具有較寬的調速范圍及較高的轉速，足夠大的起動轉矩，體積小。質量輕、效率高且具有動態制動強和能量回饋的性能。目前電動車所采用的電動機中，直流電動機基本上已被交流電動機、永磁電動機或開關磁阻電動機所取代。電動汽車所用的電動機正在向大功率和小型化方向發展。

這其中，感應電機因其結構簡單、成本低廉、可靠性高、維護簡單、實用性強，十分適合作為驅動電機應用在電動汽車中。雖然其控制相對復雜，但是，隨著近年來矢量控制理論的極大發展與進步，針對異步電機的各種控制算法應運而生，從理論上解決了異步電機的控制難題；同時，IGBT等功率器件的廣泛應用，大幅降低了使用成本，DSP和ARM 等控制芯片的快速發展，為異步電機的復雜控制創造了有利條件，進而在實踐上為異步電機的廣泛應用奠定了基礎。近年來，異步電機轉矩輸出特性已經達到了電動汽車驅動電機的要求。因此，包括中國在內的眾多國家在多款電動汽車的動力總成中都選用異步電機作為驅動電機，已有不少量產的產品在售。

然而作為電動汽車的驅動電機，相對于其他類型的電機，傳統的鑄鋁轉子感應電機也具有功率密度較小，效率較低的缺點，為了克服這些缺點，研發更大功率密度和更高效率的的感應電機勢在必行。在感應電機的損耗中，轉子損耗占據了約20%～ 25%的比例，降低這部分損耗也就成了提高效率的一個重要技術手段。由于銅的電阻率是鋁的電阻率的60%左右，采用電阻率優良的銅替代傳統的鋁，可以降低轉子電阻，從而降低轉子損耗，提高了電機效率。

近些年，為了落實科學發展觀，實現人與環境的協調可持續發展，我國也大力推動電機能效提高進程，發布了GB18613-2012能效新標準，計劃逐步淘汰低能效電機。在這樣的大背景下，鑄銅轉子感應電機無疑將成為電機行業重要研究方向之一。而針對鑄銅轉子的特性，對電動機的轉子和定子進行重新設計，可最大限度提高電動機的效率，以獲得更高能效。

發明內容

本發明的目的是：提供一種可改善起動性能，節省定子繞組用銅，提高了電機效率的鑄銅轉子感應電機，以克服現有技術的不足。