[發明專利]一種新型漸變非對稱氣隙電勵磁電機

在審

• 申請號: 201710566692.X
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107332418A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 王光輝;李春明;宋海平;田德文;李波;邢彥斌;姜茹;劉華源;高曉宇
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: H02K19/12
• 分類號: H02K19/12
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電動車輛用驅動電機技術領域，具體涉及一種新型漸變非對稱氣隙永磁電機。

背景技術

空氣污染、全球變暖和石油資源日益減少等問題隨著車輛數量的增加日益嚴峻，基于此以混合動力、純電動和燃料電池車輛(HEV、PEV、FCEV)為代表的電動車輛是未來車輛發展的趨勢，其不僅能有效減少污染物排放，甚至達到零排放，還具有啟動性能好、調速方便、運行平穩、噪聲小的等優點，使得電動車輛。

純電動車輛是完全由二次電池(如鉛酸電池、鎳氫電池或鋰電池)提供動力的車輛，驅動電機能量完全來自動力電池組，在車輛行駛一定的里程后電池消耗的電能通過充電系統進行補充。在純電動車輛開發過程中為有利于實用化和市場化而產生了一種混合動力電動車輛，其驅動方案一般采用內燃機和驅動電機兩種動力，驅動電機的能量來自發電機或儲能器件(如電池)等，通過與先進控制系統相結合，提供車輛行駛所需要的動力。燃料電池車輛是以燃料電池作為能源的電動車輛。燃料電池指利用氫氣(或甲醇等)和氧氣(或空氣)在催化劑的作用下直接經電化學反應產生電能驅動電機的裝置，具有無污染物排放的優點。

驅動電機作為電動車輛的核心部件，在車輛行駛過程中將電能轉化為車輛行駛的動能，其驅動性能的好壞決定了電動車輛性能的好壞；理論上，電動車輛用驅動電機需要提供高的輸出功率和輸出轉矩以滿足車輛在啟動、減速及爬坡過程中的高轉矩輸出和加速時的高功率輸出的需求，且在恒功率運行區間要求有寬的調速范圍和大的弱磁擴速倍數，而實際現有電動車輛的驅動電機的輸出轉矩和輸出功率較低，且在恒功率運行區間調速范圍窄。

此外，在電動車輛行駛過程中，由于駕駛者的視野和習慣等，一般倒檔行駛工況較少，所以車輛用驅動電機對前向行駛性能要求高，而對倒檔行駛的性能要求相對較低；但當前常規電動車輛驅動電機的氣隙磁場是對稱分布的，電機的轉速-轉矩Map圖關于轉速軸和轉矩軸對稱，導致車輛前向行駛和倒檔行駛的電機驅動性能相差不大，且驅動電機在轉矩輸出時定子繞組電流較大，其電樞反應使得合成磁場飽和，大大降低了其轉矩輸出能力。

因此，需要提供一種前向驅動轉矩和前向轉速高、恒功率調速范圍寬的電動車輛用驅動電機。

發明內容

為滿足現有技術對于前向驅動轉矩和前向轉速高、恒功率調速范圍寬的電動車輛用驅動機的需要。本發明提供了一種新型漸變非對稱氣隙電勵磁電機。

本發明通過如下技術方案實現：

一種新型漸變非對稱氣隙電勵磁電機，所述電機包括定子和轉子，所述轉子包括電勵磁鐵芯、勵磁繞組；所述定子包括定子鐵芯和定子繞組；所述定子鐵芯內表面與電勵磁鐵芯外表面間橫截面上的氣隙寬度在勵磁繞組對應的范圍內周期漸變非對稱。

優選的，所述勵磁繞組繞制在電勵磁鐵芯的極靴上，通電后產生N、S級交替的穩定電勵磁磁場，磁極數目為偶數。

優選的，所述定子繞組在定子鐵芯的槽內繞制。

優選的，所述磁極周期內關于磁極中心線的氣隙磁場非對稱，氣隙小的位置磁場密度越大，氣隙大的位置磁場密度越小。

優選的，在電機供電電壓和電流恒定的條件下，前向電磁轉矩大于后向電磁轉矩，前向轉速大于后向轉速。

優選的，所述電勵磁鐵芯由含按質量百分比的下述組份的材質制得：Si 9.6％、Al 5.4％和Fe 85％。

當前常規驅動電機的氣隙磁場分布是對稱的，電機的轉速-轉矩Map圖是關于轉速軸和轉矩軸對稱，且在大轉矩輸出時定子繞組電流較大，其電樞反應使得合成磁場進入飽和，降低了其大轉矩輸出能力。考慮到汽車用驅動電機對前向行駛性能較高，而對倒檔行駛的性能要求較低，本發明考慮采用非對稱氣隙磁場分布，由于磁場一側幅值較小，在前向行駛時的合成磁場不易進入飽和區，以提供更大的前向行駛轉矩，同時降低電機對輸入電壓要求，使得前向的最大速度要高于常規驅動電機。

與最接近的現有技術比，本發明提供的技術方案具有以下優異效果：

本發明采用了一種不同永磁體混合勵磁電機轉子結構，使得電動車輛用驅動電機磁場每極的磁場關于該極中心線是非對稱的，前向行駛過程中氣隙合成磁場不易進入飽和區，允許的前向電流更大，從而提高了電動車輛用驅動電機的前向驅動轉矩和轉速，具有前向效率高、調速范圍寬、節能環保等優點。

本發明采用的電勵磁鐵芯有很高的磁導率、高磁飽和和高硬度。

附圖說明

圖1是本發明的新型漸變非對稱氣隙電勵磁電機結構截面視圖

圖2是本發明的新型漸變非對稱氣隙電勵磁電機電勵磁轉子部分剖視