[發(fā)明專(zhuān)利]一種非晶材料的E型雙繞組定子軸向磁通電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010000807.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111064335B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐煒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02K21/16
• 分類(lèi)號(hào): H02K21/16
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于非晶材料的E型雙繞組定子軸向磁通電機(jī)，結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，特殊的結(jié)構(gòu)也使得更容易繞組銅線的散熱。該新型電機(jī)包括定子組合部分和轉(zhuǎn)子部分，其中定子組合部分由E型鐵芯和雙繞組銅線組成，轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵芯和磁鐵組成。定子模塊使用雙繞組E型鐵芯設(shè)計(jì)，鐵芯采用非晶材料，剪切成E型薄片層層壓疊而成，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單并且定子鐵損相比傳統(tǒng)硅鋼片鐵芯也得到極大地較少。同時(shí)，雙繞組設(shè)計(jì)既可以靈活調(diào)節(jié)兩套繞組中的電流分布，且增加了電機(jī)運(yùn)行的冗余度及可靠性，在一套繞組失效的情況下，電機(jī)仍能依靠另一套繞組實(shí)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)矩輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非晶材料的E型雙繞組定子軸向磁通電機(jī)，實(shí)現(xiàn)低損耗高功率密度模塊化電機(jī)的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

電動(dòng)及混和動(dòng)力汽車(chē)的電機(jī)由于空間重量的限制需要實(shí)現(xiàn)低損耗高功率密度的設(shè)計(jì)。目前，新能源汽車(chē)電機(jī)多采用徑向永磁磁通電機(jī)，較之軸向磁通電機(jī)，轉(zhuǎn)矩功率密度較小。另外，徑向磁通電機(jī)的銅線包裹在定子鐵芯里，散熱困難，提升電流密度比較困難，也導(dǎo)致了功率密度的無(wú)法進(jìn)一步提升。因此，近年來(lái)，各大公司和研究機(jī)構(gòu)也在考慮設(shè)計(jì)應(yīng)用軸向磁通電機(jī)來(lái)進(jìn)一步提高新能源汽車(chē)用電機(jī)的功率密度。對(duì)于需要大功率、輕量化電機(jī)的其他應(yīng)用而言，軸向磁通電機(jī)也是理想之選。相較于傳統(tǒng)徑向磁通電機(jī)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的軸向磁通電機(jī)能夠使電動(dòng)車(chē)及電動(dòng)摩托車(chē)的速度更快、分量更輕、功率輸出更大。得益于強(qiáng)化的冷卻能力，軸向磁通電機(jī)的效率更高，因?yàn)榫€圈可被直接壓入到外部的電機(jī)外殼內(nèi)，其冷卻速度比徑向磁通電機(jī)，后者需要通過(guò)電機(jī)的定子來(lái)傳輸線圈的熱量。本發(fā)明提出一種基于非晶材料的E型雙繞組定子軸向磁通電機(jī)，相比現(xiàn)有的軸向磁通電機(jī)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的模塊化設(shè)計(jì)，其銅線圈散熱面積較現(xiàn)有的軸向磁通電機(jī)也更大。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：為了進(jìn)一步提高軸向磁通電機(jī)的功率密度及減少電機(jī)整體損耗及簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，本發(fā)明提出一種基于非晶材料的E型雙繞組定子軸向磁通電機(jī)。此電機(jī)定子采用模塊化設(shè)計(jì)，單個(gè)模塊由E型鐵芯結(jié)構(gòu)層層疊壓而成。此設(shè)計(jì)可以大大簡(jiǎn)化定子的生產(chǎn)和安裝工藝。

技術(shù)方案：本發(fā)明公布的基于非晶材料的E型雙繞組定子軸向磁通電機(jī)，分定子組合和轉(zhuǎn)子兩部分。

該電機(jī)包括位于外周的定子組合I和位于中間的轉(zhuǎn)子組合II兩部分；定子組合為模塊化E型鐵芯設(shè)計(jì)，包含E型定子鐵芯和上部繞組下部繞組組成的雙繞組；定子雙繞組可以使用三相或多相設(shè)計(jì)，纏繞在E型鐵芯上，轉(zhuǎn)子組合包括轉(zhuǎn)子鐵芯及轉(zhuǎn)子永磁體，轉(zhuǎn)子磁鐵標(biāo)貼在轉(zhuǎn)子鐵芯的上下兩側(cè)，與E型定子鐵芯構(gòu)成類(lèi)似變壓器的磁路組合；定子組合與轉(zhuǎn)子組合共同構(gòu)成三相或多相軸向磁通永磁同步電機(jī)。

其中，

所述轉(zhuǎn)子組合由轉(zhuǎn)子鐵芯及轉(zhuǎn)子永磁體成，轉(zhuǎn)子永磁體可為任何多極設(shè)計(jì)，標(biāo)貼在轉(zhuǎn)子鐵芯兩側(cè)時(shí)，兩側(cè)轉(zhuǎn)子永磁體結(jié)構(gòu)極性相同，與E型定子模塊構(gòu)成閉環(huán)軸向磁通磁路。

所述E型定子鐵芯由非晶材料剪切成E型薄片然后層層疊壓而成。

轉(zhuǎn)子永磁體由釹鐵硼或其它高性能磁材料構(gòu)成。

轉(zhuǎn)子鐵芯可以采用非晶或硅鋼片或其它高性能磁材料壓疊而成，壓疊方向與定子壓疊方向一致。

所述的基于非晶材料的E型雙繞組定子軸向磁通電機(jī)，定轉(zhuǎn)子之間通過(guò)軸向磁通耦合，類(lèi)似傳統(tǒng)的變壓器磁路耦合。轉(zhuǎn)子永磁體表貼于轉(zhuǎn)子鐵芯兩側(cè)，結(jié)構(gòu)磁極一致。單側(cè)永磁體采用N、S交替設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子側(cè)繞組上感應(yīng)出交流變換反電動(dòng)勢(shì)，與定子繞組電流一起耦合產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)矩。

所述的基于非晶材料的E型雙繞組定子軸向磁通電機(jī)，定子線圈采用雙繞組設(shè)計(jì)，兩套繞組可以獨(dú)立供電運(yùn)行，通過(guò)調(diào)節(jié)兩套繞組之間的電流分布實(shí)現(xiàn)電機(jī)的熱均衡控制。同時(shí)，兩套繞組也可以增加電機(jī)的運(yùn)行冗余度和可靠性。