[發(fā)明專利]一種定子短距分離式電機結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010520077.7
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111799972A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莫麗紅;鄭剛旭;高潔;劉保連;張濤;魯慶;葉小婷
• 申請（專利權(quán)）人: 淮陰工學(xué)院
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K3/28;H02K1/14;H02K1/16;H02K1/17;H02K1/24
• 代理公司: 淮安市科文知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 李鋒

本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種定子短距分離式電機結(jié)構(gòu)，包括同心布置的轉(zhuǎn)子、環(huán)繞轉(zhuǎn)子的內(nèi)區(qū)定子和環(huán)繞內(nèi)區(qū)定子的外區(qū)定子；外區(qū)定子與內(nèi)區(qū)定子之間設(shè)置有外氣隙，內(nèi)區(qū)定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有內(nèi)氣隙；外區(qū)定子包括外區(qū)定子鐵心和設(shè)于外區(qū)定子鐵心上的集中電樞繞組，內(nèi)區(qū)定子由徑向交替充磁的永磁體組成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軛和轉(zhuǎn)子軛上凸出的轉(zhuǎn)子齒組成；內(nèi)分區(qū)定子、外分區(qū)定子與電機外殼固定連接，轉(zhuǎn)子與電機的轉(zhuǎn)軸固定連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在常規(guī)定子雙分區(qū)電機結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，采用定子短距分離式結(jié)構(gòu)，在外區(qū)定子每個磁極中采用多齒結(jié)構(gòu)，在內(nèi)區(qū)定子上采用徑向交替充磁永磁結(jié)構(gòu)，提高定子分區(qū)電機的氣隙磁密和轉(zhuǎn)矩密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機本體設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車用的定子短距分離式電機結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

作為電動汽車的關(guān)鍵部件，電動機的性能對整個驅(qū)動系統(tǒng)有著重要影響。針對電動汽車應(yīng)用特點，現(xiàn)有技術(shù)中尚需解決的問題有：1、電機具有較大的轉(zhuǎn)矩輸出能力；2、電機具有較高可靠性。

目前永磁磁通切換電機由于其高轉(zhuǎn)矩密度、高效率、高魯棒轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)而受到關(guān)注。該結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是一類定子永磁式電機，轉(zhuǎn)子上無繞組及永磁體，繞組和永磁體均位于定子上，由于定子上永磁體聚磁效應(yīng)使得電機具有高氣隙磁密，可實現(xiàn)較大轉(zhuǎn)矩輸出能力，具有良好的應(yīng)用前景。同時，也由于永磁體和繞組放置在電機內(nèi)同一部件即定子上，使得：1. 減少了繞組放置空間，限制了電機轉(zhuǎn)矩輸出能力的進一步提高；2. 使得定子磁場飽和程度較大，降低了電機過載能力；3. 增加永磁體溫升及永磁體不可逆退磁的風(fēng)險。而若將永磁體置于轉(zhuǎn)子上，如表貼式永磁同步電機，由于永磁體置于內(nèi)轉(zhuǎn)子外表面且隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，因此永磁體的安裝與固定存在難題，且不適用于電機高速運行工況；若將永磁體內(nèi)嵌于轉(zhuǎn)子中，電機加工復(fù)雜程度增加，且電機的氣隙磁密和轉(zhuǎn)矩密度均隨之下降。

Z. Q. Z h u （諸自強）教授等人于2015年在IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS的51卷第4期的論文《Novel electrical machines having separate PM excitationstator》和51卷第5期中的論文《Novel doubly salient permanent magnet machineswith partitioned stator and iron pieces rotor》提出了采用定子分區(qū)的定子永磁電機結(jié)構(gòu)，其電樞繞組位于電樞繞組所在定子上，永磁體位于勵磁繞組所在定子上，解決了電樞繞組和永磁體的空間沖突，并緩解了定子溫升，提高了永磁體工作穩(wěn)定性。

然而，由于常規(guī)定子分區(qū)永磁電機中，永磁體和電樞繞組所在的分區(qū)定子分別置于轉(zhuǎn)子內(nèi)、外側(cè)，中間轉(zhuǎn)子只能通過一側(cè)轉(zhuǎn)子支架與轉(zhuǎn)軸連接，不利于轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定運行，尤其是在高速和大轉(zhuǎn)矩運行場合；且由于在兩分區(qū)定子與轉(zhuǎn)子間存在兩個氣隙，相比較原有單氣隙永磁磁通切換電機，其空載氣隙磁密和相等電負(fù)荷下的輸出轉(zhuǎn)矩均有所削弱。因此，對于定子分區(qū)電機，如何提高轉(zhuǎn)子運行穩(wěn)定性和提高定子分區(qū)永磁電機的永磁氣隙磁密、電機轉(zhuǎn)矩密度是需要關(guān)注的問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種具有高轉(zhuǎn)矩密度的多齒定子短距分離式電機結(jié)構(gòu)，適用于電動汽車驅(qū)動領(lǐng)域，提高常規(guī)定子分區(qū)永磁電機的空載氣隙磁密。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種定子短距分離式電機結(jié)構(gòu)，包括同心布置的轉(zhuǎn)子、環(huán)繞轉(zhuǎn)子的內(nèi)區(qū)定子和環(huán)繞內(nèi)區(qū)定子的外區(qū)定子；所述外區(qū)定子與內(nèi)區(qū)定子之間設(shè)置有外氣隙，內(nèi)區(qū)定子與轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有內(nèi)氣隙；所述外區(qū)定子包括外區(qū)定子鐵心和設(shè)于外區(qū)定子鐵心上的集中電樞繞組，所述內(nèi)區(qū)定子由徑向交替充磁的永磁體組成，所述轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軛和轉(zhuǎn)子軛上凸出的轉(zhuǎn)子齒組成；所述內(nèi)分區(qū)定子、外分區(qū)定子與電機外殼固定連接，所述轉(zhuǎn)子與電機的轉(zhuǎn)軸固定連接。