[發明專利]一種分割定子磁場可調盤式電機

在審

• 申請號: 202011175480.7
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112311181A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 郝立;孔永;林明耀;李世華;戴斌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K1/17;H02K1/14;H02K1/24
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發明公開了一種分割定子磁場可調盤式電機，該電機包括兩個定子、永磁體、三相集中電樞繞組、單相集中勵磁繞組和轉子。定子與轉子同軸安裝，轉子放于兩個定子之間。電樞繞組單獨位于一個定子，永磁體和電勵磁繞組位于另一個定子，轉子上既無永磁體又無繞組，結構簡單。氣隙磁場由勵磁繞組產生的電勵磁磁場和永磁體產生的永磁磁場共同構成，通過改變電勵磁電流實現氣隙磁場的調節。電樞繞組和勵磁繞組分別位于不同定子，既提高了電機的轉矩密度和功率密度，又無需額外增加電機體積就可以實現混合勵磁功能。該電機的軸向尺寸較小，適合應用在嚴格要求薄型安裝，如電動汽車用輪轂驅動電機等場合。

技術領域

本發明屬于混合勵磁電機技術領域，特別涉及一種分割定子磁場可調盤式電機。

背景技術

隨著汽車工業的發展和汽車消費的增長，能源危機和環境污染已成為影響我國經濟可持續發展的兩大瓶頸。電動汽車具有高效、無污染、低噪聲等優點，越來越受到世界各國的重視。研制高性能的電動汽車電機驅動系統，提高驅動系統的工作效率，已成為加快電動汽車發展的重要技術手段之一。電機作為電動汽車驅動系統的核心部件，其性能的好壞直接決定了電動汽車的驅動能力和性能。目前，交流電機和永磁電機是當前電動汽車驅動系統的主選電機，但交流異步電機在高速運轉的情況下，轉子發熱嚴重，異步電機的效率和功率密度偏低，對于提高電動汽車的最大行駛里程不利。永磁電機磁場調節困難，高速運行范圍窄。混合勵磁電機在永磁電機的基礎上引入電勵磁繞組，實現了氣隙磁場的靈活調節，拓寬了調速范圍，在電動汽車領域具有巨大的應用前景。但是傳統混合勵磁電機的永磁體均置于轉子，存在永磁體高溫退磁問題，限制了電機出力、降低了電機的功率密度，制約了此類混合勵磁電機性能的進一步提高。

分割定子磁場可調盤式電機的永磁體位于定子，冷卻方便，可以解決傳統混合勵磁電機的永磁體高溫退磁問題，同徑向磁場磁通切換混合勵磁電機相比，盤式電機更適合電動汽車的空間安裝。串聯磁路結構電機存在勵磁電流利用率低、磁場調節能力有限的問題，同時，串聯的電勵磁磁通可能造成永磁體退磁。帶導磁橋結構的磁通切換混合勵磁電機雖然增大了勵磁電流的利用率，減小了永磁體退磁風險，但是導磁橋會造成永磁體短路，輸出轉矩減小。采用E型鐵心結構的磁通切換混合勵磁電機將電勵磁繞組與電樞繞組均置于同一定子，壓縮了繞組空間，降低了轉矩密度。采用并列結構的混合勵磁磁通切換電機體積大、轉矩密度低、結構復雜。

針對上述問題，本發明提出一種分割定子磁場可調盤式電機，即可以實現氣隙磁場的靈活調節，拓寬調速范圍，又能實現低速大轉矩輸出，提高轉矩密度。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種分割定子磁場可調盤式電機，即可以實現氣隙磁場的靈活調節，拓寬調速范圍，又能實現低速大轉矩輸出，提高轉矩密度，本專利提供一種分割定子磁場可調盤式電機，包括第一定子、轉子和第二定子，所述轉子位于第一定子和第二定子的中間，所述第一定子、第二定子與轉子同軸安裝，所述轉子與第一定子、第二定子之間留有相等厚度的氣隙一和氣隙二，所述第一定子、第二定子和轉子均為凸極結構，所述第一定子由十二個電樞定子鐵心和十二個三相集中電樞繞組組成，所述第二定子由六個磁場定子鐵心、六個集中勵磁線圈和六塊永磁體組成，所述磁場定子鐵心和永磁體交替放置,所述永磁體沿著軸向充磁，所述永磁體充磁方向相同，所述每個三相集中電樞繞組繞在電樞定子鐵心齒的齒上，所述十二個三相集中電樞繞組分成三相，每四個三相集中電樞繞組串聯構成一相繞組，所述六個單相集中勵磁繞組繞在定子鐵心的齒上，所述六個單相集中勵磁繞組串聯構成單相勵磁繞組，所述轉子包括設置在非導磁圓環上的十個轉子極。