[發明專利]轉子組件、混合勵磁電機及其控制方法

有效

• 申請號: 202210073106.9
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114421672B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 李義兵;何麗娜;高濤;張冰冰
• 申請（專利權）人: 蜂巢傳動科技河北有限公司
• 主分類號: H02K1/276
• 分類號: H02K1/276;H02K21/04;H02K21/14;H02K16/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 柳萌

本發明提供了一種轉子組件、混合勵磁電機及其控制方法，屬于電機技術領域，包括轉軸、轉子鐵芯、永磁體以及勵磁繞組；轉子鐵芯設置于轉軸上；永磁體鑲嵌于轉子鐵芯的磁鋼槽內；勵磁繞組沿徑向一一對應各永磁體，繞制于轉子鐵芯的載體上，且勵磁繞組位于永磁體的內側，勵磁繞組的軸線平行于永磁體的磁極方向。本發明由于設置了與永磁體磁場方向平行的勵磁繞組，可以通過調整勵磁繞組電流的方向及大小，實現即可增磁，也可去磁的作用，降低銅耗及鐵耗，從而實現峰值恒功率區間最大化，效率更優化；并可實現空載反拖時無需定子三相繞組弱磁，實現零扭損耗最小化；同時空載運行時無需增加離合器類脫開機構，降低制作成本，節省布置空間。

技術領域

本發明屬于電機技術領域，具體涉及一種轉子組件、混合勵磁電機及混合勵磁電機的控制方法。

背景技術

永磁同步電機，憑借其效率高、高效區覆蓋范圍廣、功率密度高等特點，已成為絕大多數新能源汽車驅動系統的首選。

但目前存在兩大難點，制約永磁同步電機的進一步發展：

第一，車用驅動永磁同步電機，即需要低速大轉矩，又需要高速大功率，因此存在一定矛盾。從低速爬坡角度出發，需要大的轉矩，而不希望電流過大，就需要提高永磁磁鏈，獲得大轉矩系數；但是如果永磁磁鏈太大，在高速時，反電動勢會高過母線電壓，無法輸出功率。現有技術為通過電樞繞組產生去磁磁場分量，抵消永磁體產生的磁鏈進行弱磁。但此類弱磁方式，會帶來永磁體退磁的風險，而且過多的去磁電流，不但不做功，還會產生額外的銅耗，降低電機效率。

第二，對于新能源汽車，特別是混合動力，其驅動系統沒有離合器，驅動電機通過變速器齒輪與車輪相連。也就是說，行駛中的電機不論通電與否，都處于旋轉狀態。

有必要注意，電機在非驅動時，即空駛時的狀態。例如，在加速踏板抬起狀態，EV慣性行駛或者沿下坡道路滑行時，電機被車輪強制拖曳而旋轉。這時，因為永磁電機轉子使用永磁體，磁場就會在旋轉過程中與定子線圈進行交鏈。此時，具有兩種情況，其一，旋轉磁場作用于定轉子鐵芯，產生磁滯損耗和渦流損耗，即“鐵損”；其二，旋轉磁場會在定子線圈感應電流，產生反電勢，轉速越高，反電勢越高；如車輛此時不需要能量回收，則需要對反電勢進行抑制，以免反電勢峰值超過母線電壓。反電勢抑制方式，即為同第一點進行轉子弱磁，此時電流將以銅損的形式予以消耗。也就是說，即使車輪沒有被驅動，滑行時也會產生能量損耗。

因此，新能源車輛為保證續駛里程，對0Nm損耗要求亦極為嚴格，而為了滿足該要求，電機設計時，其反電勢就必須要低，從而電機不能采用更多的永磁體，抑制了電機恒功率區間及功率密度的提升。

綜上所述，目前新能源車輛存在的缺點總結如下：

(1)為提升整車動力性，現有永磁同步電機低速區間追求大扭矩輸出，電機設計時反電勢較高，否則需將電機體積設計較大，增加電機成本；

(2)在高速區間，反電勢過高，則需要定子電流分量進行弱磁，降低反電勢，此時定子銅耗及鐵耗均增加，從而增加了電機損耗，未達到最優應用效果。

(3)電機高速反拖滑行時，為解決拖曳損耗，目前整車廠常用的技術方案為后橋采用非永磁同步電機，如采用交流感應電機、磁阻電機、勵磁電機等方式，更有車型在驅動系統與車輪之間增加離合器，非驅動狀態，離合器斷開。以上電機類型及增加離合器的方式，對整車的效率、功率密度、制造工藝等綜合性能均不如永磁同步電機。

發明內容

本發明實施例提供一種轉子組件、混合勵磁電機及其控制方法，旨在協調整車在低速、高速及空載時的效率，使各區間效率最大化，降低電機損耗。

第一方面，為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種轉子組件，包括：

轉軸；

轉子鐵芯，設置于所述轉軸上；

永磁體，鑲嵌于所述轉子鐵芯的磁鋼槽內；以及