專利名稱：電動汽車混合勵磁同步電機的制作方法
技術領域：
本發明屬于汽車電機技術領域。具體涉及一種電動汽車混合勵磁同步電機。
背景技術：
混合勵磁同步電動機是一種并聯型混合勵磁驅動電機。與永磁同步電動機相比， 混合勵磁同步電動機具有以下優勢(1)混合勵磁同步電動機轉子上裝有鐵極，勵磁磁阻小，調磁能力強，而且通過改變勵磁電流的方向可以實現反向調磁，調磁范圍寬，調磁損耗小，效率高。由于電樞磁場主要走鐵極磁路，永磁極無退磁風險。(2)混合勵磁同步電動機轉子上一半是鐵極，一半是永磁極，相同容量條件下，其磁鋼用量比永磁同步電動機減少約一半。(3)混合勵磁同步電動機高速時若失去弱磁控制，其氣隙磁通只有永磁同步電動機的一半左右，此時電樞繞組感應電動勢也會減半，基本上可以控制在安全電壓范圍內。如2010 年永磁同步電動機失去弱磁、最高轉速時的峰值電壓為其直流供電電壓近一倍，若采用混合勵磁同步電動機驅動，失去弱磁、最高轉速時的峰值電壓接近直流供電電壓。(4) 混合勵磁同步電動機矢量控制策略比較靈活，它有3個電流(即勵磁電流、直軸電流、和交軸電流可以用來控制，使混合勵磁同步電動機在恒轉矩區和恒功率區的效率優化成為可能。(5)混合勵磁同步電動機增磁和弱磁時對氣隙磁場以及電樞繞組電動勢波形影響小。應特別說明的是，與永磁同步電動機相比，混合勵磁同步電動機需增設導磁機殼和直流勵磁繞組，因而會增加一些銅鐵材料成本，但由于磁鋼用量減小了一半，兩者相抵，混合勵磁同步電動機的材料成本還會有下降。此外，混合勵磁同步電動機直流勵磁繞組位于電機定子側，不需要采用電刷和滑環機構送入勵磁電流，免維護，可靠性高，如同時采用內置式轉子，完全可以滿足電動汽車驅動電機高轉速的要求。綜上所述，與普通永磁同步電機以及其它型式的混合勵磁同步電機相比，電動汽車驅動用混合勵磁同步電動機的優勢十分明顯；特別是混合勵磁同步電動機具有雙向調磁能力，可以達到很寬的調速范圍，是純電動汽車的理想驅動電機。十多年來，在權威期刊和國際會議上，發表了不少混合勵磁電機的相關研究論文， 提出了許多不同形式的混合勵磁電機拓撲結構，但這些混合勵磁同步電機都存在一些問題1、是轉子磁鋼固定結構比較復雜。在磁鋼上面覆蓋永磁極罩，通過端部壓板和拉桿加以固定，而且在永磁極和鐵極之間加裝了切向支撐結構，這些都給轉子制造和裝配帶來麻煩； 同時，這種拼裝起來的轉子結構也難以承受每分鐘萬轉以上的高轉速。2、是功率密度不高。 3、是控制策略有待完善。從相關文獻和公布的專利來看，日本Meidensha公司混合勵磁同步電動機樣機采用開環弱磁控制，將檢測的電機轉速信號與轉矩指令比較后通過查表方式得到磁鏈指令，再通過計算得到直流勵磁電流指令。這種開環控制方式比較簡單，對電機參數的依賴性高，特別是對于混合勵磁同步電動機來說，電機參數的變化規律比較復雜，也不能像永磁同步電動機那樣有現成經驗公式來進行補償。同時，日本Meidensha公司提出的效率優化策略采用的是通過損耗模型計算的方法來確定電流及勵磁給定，這種方法的優化效果也完全取決于電機參數的準確程度。因此，這種控制策略在電動汽車各種工況中的適應性不強。

發明內容
本發明的目的就是針對上述不足之處而提供一種轉子磁鋼固定結構簡單、功率密度高、適應電動汽車各種工況的電動汽車混合勵磁同步電機。本發明的技術解決解決方案是一種電動汽車混合勵磁同步電機，包括定子、轉子、機座、前端蓋、后端蓋、旋轉變壓器、繞組溫升檢測器及引出線和緊固部件。其中定子包括機殼、定子鐵心、直流勵磁繞組、交流繞組，轉子包括轉子鐵心、磁鋼、軸套壓圈、隔磁壓環、轉子鐵心軸，其特征在于轉子采用內置式磁鋼，磁鋼鑲嵌在轉子內部。本發明技術解決方案中所述定子鐵心為兩段定子鐵心，轉子鐵心為兩段轉子鐵心，兩段轉子鐵心在軸向方向錯開一個規定的角度，使其中一段轉子鐵心的永磁極和另一段轉子鐵心的鐵極相對。本發明技術解決方案中所述兩段轉子鐵心的中間間隙部位有直流勵磁繞組，直流勵磁繞組固定在定子上。本發明技術解決方案中所述定子的機殼采用導磁機殼。本發明技術解決方案中所述轉子鐵心外圓柱面上軸向設有間隔槽，兩相鄰間隔槽之間形成凸臺；磁鋼呈“V”型鑲嵌在相隔的凸臺內部。本發明首次提出在混合勵磁同步電動機中采用內置式轉子結構，即磁鋼鑲嵌在轉子內部。這種結構磁鋼固定可靠，制造安裝工藝簡單。Meidensha公司混合勵磁同步電動機樣機最高轉速不高，限制了電機的調速范圍，沒有充分發揮混合勵磁同步電動機雙向調磁、 調速范圍寬的優勢，功率密度不高，也不利于在純電動汽車中的應用。我們設計并試制一臺電動汽車驅動用、峰值功率70kW混合勵磁同步電動機樣機及其控制器，該樣機的最高轉速 12000 r/min，功率密度為1.4 kW/kG，峰值功率、最高轉速和功率密度比日本Meidensha公司混合勵磁同步電動機樣機均有明顯提高。本發明克服了現有技術的不足，具有磁鋼固定可靠，制造安裝工藝簡單，雙向調磁、調速范圍寬，功率密度高等優點。本發明主要用于電動汽車混合勵磁同步電機。


圖1是本發明的裝配結構圖。圖2是本發明轉子的結構示意圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的描述
如圖1至圖3所示。電動汽車混合勵磁同步電機由定子1、轉子2、機座6、前端蓋3、后端蓋4、旋轉變壓器5、繞組溫升檢測器及引出線和緊固部件構成。其中定子包括導磁機殼 7、定子鐵心8，直流勵磁繞組9、交流繞組10 ；轉子包括轉子鐵心11、磁鋼12、軸套壓圈15、 隔磁壓環13、轉子鐵心軸14。轉子鐵心11外圓柱面上軸向形成8道間隔槽，8道間隔槽之間形成8條凸臺，其中間隔分布的4條凸臺上形成“V”字型磁鋼安裝孔。每條凸臺的“V”字型磁鋼安裝孔內安裝2條磁鋼12，呈“V”型鑲嵌在凸臺內部。定子鐵心8為兩段定子鐵心8，轉子鐵心11為與兩段定子鐵心8配合的兩段轉子鐵心11。兩段轉子鐵心11在軸向方向錯開一個規定的角度，使其中一段轉子鐵心11的永磁極和另一段轉子鐵心11的鐵極相對。兩段轉子鐵心11中間間隙部位有直流勵磁繞組9，固定在定子1上。本發明首次提出在混合勵磁同步電機中采用內置式轉子結構。這種結構磁鋼固定可靠，制造安裝工藝簡單。其具體實施步驟為第一步，兩段轉子鐵心11疊裝成型后，嵌放磁鋼12，磁鋼12放置請注意左、右轉子鐵心11磁極極性相反，如左邊全為N極，右邊全為 S極；第二步，安裝軸套壓圈15，并用拉桿16固定；第三步，將轉子鐵心11壓裝在轉軸14 內，二個轉子鐵心11相互錯開一個規定的角度裝配。本發明提出的混合勵磁同步電機樣機的最高轉速得到提高，從而加寬了電機的調速范圍，充分發揮了混合勵磁同步電機雙向調磁、調速范圍寬的優勢，功率密度得到提高， 也有利于在純電動汽車中的應用。
權利要求
1.一種電動汽車混合勵磁同步電機，包括定子(1)、轉子O)、機座(6)、前端蓋(3)、后端蓋(4)、旋轉變壓器( 和繞組溫升檢測器，其中定子(1)包括機殼(7)、定子鐵心(8)、直流勵磁繞組(9)、交流繞組(10)，轉子(2)包括轉子鐵心(11)、磁鋼(12)、軸套壓圈(15) JB 磁壓環(13)、轉子鐵心軸(14)，其特征在于轉子(2)采用內置式磁鋼(12)，磁鋼(12)鑲嵌在轉子⑵內部。
2.如權利要求1所述的電動汽車混合勵磁同步電機，其特征在于所述定子鐵心(8) 為兩段定子鐵心(8)，轉子鐵心(11)為兩段轉子鐵心(11)，兩段轉子鐵心(11)在軸向方向錯開一個規定的角度，使其中一段轉子鐵心(11)的永磁極和另一段轉子鐵心(11)的鐵極相對。
3.如權利要求2所述的電動汽車混合勵磁同步電機，其特征在于所述兩段轉子鐵心 (11)的中間間隙部位有直流勵磁繞組(9)，直流勵磁繞組(9)固定在定子(1)上。
4.如權利要求1或2所述的電動汽車混合勵磁同步電機，其特征在于所述定子(1) 的機殼(7)采用導磁機殼。
5.如權利要求1或2所述的電動汽車混合勵磁同步電機，其特征在于所述轉子鐵心 (11)外圓柱面上軸向設有間隔槽，兩相鄰間隔槽之間形成凸臺；磁鋼(1 呈“V”型鑲嵌在相隔的凸臺內部。
全文摘要
本發明的名稱為電動汽車混合勵磁同步電機。屬于汽車電機技術領域。它主要是解決現有混合勵磁同步電動機不適合用于汽車電機的問題。它的主要特征是包括定子、轉子、機座、前端蓋、后端蓋、旋轉變壓器和繞組溫升檢測器，其中定子包括機殼、定子鐵心、直流勵磁繞組、交流繞組，轉子包括轉子鐵心、磁鋼、軸套壓圈、隔磁壓環、轉子鐵心軸，轉子采用內置式磁鋼，磁鋼鑲嵌在轉子內部，轉子的兩端轉子鐵心在軸向方向錯開一個規定的角度，使一段鐵心的永磁極和另一段鐵心的鐵極相對。本發明具有磁鋼固定可靠，制造安裝工藝簡單，雙向調磁、調速范圍寬，功率密度高等優點，主要用于電動汽車混合勵磁同步電機。
文檔編號H02K1/28GK102570752SQ201210022368
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月1日 優先權日2012年2月1日
發明者劉軍, 張志斌, 李新華, 檀銀身, 潘明安, 趙玉峰, 韓巍, 高幼民 申請人:襄陽宇清傳動科技有限公司