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CN106712335B - 一种抗漏磁低损耗驱动电机设计 - Google Patents

一种抗漏磁低损耗驱动电机设计 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种抗漏磁低损耗驱动电机，包括定子和转子；定子包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯和转子磁钢；定子铁芯包括由无取向硅钢叠片组成的环形定子铁芯轭部环基体和多个由取向硅钢叠片组成的定子铁芯齿部嵌件。转子铁芯包括由无取向硅钢叠片组成的环形转子铁芯基体和多个由取向硅钢叠片组成的转子铁芯嵌件。本发明在转子极化方向上使用磁导率更高的取向硅钢叠片代替无取向硅钢叠片，同时定子极靴也使用取向硅钢叠片。这样在较大电流情况下仍具有较高的饱和磁通密度，降低了损耗，提高了驱动电机效率，从而实现大扭矩低损耗驱动电机。

Description

一种抗漏磁低损耗驱动电机设计
技术领域
本发明涉及电机，尤其涉及一种抗漏磁低损耗驱动电机。
背景技术
目前，驱动电机多应用冷轧无取向硅钢设计与制作，但随着新能源汽车技术性能不断发展与提高。对新能源汽车驱动电机提出更高要求，驱动电机需要高功率密度、高扭矩、高功率、高转速、低损耗。为满足这些需求，驱动电机不得不做的越来越大、越来越重、越来越贵、损耗越来越高，这些都违背了绿色环保、节能减排这一长远发展目标。为满足驱动电机高要求，采用现有技术将使得电机体积重量增大，成本变高且损耗加重。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种新型的抗漏磁低损耗驱动电机。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种抗漏磁低损耗驱动电机，包括定子和转子；定子包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯和转子磁钢；
所述定子铁芯包括由定子无取向硅钢叠片组成的环形定子铁芯基体和多个由定子取向硅钢叠片组成的定子铁芯嵌件，多个定子芯嵌件均匀间隔连接在定子铁芯基体的内铡，多个定子绕组分别从各相邻的定子铁芯嵌件之间通过；
所述的环形定子轭部环基体使用的无取向硅钢采用单冲模冲压方式，先按照轭部设计图冲压成若干形状一致的单片，将这些单片叠压后，采用焊接的方式对其在环基体外圆切面上进行拼焊成为环状圆柱体。无取向硅钢为磁导率各向同性软磁材料，硅含量介于0.8%-3.0%之间，饱和磁通密度介于1.66T~1.73T之间。电机运行时，通常定子轭部的磁通密度较齿部要低，且电机定子的电磁性能主要由齿部来决定。因此，轭部可以使用相对加工难度较低的无取向硅钢来制作。
所述的定子齿部由若干个与轭部相同数量的齿块构成，每一个齿块使用取向硅钢，每一片取向硅钢采用单冲模冲压方式，先按照齿部设计图冲压成若干形状一致的单片，然后采用自粘结的方式对其进行片与片之间的粘结，构成形状一致沿磁力线轧制方向的取向硅钢齿块。取向硅钢为磁导率各向异性软磁材料，硅含量在3.0%以上，且沿取向硅钢轧制方向与横向方向的饱和磁通密度依次减小，沿轧制方向的饱和磁通密度介于1.84T~1.94T之间，沿横向方向饱和磁通密度介于1.10T~1.20T之间。电机运行时，电机定子的电磁性能主要由齿部来决定，则可以尽可能使用沿轧制方向的取向硅钢来设计和制作齿部，增加其饱和磁通密度，降低其铁芯损耗，但需要尽可能避免出现沿横向的取向硅钢在齿部。
所述的环形转子基体使用的无取向硅钢采用单冲模冲压方式，先按照基体设计图冲压成若干形状一致的单片，将这些单片叠压后，采用焊接的方式对其在环基体内圆，即与轴接触的切面上进行拼焊成为环状圆柱体。
所述的转子铁芯嵌件由若干个与转子环形基体相同数量的齿块构成，每一个齿块使用取向硅钢，每一片取向硅钢采用单冲模冲压方式，先按照齿部设计图冲压成若干形状一致的单片，然后采用自粘结的方式对其进行片与片之间的粘结，构成形状一致沿磁力线轧制方向的取向硅钢齿块。
所述转子铁芯包括由转子无取向硅钢叠片组成的环形转子铁芯基体和多个由转子取向硅钢叠片组成的转子铁芯嵌件，多个转子铁芯嵌件均匀间隔嵌接在转子铁芯基体的外侧并与转子铁芯基体共同组成圆形外表面，多个转子磁钢分别设置在转子铁芯基体与各转子铁芯嵌件之间。
所述环形定子铁芯基体的内侧均匀间隔设有多个轴向燕尾槽，所述各定子铁芯嵌件设有相应的燕尾榫，各定子铁芯嵌件分别与环形定子铁芯基体榫接相连。
所述环形转子铁芯基体内部设有用于安装转轴的轴孔，外部形成六角星形结构，所述各转子铁芯嵌件分别嵌装在两相邻星角之间。
所述环形转子铁芯基体的各星角顶端两侧分别设有外翻的卡角，所述各转子铁芯嵌件的两侧分别设有相应的外延尖角，各转子铁芯嵌件分别与环形转子铁芯基体嵌接相连。
所述环形转子铁芯基体的各星角内侧分别设有轴向贯通的转子减重孔。
所述转子减重孔呈三角形。
所述转子铁芯嵌件的外侧呈圆弧形，内侧呈钝角形；各转子磁钢分别设置在各钝角两边与环形转子铁芯基体之间。
所述各转子磁钢的两端分别设有隔磁槽。
本发明的抗漏磁低损耗驱动电机在转子极化方向上使用磁导率更高的取向硅钢叠片代替无取向硅钢叠片，同时定子铁芯嵌件也使用取向硅钢叠片。这样在较大电流情况下仍具有较高的饱和磁通密度，降低损耗提高驱动电机效率，从而实现大扭矩低损耗驱动电机。
在本发明中，取向、无取向硅钢片组合应用使定转子具有较大的饱和磁通密度，以利用其产生磁阻转矩进一步提高电机的单位电流。直轴磁路由于有永磁铁的存在，使得其等效气隙较大，因而直轴电感受直轴电流的影响不敏感；而交轴磁路中等效气隙小，使得交轴电感受交轴电流的影响较大，随着交轴电流的增大，交轴磁路饱和剧烈，交轴电感急剧下降。这就使得电机在低速高负载时的凸极率比空载时降低。交轴磁路的饱和主要体现在定子齿、轭的饱和以及转子极靴的饱和。对于定子饱和，通过采用定子齿、轭由取向硅钢制作，并合理分配齿、轭的面积可有效缓解。对转子极靴饱和，可将极靴沿切线方向轧制，这样虽然增大了转子漏磁，但交轴磁路的磁导率明显增大，也可保证电机在较大电流情况下仍具有较高的凸极率；本发明提供的抗漏磁低损耗电机利用现有技术可实现系统的整体的制造，装配可实现性强。
附图说明
图1是本发明的定转子横截面结构示意图。
图2是本发明的转子横截面局部示意图。
图3是本发明的定子横截面局部示意图。
图4是本发明的定转子横截面局部示意图。
图5是本发明的定转子结构示意图。
图6是本发明的定子结构示意图。
图7是本发明的转子结构示意图。
图8是本发明的定转子局部叠片结构示意图。
图9是本发明的定子局部结构示意图。
图10是本发明的转子局部结构示意图。
图11是本发明的定子齿部冲片示意图。
具体实施方式
参见图1，配合参见图2-图11，本发明的抗漏磁低损耗驱动电机，包括定子和转子；定子包括定子铁芯和定子绕组10，转子包括转子铁芯和转子磁钢1。
本发明中的定子铁芯包括由定子无取向硅钢叠片组成的环形定子铁芯基体7和多个由定子取向硅钢叠片组成的定子铁芯嵌件8，多个定子铁芯嵌件均匀间隔连接在定子铁芯基体的内铡，多个定子绕组10分别从各相邻的定子铁芯嵌件之间通过。
本发明中的转子铁芯包括由转子无取向硅钢叠片组成的环形转子铁芯基体4和多个由转子取向硅钢叠片组成的转子铁芯嵌件2，多个转子铁芯嵌件均匀间隔嵌接在转子铁芯基体的外侧并与转子铁芯基体共同组成圆形外表面，多个转子磁钢分别设置在转子铁芯基体与各转子铁芯嵌件之间。
上述环形定子铁芯基体7的内侧均匀间隔设有多个轴向燕尾槽9，各定子铁芯嵌件设有相应的燕尾榫，各定子铁芯嵌件分别与环形定子铁芯基体榫接相连。
上述环形转子铁芯基体4内部设有用于安装转轴的轴孔，外部形成六角星形结构，各转子铁芯嵌件2分别嵌装在两相邻星角之间。
上述环形转子铁芯基体4的各星角顶端两侧分别设有外翻的卡角3，各转子铁芯嵌件的两侧分别设有相应的外延尖角，各转子铁芯嵌件分别与环形转子铁芯基体嵌接相连。
在环形转子铁芯基体4的各星角内侧分别设有轴向贯通的转子减重孔5，该转子减重孔呈三角形。
转子铁芯嵌件的外侧呈圆弧形，内侧呈钝角形；各转子磁钢分别设置在各钝角两边与环形转子铁芯基体之间。
在各转子磁钢的两端分别设有隔磁槽6。
采用本发明的抗漏磁低损耗驱动电机，取向钢带在轧制方向的铁损仅为横向的1/3，磁导率之比为6：1，其铁损约为热轧带的1/2，磁导率为热轧带的2.5倍。为实现驱动电机获得更高的凸极率在设计驱动电机时，在转子极化方向上使用磁导率更高的取向硅钢叠片代替无取向硅钢叠片，同时定子极靴也使用取向硅钢叠片。这样在较大电流情况下仍具有较高的凸极率，降低了损耗，提高了驱动电机效率。

Claims (7)

1.一种抗漏磁低损耗驱动电机，包括定子和转子；定子包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯和转子磁钢；其特征在于：
所述定子铁芯包括由定子无取向硅钢叠片组成的环形定子铁芯轭部基体和多个由定子取向硅钢叠片组成的定子铁芯嵌件，多个定子铁芯嵌件均匀间隔连接在定子铁芯轭部环形基体的内侧，多个定子绕组分别从各相邻的定子铁芯嵌件之间通过；所述转子铁芯包括由转子无取向硅钢叠片组成的环形转子铁芯基体和多个由转子取向硅钢叠片组成的转子铁芯嵌件，多个转子铁芯嵌件均匀间隔嵌接在转子铁芯基体的外侧并与转子铁芯基体共同组成圆形外表面，多个转子磁钢分别设置在转子铁芯基体与各转子铁芯嵌件之间；
所述无取向硅钢叠片为磁导率各向同性软磁材料，硅含量介于0.8%～3.0%之间，饱和磁通密度介于1.66T～1.73T之间；
所述取向硅钢叠片为磁导率各向异性软磁材料，硅含量在3.0%以上，沿轧制方向的饱和磁通密度介于1.84T～1.94T之间，沿横向方向饱和磁通密度介于1.10T～1.20T之间；
所述环形定子铁芯轭部基体的内侧均匀间隔设有多个轴向燕尾槽，所述各定子铁芯嵌件设有相应的燕尾榫，各定子铁芯嵌件分别与环形定子铁芯轭部基体榫接相连；
所述环形转子铁芯基体内部设有用于安装转轴的轴孔，外部形成六角星形结构，所述各转子铁芯嵌件分别嵌装在两相邻星角之间；
所述转子铁芯嵌件的外侧呈圆弧形，内侧呈钝角形；各转子磁钢分别设置在各钝角两边与环形转子铁芯基体之间；
所述环形转子铁芯基体的各星角顶端两侧分别设有外翻的卡角，所述各转子铁芯嵌件的两侧分别设有相应的外延尖角，各转子铁芯嵌件分别与环形转子铁芯基体嵌接相连；
所述各转子磁钢的两端分别设有隔磁槽。
2.如权利要求1所述的抗漏磁低损耗驱动电机，其特征在于：所述的环形定子铁芯轭部基体使用的无取向硅钢采用单冲模冲压方式，先按照轭部设计图冲压成若干形状一致的单片，将这些单片叠压后，采用焊接的方式对其在环基体外圆切面上进行拼焊成为环状圆柱体。
3.如权利要求1所述的抗漏磁低损耗驱动电机，其特征在于：所述的定子铁芯嵌件由齿块构成，每一个齿块使用取向硅钢，每一片取向硅钢采用单冲模冲压方式，先按照齿部设计图冲压成若干形状一致的单片，然后采用自粘结的方式对其进行片与片之间的粘结，构成形状一致沿磁力线轧制方向的取向硅钢齿块。
4.如权利要求1所述的抗漏磁低损耗驱动电机，其特征在于：所述的环形转子铁芯基体使用的无取向硅钢采用单冲模冲压方式，先按照基体设计图冲压成若干形状一致的单片，将这些单片叠压后，采用焊接的方式对其在环基体内圆，即与轴接触的切面上进行拼焊成为环状圆柱体。
5.如权利要求1所述的抗漏磁低损耗驱动电机，其特征在于：所述的转子铁芯嵌件由齿块构成，每一个齿块使用取向硅钢，每一片取向硅钢采用单冲模冲压方式，先按照齿部设计图冲压成若干形状一致的单片，然后采用自粘结的方式对其进行片与片之间的粘结，构成形状一致沿磁力线轧制方向的取向硅钢齿块。
6.如权利要求1所述的抗漏磁低损耗驱动电机，其特征在于：所述环形转子铁芯基体的各星角内侧分别设有轴向贯通的转子减重孔。
7.如权利要求6所述的抗漏磁低损耗驱动电机，其特征在于：所述转子减重孔呈三角形。
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