[发明专利]电动汽车用高功率宽调速内置式永磁无刷轮电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁无刷轮电机，尤其涉及一种电动汽车用高功率宽调速内置式永磁无刷轮电机，属于电机技术领域。

背景技术

汽车的排气污染、噪声、燃油存放的火灾隐患等问题，越来越引起人们的关注，电动汽车成为汽车发展新发向，其中驱动电机和传动系统是电动汽车的心脏。电动车驱动电机主要有交流感应电动机和永磁直流无刷电机。电机转速较高，均不能直接驱动，必须通过传动链减速才能驱动车轮，在电动汽车能源(蓄电池)供给十分宝贵的情况下，不得不将一部分能量消耗于效率颇低的传动链，增加体积、重量、噪声和降低可靠性。目前也在研制直接驱动永磁无刷轮电机，但研究途径、思维方式还摆脱不了电动自行车和电动摩托车设计的要领上。

电动汽车的驱动与电动自行车、摩托车驱动是完全不同的设计概念，必须考虑如下功能：高效、宽调速、转矩波动、线性度、过载能力、快速响应等。永磁直流无刷电机(BLM)有很多优点，但电枢励磁为“非圆形跳跃式”的旋转磁场，存在较大的转矩波动，同时目前的电动汽车用永磁无刷轮电机存在机械特性差、效率低、启动转矩小、过载能力低、线性度差、调速范围窄等缺陷，影响电机平稳低噪运行。电动汽车用大功率永磁无刷轮电机(10KW-50KW)综合性能要求更高，更难以实现产业化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种电动汽车用高功率宽调速内置式永磁无刷轮电机。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

电动汽车用高功率宽调速内置式永磁无刷轮电机，包括机壳和机壳内的定子和转子，所述定子包括固定在机壳内壁的定子铁芯和定子绕组，其特征在于：所述定子铁芯包括定子磁轭、定子槽和定子齿，所述转子包括转轴和转子铁芯，所述转子铁芯内圆周方向均匀镶有径向磁化矩形条状磁钢、或均匀镶有裂开型径向磁化矩形条状磁钢，所述径向磁化矩形条状磁钢或裂开型径向磁化矩形条状磁钢与极靴构成永磁磁极。极靴可防止电枢反应引起磁钢去磁危险。内置式永磁能产生磁阻转矩，利于高速运行和频繁启动，实现高效、高出力、宽调速、快响应的平稳运行。裂开型两块磁钢磁力线向极靴(磁极)靠近，并汇聚于磁极中心形成一个极，有弱磁扩速、恒功率调速、聚磁和提高出力功效。

进一步地，上述的电动汽车用高功率宽调速内置式永磁无刷轮电机，所述极靴的外圆为非同心弧形曲面，使定转子间形成不均匀对称径向气隙，使电机具有聚磁，改善气隙磁场波形、降低转矩波动、抑制静态和动态电枢反应、提高过载能力。

更进一步地，上述的电动汽车用高功率宽调速内置式永磁无刷轮电机，所述转子铁芯内圆周方向均匀镶有径向磁化矩形条状磁钢或裂开型径向磁化矩形条状磁钢与极靴构成的永磁磁极间设置隔磁磁桥，保证隔磁磁桥截面处磁路高度饱和，减少漏磁，增加有效磁通，提高出力。

更进一步地，上述的电动汽车用高功率宽调速内置式永磁无刷轮电机，所述转子铁芯内圆周方向均匀镶有的径向磁化矩形条状磁钢，磁钢在铁芯内径向插入深度不等，可增加永磁磁通、磁阻转矩和输出转矩，减少转矩波动，提高出力。

再进一步地，上述的电动汽车用高功率宽调速内置式永磁无刷轮电机，所述转子铁芯内圆周方向均匀镶有径向磁化矩形条状磁钢，其镶磁钢槽的空槽宽度不等，可增加磁阻转矩和输出转矩，减少转矩波动，实现高出力、宽调速的平稳运行。

再进一步地，上述的电动汽车用高功率宽调速内置式永磁无刷轮电机，所述转子铁芯内圆周方向均匀镶有径向磁化矩形条状磁钢，其镶磁钢槽的空槽角度即极弧角不同，可增加磁阻转矩和输出转矩，显著减少转矩波动，使电机综合品质提高，实现宽调速、快响应的平稳运行。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

①本发明设计独特、结构新颖，为内置式结构，生产工艺简单，采用镶入矩形条状磁钢，免氧化、易加工、充磁、省材并容易固定；转子表面平滑，动平衡好，结构稳定，特别有利于电动汽车用高功率驱动电机高速运行和频繁起动；转子为凸极效应(凸极率)显著，起动特性好，过载能力强，高功率比，便于弱磁扩速和恒功率调速，使电机能高功率、宽调速、快响应的平稳运行；

②电机定转子间为不均匀对称径向气隙，具有聚磁、改善气隙磁场波形、降低转矩波动、抑制静态和动态电枢反应、提高过载能力；

③裂开型两块磁钢有弱磁扩速、恒功率调速、聚磁和提高出力功效；

④电机磁极间设置隔磁磁桥，减少漏磁，增加有效磁通，提高出力、功率重量比、功率体积比和效率；