[发明专利]电动汽车模块化定转子电机

说明书

本发明提供一种电动汽车模块化定转子电机，属于汽车电机技术领域。其特征在于：包括凸透镜形铁心、非导磁转子铁心、定子铁心、励磁绕组、电枢绕组等，定子铁心分为6个呈E型的定子模块，每个定子模块内侧有3个不等宽的定子极，其中中间的一个为励磁极，两侧宽度相等的两个为电枢极，非导磁转子铁心具有10个扇形凹槽；扇形凹槽内嵌有由硅钢片叠压而成的扇形铁心。本发明技术可以实现用一个短矩励磁绕组给两个电枢绕组提供磁场，提高了绕组槽满率和各相隔离性能，实现了定转子皆为模块化的设计。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车模块化定转子电机，属于汽车电机技术领域。

背景技术

当今社会环境恶化、能源短缺问题日益突出，因此汽车永远的追求目标是更加节能和更加环保。发展电动汽车的是全球共识。驱动电机是电动汽车要研究的关键技术之一。总体来看，电机朝着更加高效、更加可靠的方向发展。

在效率方面，电机效率的提高能提高汽车续驶里程，并减少电机发热引起的故障并延长寿命。而电机的损耗主要为铁耗和铜耗。铁耗主要为铁心产生。铜耗主要为绕组产生。永磁电机能通过利用减小励磁损耗来提高效率，而且稀土永磁同步电机是目前电动汽车驱动电机的主流，但是掠夺性开采导致我国中重类稀土仅能开采15-20年。据统计，2017年我国稀土产量占全世界的83%，但储量仅占36%，电动汽车产量81.13万辆，永磁同步电机装机占78.4%。加上汽车上的各种微特电机，每辆电动汽车需用稀土氧化物矿产约5kg，现有的产量和储量将逐渐无法满足未来电动汽车的增长需求。因此，必须加大力度研发无稀土的电动汽车电机。

在可靠性方面，汽车尤其是军用车辆要求汽车电机具备较高的可靠性，提高电机的可靠性可以使用电机容错技术，例如在部分故障的情况下依旧可以降额运行。但是，容错电机的前提是有效的故障隔离，如果这种故障不能被有效隔离，将会对其他正常部件造成负面影响。

为了实现电机各绕组之间的隔离，研究者提出了集成模块化电机的概念，将电机设计为分段极靴和集中绕组，彼此电磁分离，每极配置独立的驱动电路单元，组合为完整的电机系统， 冗余结构设计使得模块化电机具有一定的容错能力，是未来电力牵引系统的发展方向。

传统的分布绕组电机绕组发生短路时，正常相会产生感应电动势，从而影响电机的系统性能。要实现磁隔离，本质上就是减小各相绕组间的互感。模块化电机要实现磁隔离，可以采用集中绕组，每个定子极上只有一套绕组，其绕组自感远远大于绕组互感，具有较强的磁隔离能力，能有效避免 “故障传染”现象。

高可靠性的多相容错电机通过相与相之间的有效隔离来增强电机的可靠性和容错性能，在具有隔离功能的电机中，已有的相关申请主要有申请号为：CN201010120847.5的发明专利申请：一种容错式永磁直线电机，包括定子、动子和电枢绕组。在其定子上间隔均布多个电枢齿，电枢绕组绕于电枢齿上，每个所述电枢齿的齿槽中设置一套电枢绕组，每相邻两个所述电枢齿之间设置一个隔离齿；永磁体贴装于电枢齿端部，隔离齿的高度大于贴装有永磁体的电枢齿的高度；动子为由动子铁芯和多个动子齿组成的凸极形状。该发明具有结构简单、功率密度高、可靠性高的优点，电机相与相之间具有物理隔离、热隔离以及磁路解耦，永磁体宜于散热，带故障运行和容错性能强。

但是传统的磁阻电机却不能有效实现磁隔离，应为其各相磁路是互相耦合的，例如传统的三相磁阻电机的定转子极数应该为6/4极结构，12个定子极对应8个转子极，其轭部为三相绕组共用。本发明将提供一种新型的磁路结构的电机，使其具备隔离功能的定转子皆为模块化电机技术。