[发明专利]一种适用于混合动力汽车的裂槽式磁场调制永磁电机

说明书

本发明公开一种适用于混合动力汽车的裂槽式磁场调制永磁电机，中间转子内部中沿圆周方向嵌入多个径向截面是长方形的永磁体，每两个永磁体组成一组永磁体模块，一组永磁体模块中的两个永磁体呈V型布置并且两个永磁体不接触，相邻的两组永磁体模块中的两个永磁体呈V型布置时的一个V型开口方向沿径向朝内，另一个V型开口方向则沿径向朝外；每个内定子齿端正中间开有一个内定子虚槽，形成两个内定子铁芯凸极，每个外定子的外定子齿端也开有一个外定子虚槽，形成两个外定子铁芯凸极；通过内外定子裂槽式结构与中间转子V型永磁拓扑结构的配合，基于磁场调制原理，减少气隙磁场中无用谐波含量，增强电机转矩输出能力。

技术领域

本发明属于永磁电机制造技术领域，特指一种基于磁场调制原理的双定子永磁电机。

背景技术

为了缓解日益严重的能源短缺和环境污染问题，迫切需要发展电动汽车、风力发电、海浪发电等新能源领域，在这些新能源领域中，电机常作为能量转换的核心部件，其性能直接关系到系统能源转换效率和可靠性。目前，许多新能源场合需要电机在低速运行条件下输出大转矩，如应用于电动汽车的轮毂电机，应用于风力发电的发电机等，在这类需要低速大转矩的传统工业场合中，目前大多采用普通转速的电机加上机械齿轮箱等变速装置，通过利用机械的变速装置，降低电机的转速以提高转矩，从而满足低速大转矩的要求。使用额外的机械变速装置，虽然可以满足低速大转矩的要求，但是机械变速装置会额外加重电机的噪音、振动、安全性和维护问题，此外，机械变速装置也增加了系统的能量转换环节，从而不可避免的降低了系统效率。

现有的基于磁场调制原理运行的磁齿轮拓扑结构，能提升永磁电机的转矩密度。在该类电机中，电机磁源所产生的低速谐波通过调磁侧的凸极作用在气隙中调制产生高速谐波。如中国专利申请号为201711308185.2的文献中提出的一种将新型磁齿轮符合于传统永磁电机上的拓扑结构，通过不同极化方向永磁体的组合，构建磁齿轮电机在定子上的磁路，使得磁路更加高效合理，在实现低速大转矩输出的同时减小了电机漏磁，从而提高了复合电机的整体转矩密度和效率。但是，这种磁齿轮复合电机具有三层气隙结构与两个旋转部件，机械结构较为复杂，加大了电机加工制造难度。中国专利申请号为201210539414.2的文献中提出一种聚磁式定子永磁型游标电机，在该游标电机中，通过在定子结构中引入调制齿，在定子电枢极数和槽数较少的情况下，利用磁场调制效应产生的多种磁场谐波分量，从而显著增加电机的转矩密度，但是，在该类电机由于电机漏磁较多造成永磁体利用率较低，从而导致传统游标电机功率因数较低。

因此，如何基于磁场调制原理，使得电机能够在相对较低转速下输出较高转矩和较高功率密度，可以同时提高电机功率因数以及永磁利用率，成为混合动力汽车用磁场调制电机领域的亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术所存在的问题，提出一种具有高功率因数、高永磁利用率、高转矩密度、高功率密度特点的适用于混合动力汽车的裂槽式磁场调制永磁电机，以满足电机在相对较低转速下输出较高转矩的同时，提高电机功率因数以及永磁利用率的性能需求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：在径向上由内到外依次是由非导磁转轴、内定子、中间转子以及外定子同轴心地套装，外定子齿上绕有外电枢绕组，内定子齿上绕有内电枢绕组，中间转子内部中沿圆周方向嵌入多个径向截面是长方形的永磁体，每两个永磁体组成一组永磁体模块，一组永磁体模块中的两个永磁体呈V型布置并且两个永磁体不接触，多组永磁体模块沿中间转子的圆周方向均匀布置，一组永磁体模块中的两个永磁体的充磁方向垂直于永磁体的两侧边且指向V型开口内，相邻的两组永磁体模块中的两个永磁体呈V型布置时的一个V型开口方向沿径向朝内，另一个V型开口方向则沿径向朝外；每个内定子的内定子齿端正中间开有一个内定子虚槽，形成两个内定子铁芯凸极，每个外定子的外定子齿端也开有一个外定子虚槽，形成两个外定子铁芯凸极，外定子铁芯凸极与内定子铁芯凸极具有相同的凸极数。

本发明采用上述技术方案后具有的有益效果是：