[发明专利]一种非晶材料的E型双绕组定子轴向磁通电机

说明书

本发明公开了一种基于非晶材料的E型双绕组定子轴向磁通电机，结构及生产工艺简单易实现，特殊的结构也使得更容易绕组铜线的散热。该新型电机包括定子组合部分和转子部分，其中定子组合部分由E型铁芯和双绕组铜线组成，转子部分由转子铁芯和磁铁组成。定子模块使用双绕组E型铁芯设计，铁芯采用非晶材料，剪切成E型薄片层层压叠而成，生产工艺简单并且定子铁损相比传统硅钢片铁芯也得到极大地较少。同时，双绕组设计既可以灵活调节两套绕组中的电流分布，且增加了电机运行的冗余度及可靠性，在一套绕组失效的情况下，电机仍能依靠另一套绕组实现部分转矩输出。

技术领域

本发明涉及一种非晶材料的E型双绕组定子轴向磁通电机，实现低损耗高功率密度模块化电机的设计。

背景技术

电动及混和动力汽车的电机由于空间重量的限制需要实现低损耗高功率密度的设计。目前，新能源汽车电机多采用径向永磁磁通电机，较之轴向磁通电机，转矩功率密度较小。另外，径向磁通电机的铜线包裹在定子铁芯里，散热困难，提升电流密度比较困难，也导致了功率密度的无法进一步提升。因此，近年来，各大公司和研究机构也在考虑设计应用轴向磁通电机来进一步提高新能源汽车用电机的功率密度。对于需要大功率、轻量化电机的其他应用而言，轴向磁通电机也是理想之选。相较于传统径向磁通电机，优化设计后的轴向磁通电机能够使电动车及电动摩托车的速度更快、分量更轻、功率输出更大。得益于强化的冷却能力，轴向磁通电机的效率更高，因为线圈可被直接压入到外部的电机外壳内，其冷却速度比径向磁通电机，后者需要通过电机的定子来传输线圈的热量。本发明提出一种基于非晶材料的E型双绕组定子轴向磁通电机，相比现有的轴向磁通电机，实现进一步的模块化设计，其铜线圈散热面积较现有的轴向磁通电机也更大。

发明内容

技术问题：为了进一步提高轴向磁通电机的功率密度及减少电机整体损耗及简化生产工艺，本发明提出一种基于非晶材料的E型双绕组定子轴向磁通电机。此电机定子采用模块化设计，单个模块由E型铁芯结构层层叠压而成。此设计可以大大简化定子的生产和安装工艺。

技术方案：本发明公布的基于非晶材料的E型双绕组定子轴向磁通电机，分定子组合和转子两部分。

该电机包括位于外周的定子组合I和位于中间的转子组合II两部分；定子组合为模块化E型铁芯设计，包含E型定子铁芯和上部绕组下部绕组组成的双绕组；定子双绕组可以使用三相或多相设计，缠绕在E型铁芯上，转子组合包括转子铁芯及转子永磁体，转子磁铁标贴在转子铁芯的上下两侧，与E型定子铁芯构成类似变压器的磁路组合；定子组合与转子组合共同构成三相或多相轴向磁通永磁同步电机。

其中，

所述转子组合由转子铁芯及转子永磁体成，转子永磁体可为任何多极设计，标贴在转子铁芯两侧时，两侧转子永磁体结构极性相同，与E型定子模块构成闭环轴向磁通磁路。

所述E型定子铁芯由非晶材料剪切成E型薄片然后层层叠压而成。

转子永磁体由钕铁硼或其它高性能磁材料构成。

转子铁芯可以采用非晶或硅钢片或其它高性能磁材料压叠而成，压叠方向与定子压叠方向一致。

所述的基于非晶材料的E型双绕组定子轴向磁通电机，定转子之间通过轴向磁通耦合，类似传统的变压器磁路耦合。转子永磁体表贴于转子铁芯两侧，结构磁极一致。单侧永磁体采用N、S交替设计，转子旋转时，在定子侧绕组上感应出交流变换反电动势，与定子绕组电流一起耦合产生电机转矩。

所述的基于非晶材料的E型双绕组定子轴向磁通电机，定子线圈采用双绕组设计，两套绕组可以独立供电运行，通过调节两套绕组之间的电流分布实现电机的热均衡控制。同时，两套绕组也可以增加电机的运行冗余度和可靠性。