一種極爪式混合勵磁電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合勵磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)，尤其是涉及一種基于極爪式的、使用切向永磁磁鋼及電勵磁線圈的混合勵磁式旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]驅(qū)動電機(jī)作為電動汽車的關(guān)鍵核心部件之一，它極力追求高轉(zhuǎn)矩密度、高可靠性、低速大轉(zhuǎn)矩和恒功率寬調(diào)速的性能，其苛刻的性能指標(biāo)迫使電機(jī)在設(shè)計時必須系統(tǒng)地綜合考慮低速和高速性能，以達(dá)到良好的折中平衡。
[0003]在驅(qū)動電機(jī)設(shè)計時，如果要保證在低轉(zhuǎn)速下具有大轉(zhuǎn)矩輸出，那么由于其較高的反電勢，高速下的輸出性能就會得到限制，雖然可以通過弱磁進(jìn)行擴(kuò)速，但是仍然不足以支撐電動汽車所需求的大轉(zhuǎn)速范圍，并且也無法在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都保持較高的效率。
[0004]混合勵磁電機(jī)能夠最大程度地繼承永磁電機(jī)高效率、高功率密度等諸多優(yōu)點，而且具有電勵磁電機(jī)氣隙磁場平滑可調(diào)的優(yōu)點，這就使得混合勵磁電動機(jī)的調(diào)速范圍得到了大大的拓寬，在電動汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。
[0005]近年來，隨著電力電子以及永磁電機(jī)技術(shù)的不斷研宄和發(fā)展，涌現(xiàn)的混合勵磁電機(jī)多種多樣，從永磁與電勵磁磁勢組合方式來看大致歸結(jié)為以下三種結(jié)構(gòu):磁勢串聯(lián)式、磁勢并聯(lián)式和磁勢混聯(lián)式。其中，磁勢并聯(lián)式的磁場調(diào)節(jié)性能比其它兩種有較明顯的優(yōu)勢，應(yīng)用較為廣泛，但是現(xiàn)有的磁勢并聯(lián)式混合勵磁電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)均比較復(fù)雜，尋求結(jié)構(gòu)簡單、合理、緊湊的電機(jī)本體結(jié)構(gòu)成為混合勵磁電機(jī)設(shè)計追求的主要目標(biāo)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種極爪式混合勵磁電機(jī)，具有低速大轉(zhuǎn)矩、寬的調(diào)速范圍等特點，能夠充分利用永磁電機(jī)高效率、高功率密度、低速大轉(zhuǎn)矩的特性，又具有電勵磁氣隙磁場平滑可調(diào)的功能，弱磁范圍寬廣，是電動汽車?yán)硐氲尿?qū)動電機(jī)。
[0007]為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種極爪式混合勵磁電機(jī)，包括連接為一體的前端蓋、機(jī)殼及后端蓋，還包括:前軸承、后軸承、轉(zhuǎn)軸、定子組、永磁轉(zhuǎn)子鐵心、電勵磁轉(zhuǎn)子勵磁磁極、磁軛托架以及勵磁繞組，所述前軸承和后軸承分別安裝于前端蓋和后端蓋上以支承轉(zhuǎn)軸，所述定子組包括定子鐵心和內(nèi)嵌于其中的定子繞組，定子鐵心過盈配合于機(jī)殼內(nèi)；所述永磁轉(zhuǎn)子鐵心上均勻分布有若干個磁體安裝槽和磁極安裝槽，所述磁體安裝槽內(nèi)插入安裝有切向式永磁磁鋼，所述電勵磁轉(zhuǎn)子勵磁磁極安裝于磁極安裝槽內(nèi)，并且，電勵磁轉(zhuǎn)子勵磁磁極的后極爪與轉(zhuǎn)軸固定連接，前極爪固定在后極爪上，所述磁軛托架固定于前端蓋內(nèi)，勵磁繞組繞置于磁軛托架上，所述磁軛托架與前極爪、后極爪之間留有第二氣隙。
[0008]優(yōu)選地，前述前極爪通過非導(dǎo)磁連接環(huán)固定在后極爪上。
[0009]具體地，前述磁極安裝槽為燕尾安裝槽，所述電勵磁轉(zhuǎn)子勵磁磁極形成有燕尾槽式凸極結(jié)構(gòu)以嵌入燕尾安裝槽內(nèi)。
[0010]優(yōu)選地，在前述轉(zhuǎn)軸上形成有鍵槽以連接后極爪。
[0011]更優(yōu)選地，前述磁軛托架通過螺栓與前端蓋相連接。
[0012]進(jìn)一步地，該電機(jī)為四極、六極或八極結(jié)構(gòu)。所謂八極結(jié)構(gòu)，即:所述永磁轉(zhuǎn)子鐵心上均勾分布有8個磁體安裝槽和磁極安裝槽。
[0013]本發(fā)明的混合勵磁電機(jī)的工作原理為:永磁轉(zhuǎn)子鐵心采用具有聚磁效果的切向式永磁磁鋼結(jié)構(gòu)，為單塊永磁磁鋼向外提供磁通，磁路從永磁磁鋼的N極出發(fā)，經(jīng)氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙回到永磁磁鋼S極構(gòu)成回路。電勵磁磁路為電勵磁線圈產(chǎn)生的軸向磁通經(jīng)過極爪轉(zhuǎn)換為徑向磁通，從勵磁磁極N極出發(fā)，經(jīng)氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙回到電勵磁磁路的S極，并經(jīng)軸向?qū)Т跑棽啃纬砷]合磁路，該磁路與永磁磁路并聯(lián)，共同向氣隙提供磁通。其中，永磁磁場基本恒定，當(dāng)需要電勵磁磁路提供助磁磁通時，此時電勵磁與永磁磁鋼共同向外提供磁通；當(dāng)電勵磁線圈電流為零時，此時只有永磁磁通，鑒于電勵磁線圈支架與爪極導(dǎo)磁軛部之間的氣隙即第二氣隙與電機(jī)主氣隙相差不多，根據(jù)磁路最小磁阻原理，此時永磁磁鋼產(chǎn)生的磁通，有幾乎一半的磁通通過極爪和導(dǎo)磁軛部形成的漏磁通路徑閉合，使得供給主氣隙的永磁磁通降低了接近50%，此時對應(yīng)的弱磁擴(kuò)速范圍得到了大幅拓展。
[0014]本發(fā)明的有益之處在于:在本發(fā)明的勵磁電機(jī)中，電勵磁磁路和永磁磁路并聯(lián)向主氣隙提供磁通，共同向外輸出轉(zhuǎn)矩，因而能夠提供較大的轉(zhuǎn)矩輸出，具有較高的單位體積出力，并節(jié)省永磁材料的使用量，降低電機(jī)的成本；在電勵磁電流為零時，永磁磁鋼提供的永磁磁通有一部分通過極爪漏磁路得到了削減，即此時已經(jīng)處于弱磁狀態(tài)，使得電機(jī)的空載反電勢得到降低，進(jìn)而使得電機(jī)能夠以較高的效率運行于較高的轉(zhuǎn)速區(qū)域，并且在此弱磁狀態(tài)下，磁鋼不需要承受反向的勵磁磁勢，減小了磁鋼不可逆退磁的風(fēng)險。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的一種極爪式混合勵磁電機(jī)的一個優(yōu)選實施例的剖視圖；
圖2是圖1所示實施例中的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)平面圖；
圖3是圖1所示實施例中電勵磁轉(zhuǎn)子勵磁磁極的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中附圖標(biāo)記的含義:1、轉(zhuǎn)軸，2-1、后軸承，2-2、前軸承，3-1、后端蓋，3-2、前端蓋，4、機(jī)殼，5、定子繞組，6、定子鐵心，7、永磁轉(zhuǎn)子鐵心，8、電勵磁轉(zhuǎn)子勵磁磁極，9、非導(dǎo)磁連接環(huán)，10、勵磁繞組，11、磁軛托架，12、螺栓，13、磁體安裝槽，14、永磁磁鋼，15、磁極安裝槽，16、燕尾槽式凸極結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0018]參見圖1，本發(fā)明的一種極爪式混合勵磁電機(jī)，包括連接為一體的前端蓋3-2、機(jī)殼4及后端蓋3-1，在前端蓋3-2和后端蓋3-1上分別設(shè)有前軸承2-2和后軸承2_1，轉(zhuǎn)軸I支撐于前軸承2-2和后軸承2-1上并能自由旋轉(zhuǎn)。定子