一种模块化多盘式永磁无刷电动机

摘要

一种模块化多盘式永磁无刷电动机，属于电机技术领域，机壳和左端盖、右端盖构成电动机的外壳体，转轴的一端通过左轴承、安装在左端盖上，转轴的另一端通过右轴承安装在右端盖上，机壳内设置有至少二个动力模块，各动力模块均由转子盘、永磁体、定子铁心和定子绕组构成，转子盘固定在转轴上，定子铁心固定在机壳上，定子绕组缠绕在定子铁心，且位于二个转子盘之间，各转子盘用于安放永磁体。动力模块的定子绕组可采用扇-环混合式绕组结构、引接线独立引出，双转子盘采用双向斜极结构。本发明的优点在于：提高系统轻载运行效率；简化绕组结构、提高效率；削弱齿槽转矩，提高转矩品质；提高系统可靠性。

权利要求

1.一种模块化多盘式永磁无刷电动机，其特征在于，机壳和左端盖、右端盖构成电动机的外壳体，转轴的一端通过左轴承、安装在左端盖上，转轴的另一端通过右轴承安装在右端盖上，机壳内设置有至少二个动力模块，各动力模块均由转子盘、永磁体、定子铁心和定子绕组构成，转子盘固定在转轴上，定子铁心固定在机壳上，定子绕组缠绕在定子铁心，且位于二个转子盘之间，各转子盘用于安放永磁体；各动力模块的定子绕组的接线独立引出；

动力模块的定子盘两侧永磁体倾斜方向相反，磁极轴线空间位置夹角小于等于一个定子齿距，构成转子双向斜极结构；

定子绕组在定子铁心的外径处采用环形连接，在内圆处绕采用扇形连接，构成扇-环混合式结构。

说明书

一种模块化多盘式永磁无刷电动机

技术领域

[0001] 本发明属于电机技术领域，为一种模块化多盘式永磁无刷电动机，尤其适用于作为电动汽车用驱动电机。

背景技术

[0002] 现有车用电机系统为满足基速下大转矩输出，极限加速时间等要求，以及适应车辆起动、加速、负荷爬坡、频繁起停等复杂工况，往往设计后备功率较大。电动汽车实际运行时负载率变化较大且长时间处于低负载率运行状态，因此导致系统效率偏低、续驶里程短。为提高电气驱动系统的效率，永磁电机被广泛用作电动汽车的主驱电机，但是低负载率致使系统效率大幅降低的问题仍未得到解决。

[0003] 多盘式永磁电动机作为永磁电机的一种拓扑结构，申报了多项专利：实用新型专利200820218528.6公布了一种多盘式永磁同步电动机，该电动机至少设有一组由单转子盘和设在该转子盘两侧的双定子盘组成的盘式结构，适合于大转矩直接驱动装置；实用新型专利200920189389.3公布了一种电动汽车用多盘式永磁轮毂电机结构，其特点在于四个定子铁心两两成对，组成两组定子，转子盘包括两个单面转子盘和一个双面转子盘，两个单面转子盘通过电机主轴固定在电机的两头，双面转子盘位于两组定子的中间，双面转子盘与单面转子盘同轴固定。以上两项实用新型专利均是提出了一种多盘式永磁电动机组合结构，未能解决低负载率导致系统效率降低的问题。

[0004] 永磁电机中永磁体和开槽电枢铁心的相互作用产生的齿槽转矩，对电机运行的可靠性、控制和定位精度等都带来了不利的影响，并引起振动、噪声等问题。转子斜极是削弱齿槽转矩的一种措施。

[0005] 盘式永磁电机的绕组主要有扇形和环形两种连接方式：扇形绕组端部比较长，特别是在外径处，当每极每相槽数为整数时情况尤甚；环形绕组定子需与外壳固定在一起，加工难度大。以上两种绕组结构均存在缺陷，对效率、功率密度有不利影响。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种模块化多盘式永磁无刷电动机，该电动机在低负载率下能够保持较高的系统效率。

[0007] 本发明提供的一种模块化多盘式永磁无刷电动机，其特征在于，机壳和左端盖、右端盖构成电动机的外壳体，转轴的一端通过左轴承、安装在左端盖上，转轴的另一端通过右轴承安装在右端盖上，机壳内设置有至少二个动力模块，各动力模块均由转子盘、永磁体、定子铁心和定子绕组构成，转子盘固定在转轴上，定子铁心固定在机壳上，定子绕组缠绕在定子铁心，且位于二个转子盘之间，各转子盘用于安放永磁体；各动力模块的定子绕组的接线独立引出。

[0008] 本发明的有益效果是：

[0009] 本发明具有多个相对独立的动力模块，控制器可以根据负载状况适时调整通电的动力模块数。当重载时全部模块投入工作，轻载时切出部分模块以保证系统高效运行。

[0010] 本发明提出扇-环混合式绕组结构兼有扇形和环形两种绕法的优点，在简化结构的同时，减少绕组端部长度，降低电机铜耗，提高效率。

[0011] 本发明单个模块采用转子双向斜极结构大大削弱齿槽转矩，通过多模块组合进一步提高电动机的转矩品质。

[0012] 本发明由动力模块组成独立可控，若其中一个电动机出现故障，其余电动机仍能正常工作，增强了系统的可靠性，便于维护和扩容。

附图说明

[0013] 图1为本发明模块化多盘式永磁无刷电动机结构示意图。

[0014] 图2为动力模块转子双向斜极结构示意图。

[0015] 图3为动力模块扇-环混合式绕组结构示意图。

[0016] 图4为本发明定子电路结构示意图。

[0017] 图中1机壳、2左端盖、3右端盖、4转轴、5左轴承、6右轴承、7转子盘、8永磁体、9定子铁心、10定子绕组。

具体实施方式

[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0019] 如图1所示，本实例提供的电动机的结构为：

[0020] 机壳1和左端盖2、右端盖3构成电动机的外壳体，转轴4分别通过左轴承5、右轴承6安装在左端盖2、右端盖3上，机壳1内设置有至少二个动力模块，各动力模块均由转子盘7、永磁体8、定子铁心9和定子绕组10构成，转子盘7固定在转轴4上，定子铁心9固定在机壳1上，定子绕组10缠绕在定子铁心9，且位于二个转子盘7之间，各转子盘7用于安放永磁体8，位于二个定子之间的转子盘7可以为整体式结构。

[0021] 动力模块定子盘两侧永磁体8倾斜方向相反，磁极轴线空间位置夹角小于等于一个定子齿距，构成转子双向斜极结构，如图2所示。

[0022] 定子绕组10在定子铁心9的外径处采用环形连接，在内圆处绕采用扇形连接，构成扇-环混合式结构，为清晰表示绕组的连接方式，绕组节距选为一个定子齿，如图3所示。

[0023] 该电动机的特征是动力模块的定子绕组10的接线独立引出，可与控制器构成相互独立的控制支路，如图4所示。在具体的应用场合可根据实际需要确定电动机的动力模块个数。

[0024] 尽管上面结合附图对本发明的优选实例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。