CN110912303B - 一种电动汽车增程器起动发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电动汽车增程器起动发电机，包括转轴、转子铁心、主电枢绕组、辅助电枢绕组、永磁体、定子铁心，属于汽车电机电器技术领域。所述轴上固定有转子铁心，有6X个转子极均匀分布在转子铁心圆周上，转子极弧系数为0.5，其中X为正整数；定子铁心上均匀分布着8X个定子极，定子极弧系数为0.667。每个定子极的内侧均匀的开设有2个半开口的平底槽，平底槽深度为定子极深度的1/3；同一个定子极上的主电枢绕组和各辅助电枢绕组以串联的方式形成一相电枢绕组。本发明的一种电动汽车增程器起动发电机与传统的电机相比,采取利用辅助电枢绕组的转矩有效补充主电枢绕组转矩的最小值的方式减小电机的转矩脉动。
Description
技术领域
一种电动汽车增程器起动发电机，属于汽车电机电器技术领域。
背景技术
随着全世界石油能源的日趋紧张以及环境污染的情况日益加重，电动汽车作为一种新能源汽车已经成为全世界汽车厂商和高校、研究院的重点研究项目。
纯电动汽车虽然具有节能、环保、零排放的优点，但是续驶里程有限，在未到达目的地之前，蓄电池的电能若已耗尽，电动汽车就不能前进，这时蓄电池急需补充电能。一种由高效率、低排放的发动机与发电机集成的发电机组——增程器，能够快速给蓄电池补充电能，解决纯电动汽车续驶里程短的问题。制约增程器广泛应用的瓶颈问题是缺乏高效率、高可靠性、输出电压稳定的发电机，而目前与汽车配套使用的发电机，普遍存在着输出功率小，发电效率低，不能满足用户使用要求。如中国专利公报 2001 年 8 月 8 日公告的发明专利 ：稳压永磁发电机，申请号 ：00112053.0，公开号：CN1307392，公开了一种由机壳、机座、动力轴、转子、永磁磁钢、定子、 定子绕组、定子座、定子滑动套、平衡弹簧、防旋转连接螺钉、滑动块、调节转轴、定位轴承、调节转轴驱动机构及自动反馈控制电路等组成的永磁发电机，动力转动轴通过定位轴承固定在机座上， 转子固定在动力转动轴上，定子滑动套的一端固定在机座上，定子滑动套上沿轴向开有通槽，平衡弹簧设置于定子滑动套内，该弹簧的一端由定子滑动套的一端面阻挡，另一端推顶置于定子滑动套内的滑动块，该滑动块与定子座之间由穿过滑动套通槽的防旋转连接螺钉固定连接，该滑动块中心与调节转轴的一端呈螺纹活动连接，自动反馈控制电路的检测信号输入端并接于定子绕组输出端，该电路的控制信号输出端接至驱动机构的受控制端。该稳压永磁发电机结构复杂，成本高，其使用性能有待于进一步改进。
增程式电动汽车会有一台增程器，增程器一般由发动机和发电机组成，对汽车的动力电池进行充电，也可直接驱动电机运转。有申请专利涉及到电动汽车增程器，如申请号
为201610301847 .2：一种电动车增程器，该发明的增程器将发电机转子用作飞轮，无需额外设置飞轮即能实现点火。但目前传统增程器发电机一般采用内转子结构，主要将转子与定
子设置在径向的相对位置，发电机的定子将转子包围，导致发电机的整体体积较大，重量偏
大，散热性强。
在公开的发明专利中，申请号为201611220240.8：一种增程器发电机，包括电机壳体、电机转子轴、转子轴承和定子总成。该申请电机的转子总成设置在容置空间中，用于将机械能转化为电能，定子总成用于与转子总成作相对运动，将机械能转化为电能并输出到电源。
由于双凸极电机存在转矩脉动大的问题，将产生速度脉动、噪音、振动三大缺点，一直是阻碍双凸极电机发展的瓶颈。目前，国内外学者对于如何抑制转矩脉动已经做了大量深入的研究，如采用多相设计，不对称定子设计和转子磁障偏移等方法。但是，所述的转矩脉动抑制方法主要用于具有多层磁障的横向叠片转子。在设计这种电机时是需要综合考虑电磁和机械性能间的权衡。另外，现有的转矩脉动抑制方法大多依赖有限元仿真，这是相当耗时的。因此，如何快速准确有效地降低转矩的谐波从而抑制转矩脉动，是需要重点研究的方向。
本发明中电机采用双凸极永磁电动机结构，它吸收了永磁电机和开关磁阻电机的优点，同时又克服了诸如驱动控制复杂、成本高、利用率低、脉动噪声等问题。本发明中还通过在电机的每个定子极中开小槽，形成主电枢绕组和辅助电枢绕组，并利用辅助电枢绕组产生的转矩来减小转矩脉动大的问题。
发明内容
所要解决的技术问题：提供减小边缘效应和电枢反应的一种电动汽车增程器起动发电机。
一种电动汽车增程器起动发电机，包括转子铁心、主电枢绕组、辅助电枢绕组、转轴、永磁体、定子铁心；特征在于：
所述轴上固定有转子铁心，有6X个转子极均布在转子铁心圆周上，转子极弧系数为0.5，其中X为正整数；
定子铁心固定在电机外壳上，定子铁心上均匀分布着8X个定子极，定子极弧系数为0.667；
每个定子极的内侧均匀的开设有2个半开口的平底槽，平底槽深度为定子极深度的1/3；
2个半开口的平底槽将定子极均等分为三个部分，每个部分为一个小齿；
所述主电枢绕组为定子极上绕制有大部分线圈匝数的绕组且线圈绕组绕制跨越一个完整的定子极；每个定子极上有两个辅助电枢绕组，一个辅助电枢绕组为从平底槽绕进，跨越一个小齿，从相邻定子极间的电枢槽绕出；另一个辅助电枢绕组为从平底槽绕进，跨越两个小齿，从电枢槽绕出，两个辅助电枢绕组绕制方向相同。
如权利要求1所述的一种电动汽车增程器起动发电机，特征在于：同一个定子极上的主电枢绕组和各辅助电枢绕组以串联的方式形成一相电枢绕组；沿圆周方向的电枢绕组依次分相为A相、B相、C相、D相，...... ，如此循环2X次。
如权利要求1所述的一种电动汽车增程器起动发电机，特征在于：转子极为斜极结构。
如权利要求1所述的一种电动汽车增程器起动发电机，特征在于：主电枢绕组线圈匝数大于辅助电枢绕组线圈匝数之和，主电枢绕组与2个辅助电枢绕组的线圈匝数比为0.8：0.15：0.05。
本发明的有益效果是：
1在本发明中采用四相绕组，即使有缺相故障时系统仍能维持工作，容错能力强；
2绕组皆为集中式绕组，内阻小（铜耗少），效率高；
3可以有效的减少转矩脉动；
4电机转子结构简单，不仅提高了电机转子机械强度，而且更适合高速转动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明一种电动汽车增程器起动发电机第一实施例结构纵剖图。其中，1、永磁体，2、主电枢绕组，3、转子铁心，4、转轴，5、辅助电枢绕组，6、定子铁心。
图2是本发明一种电动汽车增程器起动发电机极弧系数示意图。
图3是电机转矩原理图。
具体实施方式
本发明提供一种电动汽车增程器起动发电机，为使本发明的技术方案及效果更加清楚、明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的一种电动汽车增程器起动发电机第1实施例结构纵剖图，本例中取X=1。一种电动汽车增程器起动发电机由转子铁心、主电枢绕组、辅助电枢绕组、转轴、永磁体、定子铁心组成；特征在于：所述轴上固定有转子铁心，有6X个转子极均布在转子铁心圆周上，转子极弧系数为0.5，其中X为正整数；定子铁心固定在电机外壳上，定子铁心上均匀分布着8X个定子极，定子极弧系数为0.667。
每个定子极的内侧均匀的开设有2个半开口的平底槽，平底槽深度为定子极深度的1/3；2个半开口的平底槽将定子极均等分为三个部分，每个部分为一个小齿；所述主电枢绕组为定子极上绕制有大部分线圈匝数的绕组且线圈绕组绕制跨越一个完整的定子极；每个定子极上有两个辅助电枢绕组，一个辅助电枢绕组为从平底槽绕进，跨越一个小齿，从相邻定子极间的电枢槽绕出；另一个辅助电枢绕组为从平底槽绕进，跨越两个小齿，从电枢槽绕出，两个辅助电枢绕组绕制方向相同；一种电动汽车增程器起动发电机，同一个定子极上的主电枢绕组和各辅助电枢绕组以串联的方式形成一相电枢绕组；沿圆周方向的电枢绕组依次分相为A相、B相、C相、D相，...... ，如此循环2X次。
一种电动汽车增程器起动发电机特征在于：转子极为斜极结构。
一种电动汽车增程器起动发电机，主电枢绕组线圈匝数大于辅助电枢绕组线圈匝数之和，主电枢绕组与2个辅助电枢绕组的线圈匝数比为0.8：0.15：0.05。
图2是本发明一种电动汽车增程器起动发电机极弧系数示意图。如图所示，有6X个转子极均布在转子铁心圆周上，转子极弧系数为0.5，其中X为正整数；定子铁心固定在电机外壳上，定子铁心上均匀分布着8X个定子极，定子极弧系数为0.667。
图3是电机转矩原理图，由于磁阻电机特性，主电枢绕组产生的转矩成斜坡状，而辅助电枢绕组产生的转矩，可以有效补充了转矩斜坡的最小值，减小了磁阻电机的转矩脉动。
本发明提供的一种电动汽车增程器起动发电机取得的效果为：通过在电机的每个定子极的内侧均匀的开设有2个半开口的平底槽，平底槽深度为定子极深度的1/3，受磁阻电机转矩影响，电枢绕组产生的转矩成斜坡状，转矩出现最大值与最小值，通过设置辅助电枢绕组，辅助电枢绕组形成另一个转矩，此时，辅助电枢绕组与主电枢绕组形成的转矩矢量相加，辅助电枢绕组形成的转矩可以有效的弥补主电枢绕组转矩的最小值，从而达到减小电机边缘效应的效果。
Claims (4)
1.一种电动汽车增程器起动发电机，包括转子铁心、主电枢绕组、辅助电枢绕组、转轴、永磁体和定子铁心；其特征在于：
所述轴上固定有转子铁心，有6X个转子极均布在转子铁心圆周上，转子极弧系数为0.5，其中X为正整数；
定子铁心固定在电机外壳上，定子铁心上均匀分布着8X个定子极，定子极弧系数为0.667；
每个定子极的内侧均匀的开设有2个半开口的平底槽，平底槽深度为定子极深度的1/3；
2个半开口的平底槽将定子极均等分为三个部分，每个部分为一个小齿；
所述主电枢绕组为定子极上绕制有大部分线圈匝数的绕组且线圈绕组绕制跨越一个完整的定子极；每个定子极上有两个辅助电枢绕组，一个辅助电枢绕组为从平底槽绕进，跨越一个小齿，从相邻定子极间的电枢槽绕出；另一个辅助电枢绕组为从平底槽绕进，跨越两个小齿，从电枢槽绕出，两个辅助电枢绕组绕制方向相同。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车增程器起动发电机，其特征在于：同一个定子极上的主电枢绕组和各辅助电枢绕组以串联的方式形成一相电枢绕组；沿圆周方向的电枢绕组依次分相为A相、B相、C相、D相，...... ，如此循环2X次。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车增程器起动发电机，其特征在于：转子极为斜极结构。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车增程器起动发电机，其特征在于：主电枢绕组线圈匝数大于辅助电枢绕组线圈匝数之和，主电枢绕组与2个辅助电枢绕组的线圈匝数比为0.8：0.15：0.05。
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