[发明专利]一种定子短距分离式电机结构

说明书

本发明涉及电机技术领域，公开了一种定子短距分离式电机结构，包括同心布置的转子、环绕转子的内区定子和环绕内区定子的外区定子；外区定子与内区定子之间设置有外气隙，内区定子与转子之间设置有内气隙；外区定子包括外区定子铁心和设于外区定子铁心上的集中电枢绕组，内区定子由径向交替充磁的永磁体组成，转子由转子轭和转子轭上凸出的转子齿组成；内分区定子、外分区定子与电机外壳固定连接，转子与电机的转轴固定连接。与现有技术相比，本发明在常规定子双分区电机结构基础上，采用定子短距分离式结构，在外区定子每个磁极中采用多齿结构，在内区定子上采用径向交替充磁永磁结构，提高定子分区电机的气隙磁密和转矩密度。

技术领域

本发明涉及电机本体设计技术领域，特别涉及一种电动汽车用的定子短距分离式电机结构。

背景技术

作为电动汽车的关键部件，电动机的性能对整个驱动系统有着重要影响。针对电动汽车应用特点，现有技术中尚需解决的问题有：1、电机具有较大的转矩输出能力；2、电机具有较高可靠性。

目前永磁磁通切换电机由于其高转矩密度、高效率、高鲁棒转子结构而受到关注。该结构本质上是一类定子永磁式电机，转子上无绕组及永磁体，绕组和永磁体均位于定子上，由于定子上永磁体聚磁效应使得电机具有高气隙磁密，可实现较大转矩输出能力，具有良好的应用前景。同时，也由于永磁体和绕组放置在电机内同一部件即定子上，使得：1. 减少了绕组放置空间，限制了电机转矩输出能力的进一步提高；2. 使得定子磁场饱和程度较大，降低了电机过载能力；3. 增加永磁体温升及永磁体不可逆退磁的风险。而若将永磁体置于转子上，如表贴式永磁同步电机，由于永磁体置于内转子外表面且随转子旋转，因此永磁体的安装与固定存在难题，且不适用于电机高速运行工况；若将永磁体内嵌于转子中，电机加工复杂程度增加，且电机的气隙磁密和转矩密度均随之下降。

Z. Q. Z h u （诸自强）教授等人于2015年在IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS的51卷第4期的论文《Novel electrical machines having separate PM excitationstator》和51卷第5期中的论文《Novel doubly salient permanent magnet machineswith partitioned stator and iron pieces rotor》提出了采用定子分区的定子永磁电机结构，其电枢绕组位于电枢绕组所在定子上，永磁体位于励磁绕组所在定子上，解决了电枢绕组和永磁体的空间冲突，并缓解了定子温升，提高了永磁体工作稳定性。

然而，由于常规定子分区永磁电机中，永磁体和电枢绕组所在的分区定子分别置于转子内、外侧，中间转子只能通过一侧转子支架与转轴连接，不利于转子的稳定运行，尤其是在高速和大转矩运行场合；且由于在两分区定子与转子间存在两个气隙，相比较原有单气隙永磁磁通切换电机，其空载气隙磁密和相等电负荷下的输出转矩均有所削弱。因此，对于定子分区电机，如何提高转子运行稳定性和提高定子分区永磁电机的永磁气隙磁密、电机转矩密度是需要关注的问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有高转矩密度的多齿定子短距分离式电机结构，适用于电动汽车驱动领域，提高常规定子分区永磁电机的空载气隙磁密。

技术方案：本发明提供了一种定子短距分离式电机结构，包括同心布置的转子、环绕转子的内区定子和环绕内区定子的外区定子；所述外区定子与内区定子之间设置有外气隙，内区定子与转子之间设置有内气隙；所述外区定子包括外区定子铁心和设于外区定子铁心上的集中电枢绕组，所述内区定子由径向交替充磁的永磁体组成，所述转子由转子轭和转子轭上凸出的转子齿组成；所述内分区定子、外分区定子与电机外壳固定连接，所述转子与电机的转轴固定连接。