[发明专利]一种具有自风冷却分立式护套的外转子电机及转子尺寸确定方法

说明书

本发明公开了一种具有自风冷却分立式护套的外转子电机，包括定子和外转子，外转子包括转子铁心，转子铁心为筒状，其内壁固定设有若干凸出于内壁的分立式护套，分立式护套由导磁材料制成，分立式护套沿转子铁心的周向均匀间隔布置，相邻的分立式护套之间构成冷却介质通道，冷却介质通道的轴线与转子铁心的轴向形成一倾角，分立式护套的中部设有磁体腔，腔内固定设有轴向或周向叠置的叠片式永磁体，叠片式永磁体形成转子磁极，定子包括定子铁心，定子铁心的外周面设有定子齿，线圈绕置于单个定子齿，属于同相的线圈串联连接构成相绕组。本发明还公开了该外转子电机的转子尺寸确定方法。本发明能够抑制转子涡流流通路径，降低涡流损耗，优化散热。

技术领域

本发明涉及一种外转子电机，特别是涉及一种具有自风冷却分立式护套的外转子电机及其转子的尺寸确定方法，属于发电机技术领域。

背景技术

作为下一代新能源汽车电驱动系统的核心部件，轮毂电机具有高转矩密度、低转矩波动、拓扑结构简单及高效率等属性。得益于稀土磁体优异的磁性能，永磁电机在轮毂电驱动系统中应用广泛。为简化驱动架构，轮毂电机常采用外转子拓扑，电机转子与轮毂一体化设计，有利于提高系统的转矩密度。另外，由于轮毂电机转速较低，为减小绕组端部和定转子轭部尺寸，定子侧常采用齿绕式绕组。

由于齿谐波、电枢磁势空间谐波和定子电流时间谐波的存在，转子内的磁场不再为恒定磁场，存在较多的谐波分量，在导电部件中感应出涡流并产生较大的损耗。由于每极每相槽数较少，齿绕式绕组电枢磁势谐波含量远高于常规的整数槽分布绕组电机，空间谐波导致的转子涡流损耗问题更为突出。转子涡流损耗及其产生的温升抵消了采用齿绕式绕组的优点，限制了轮毂电机的运行频率和电磁负荷上限。

由于结构紧凑，轮毂电机的损耗密度较高，采用常规的定子水冷时绕组铜耗和导磁材料铁耗能够较好地传导出去，但转子涡流损耗及其温升问题仍存在。另外，受安装尺寸和旋转因素的限制，轮毂电机难以在转子上布置主动式冷却系统，目前仍依靠自然对流及运行过程中的强迫对流冷却，限制了该类电机的过载能力及热设计上限，成为轮式电驱动系统的核心瓶颈之一。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有自风冷却分立式护套的外转子电机，以降低电机的转子损耗、提高转子的散热能力。本发明还提供了一种具有自风冷却分立式护套的外转子电机的转子尺寸确定方法。

本发明技术方案如下：一种具有自风冷却分立式护套的外转子电机，包括定子和外转子，所述外转子包括转子铁心，所述转子铁心为筒状，所述转子铁心的内壁固定设有若干凸出于所述内壁的分立式护套，所述分立式护套由导磁材料制成，所述分立式护套沿所述转子铁心的周向均匀间隔布置，相邻的所述分立式护套之间构成冷却介质通道，所述冷却介质通道的轴线与所述转子铁心的轴向形成一倾角，所述分立式护套的中部设有磁体腔，所述磁体腔内固定设有轴向或周向叠置的叠片式永磁体，所述叠片式永磁体形成转子磁极，所述定子包括定子铁心，所述定子铁心的外周面设有若干定子齿，线圈绕置于单个所述定子齿，属于同相的所述线圈串联连接构成相绕组。

进一步地，所述分立式护套的头尾两端设有引导气流进入所述冷却介质通道的导流体。由此加强冷却作用。

进一步地，位于所述分立式护套的头端的导流体设有由所述分立式护套的第一侧面向前延伸的第一面以及连接所述第一面的前端以及所述分立式护套的第二侧面的前端的第二面，位于所述分立式护套的尾端的导流体设有由所述分立式护套的第二侧面向后延伸的第三面以及连接所述第三面的尾端以及所述分立式护套的第一侧面的尾端的第四面。

进一步地，所述第二面和所述第四面的轮廓线为阿基米德螺线。

进一步地，所述分立式护套与所述转子铁心为一体制成。

进一步地，单个所述分立式护套在轴向上分为若干分段，相邻的所述分段间相互绝缘，以抑制护套内涡流的轴向流动，降低涡流损耗。