繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)(WRSM)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，更具體地，涉及一種WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，在其中轉(zhuǎn)子鐵芯的鋼板層疊結(jié)構(gòu)得到改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，混合動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē)輛(均被稱(chēng)為環(huán)保型車(chē)輛)可以用從電能獲得轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)(以下稱(chēng)為“驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)”)來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。
[0003]作為示例，混合動(dòng)力車(chē)輛以EV(電動(dòng)車(chē)輛)模式運(yùn)行，或者以HEV(混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛)模式運(yùn)行，其中EV模式是僅使用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力的純電動(dòng)車(chē)輛模式，而HEV模式使用發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩作為動(dòng)力源。通常，電動(dòng)車(chē)輛通過(guò)使用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩作為動(dòng)力源來(lái)運(yùn)行。
[0004]大多數(shù)被用作環(huán)保型車(chē)輛的動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)。為了使永磁同步電動(dòng)機(jī)在有限的布局條件下輸出最大性能，需要最大化永磁體的性能。
[0005]在永磁體中，釹(Nd)成分改善永磁體的強(qiáng)度，而鏑(Dy)成分改善高溫退磁耐性。然而，永磁體的這類(lèi)稀土類(lèi)金屬(Nd和Dy)成分埋藏于有限的國(guó)家中，例如中國(guó)，非常昂貴且具有大的價(jià)格波動(dòng)。
[0006]為了避免永磁體的來(lái)源問(wèn)題，已經(jīng)研究了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，但是由于為了輸出相同的電動(dòng)機(jī)性能而使體積和重量過(guò)度增加，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用受到限制。
[0007]與此同時(shí)，最近正在開(kāi)發(fā)將用于環(huán)保型車(chē)輛的動(dòng)力源的作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)(WRSM)，用于取代永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)。
[0008]繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)具有如下線圈，該線圈不僅纏繞在定子上，而且纏繞在轉(zhuǎn)子上，用于當(dāng)電流被施加到轉(zhuǎn)子時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行電磁化，從而取代永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)的永磁體。
[0009]繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)具有布置在定子內(nèi)部的轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子之間具有氣隙，在將電力施加到定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈時(shí)形成磁場(chǎng)，從而借助在定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生的磁作用使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0010]與永磁同步電動(dòng)機(jī)不同的是，由于繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)具有被線圈纏繞的轉(zhuǎn)子，在高速旋轉(zhuǎn)(在典型EV的情況下超過(guò)10，OOOrpm)時(shí)作用在轉(zhuǎn)子線圈上的離心力是非常尚的。
[0011]結(jié)果，繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于作用在轉(zhuǎn)子線圈上的離心力，轉(zhuǎn)子線圈的可對(duì)準(zhǔn)性(alignability)可能變差，從而引起故障。因此，纏繞轉(zhuǎn)子線圈使其具有可對(duì)準(zhǔn)性，這對(duì)于針對(duì)轉(zhuǎn)子線圈的離心力確保機(jī)械強(qiáng)度穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。
[0012]另一方面，繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子具有由鋼板疊層制成的轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子鐵芯可以具有纏繞在其上的轉(zhuǎn)子線圈，并且具有多個(gè)磁極，在形狀上為在軸線方向上對(duì)稱(chēng)的，偏斜的形狀，或者是相同形狀的鋼板疊層。
[0013]為了將轉(zhuǎn)子線圈纏繞在一體型的轉(zhuǎn)子鐵芯上，而不是分割鐵芯類(lèi)型，通過(guò)使用噴管型繞線機(jī)來(lái)將轉(zhuǎn)子線圈纏繞在轉(zhuǎn)子鐵芯的所有磁極上。
[0014]在這種情況下，如果轉(zhuǎn)子鐵芯的鋼板疊層的長(zhǎng)度比電動(dòng)機(jī)的外徑相對(duì)較小，則轉(zhuǎn)子線圈的纏繞是容易的。然而，如果為了增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩而增加轉(zhuǎn)子鐵芯的鋼板疊層的長(zhǎng)度，則轉(zhuǎn)子線圈繞線在軸線方向上的長(zhǎng)度也增加。
[0015]因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，如果在具有相對(duì)長(zhǎng)的鋼板疊層長(zhǎng)度(軸方向長(zhǎng)度)的同時(shí)，用噴管型繞線機(jī)來(lái)纏繞轉(zhuǎn)子線圈，則轉(zhuǎn)子線圈的張力在軸方向區(qū)段中可能變?nèi)?，從而?dǎo)致例如轉(zhuǎn)子線圈的下垂，使轉(zhuǎn)子鐵芯的可對(duì)準(zhǔn)性變差。
[0016]在該背景部分中公開(kāi)的上述信息僅僅是為了增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，因此它可能包含不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明提供一種繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)(WRSM)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其具有改進(jìn)轉(zhuǎn)子鐵芯的鋼板疊層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明的目的是提供一種WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，在其中為了保證轉(zhuǎn)子線圈的可對(duì)準(zhǔn)性，改進(jìn)了轉(zhuǎn)子鐵芯的長(zhǎng)鋼板疊層結(jié)構(gòu)。
[0019]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供了一種WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其被布置為與定子的內(nèi)表面具有預(yù)定的氣隙，并且該轉(zhuǎn)子可以包括多個(gè)鋼板疊層的轉(zhuǎn)子鐵芯，其中轉(zhuǎn)子鐵芯可以包括:多個(gè)轉(zhuǎn)子T形件(tee)，用于將轉(zhuǎn)子線圈纏繞其上，多個(gè)轉(zhuǎn)子T形件沿圓周方向以固定的間隔布置在轉(zhuǎn)子本體的外圓周表面上，在轉(zhuǎn)子T形件之間插入狹槽；和轉(zhuǎn)子蹄，其形成在每個(gè)轉(zhuǎn)子T形件的端部處，與定子的內(nèi)表面相對(duì)，并且轉(zhuǎn)子鐵芯可以具有多個(gè)鐵芯組，其分別具有形狀彼此不同的鋼板疊層，使得轉(zhuǎn)子T形件沿軸方向在軸的相應(yīng)區(qū)段中可以具有彼此不同的寬度。
[0020]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子鐵芯可以具有分別在軸方向的兩端上形成的第一鐵芯組和在第一鐵芯組之間形成的至少一個(gè)第二鐵芯組。
[0021 ] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一鐵芯組和第二鐵芯組可以具有寬度彼此不同的轉(zhuǎn)子T形件。
[0022]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第二鐵芯組的每個(gè)轉(zhuǎn)子T形件的寬度可以比第一鐵芯組的每個(gè)轉(zhuǎn)子T形件的寬度相對(duì)更寬。
[0023]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一鐵芯組和第二鐵芯組可以具有寬度彼此不同的轉(zhuǎn)子蹄。
[0024]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一鐵芯組和第二鐵芯組具有偏心圓弧彼此不同的轉(zhuǎn)子蹄。
[0025]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一鐵芯組和第二鐵芯組具有到定子的內(nèi)表面的氣隙半徑彼此不同的轉(zhuǎn)子蹄。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一鐵芯組和第二鐵芯組在其間形成與轉(zhuǎn)子T形件的寬度差對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角臺(tái)階。
[0026]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子鐵芯可以具有在軸方向的兩端上的第一鐵芯組、在第一鐵芯組之間且與相應(yīng)的第一鐵芯組相鄰的第二鐵芯組和在第二鐵芯組之間的至少一個(gè)第三鐵芯組。
[0027]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一鐵芯組、第二鐵芯組和第三鐵芯組可以是形狀彼此不同的鋼板疊層。
[0028]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子被布置為與定子的內(nèi)表面具有預(yù)定的氣隙，并且該轉(zhuǎn)子可以包括多個(gè)鋼板疊層的轉(zhuǎn)子鐵芯，其中轉(zhuǎn)子鐵芯可以包括:多個(gè)轉(zhuǎn)子T形件，用于將轉(zhuǎn)子線圈纏繞在其上，多個(gè)轉(zhuǎn)子T形件沿圓周方向以固定的間隔布置在轉(zhuǎn)子本體的外圓周表面上，在轉(zhuǎn)子T形件之間插入狹槽；和轉(zhuǎn)子蹄，其形成在每個(gè)轉(zhuǎn)子T形件的端部處，與定子的內(nèi)表面相對(duì)，并且轉(zhuǎn)子鐵芯可以具有多個(gè)鐵芯組，多個(gè)鐵芯組分別具有形狀彼此不同的鋼板疊層，使得轉(zhuǎn)子蹄沿軸方向在軸的相應(yīng)區(qū)段中可以具有彼此不同的寬度。
[0029]在本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例中，提供了一種WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子被布置為定子的內(nèi)表面具有預(yù)定的氣隙，并且該轉(zhuǎn)子可以包括多個(gè)鋼板疊層的轉(zhuǎn)子鐵芯，其中轉(zhuǎn)子鐵芯可以包括:多個(gè)轉(zhuǎn)子T形件，用于將轉(zhuǎn)子線圈纏繞在其上，多個(gè)轉(zhuǎn)子T形件沿圓周方向以固定的間隔布置在轉(zhuǎn)子本體的外圓周表面上，在轉(zhuǎn)子T形件之間插入狹槽；和轉(zhuǎn)子蹄，其形成在每個(gè)轉(zhuǎn)子T形件的端部處，與定子的內(nèi)表面相對(duì)，并且轉(zhuǎn)子鐵芯可以具有多個(gè)鐵芯組，多個(gè)鐵芯組分別具有形狀彼此不同的鋼板疊層，使得轉(zhuǎn)子蹄沿軸方向在軸的相應(yīng)區(qū)段中可以具有彼此不同的偏心圓弧。
[0030]當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈通過(guò)噴管纏繞方法纏繞在轉(zhuǎn)子鐵芯上時(shí)，由于第二鐵芯組的轉(zhuǎn)角臺(tái)階，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子可以在減小線圈在軸方向上的直線部分距離的同時(shí)保持纏繞的線圈。
[0031]因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)在執(zhí)行噴管纏繞時(shí)，借助第二鐵芯組的轉(zhuǎn)角臺(tái)階提高轉(zhuǎn)子線圈的張力，這可以確保轉(zhuǎn)子線圈的可對(duì)準(zhǔn)性，從而在執(zhí)行噴管纏繞時(shí)改善可加工性和量產(chǎn)性，增加導(dǎo)電體占有率并提高電動(dòng)機(jī)的性能和效率。
[0032]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，形成彼此不同的第一鐵芯組的第一轉(zhuǎn)子蹄的寬度和第二鐵芯組的第二轉(zhuǎn)子蹄的寬度，這允許調(diào)整定子的內(nèi)表面與第一轉(zhuǎn)子蹄和第二轉(zhuǎn)子蹄之間的氣隙長(zhǎng)度。
[0033]因此，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例可以在使隨定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置變化的磁阻的變化率最小化的同時(shí)減小轉(zhuǎn)矩紋波，并且可以提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和噪音/振動(dòng)設(shè)計(jì)自由度。
[0034]此外，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，由于通過(guò)第二鐵芯組的轉(zhuǎn)角臺(tái)階可以減小對(duì)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生沒(méi)有貢獻(xiàn)的轉(zhuǎn)子線圈的線圈端部部分的長(zhǎng)度，因此可以減少在轉(zhuǎn)子線圈處發(fā)生的銅使用，從而能夠進(jìn)一步提尚電動(dòng)機(jī)的性能和效率。
【附圖說(shuō)明】
[0035]附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且附圖的提供是為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明而不是為了限制本發(fā)明的技術(shù)方面。
[0036]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的繞線式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)(WRSM)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的示意圖。
[0037]圖2(a)和圖2(b)示出可應(yīng)用于圖1的WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯的一部分的示意圖。
[0038]圖3示出在可應(yīng)用于圖1的WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯的疊層結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)子線圈的纏繞狀態(tài)的示意圖。
[0039]圖4不出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的不意圖。
[0040]圖5 (a)和圖5 (b)示出可應(yīng)用于圖4的WRSM驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯的一部分的示意圖。
[0041]圖6不出根據(jù)