阅读说明：本技术 一种集成非晶合金与硅钢为定子铁芯的电机 (Motor with stator core made of integrated amorphous alloy and silicon steel ) 是由 沈军 余得贵 魏宇 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：一种集成非晶合金与硅钢为定子铁芯的电机,包括电机壳体,电机壳体内设置有定子、转子,所述定子包括第一定子、第二定子,第一定子、第二定子相互独立设置,第一定子由非晶合金制成,第一定子上连接有非晶定子绕组,第二定子由硅钢制成,第二定子上连接有硅钢定子绕组；第一定子、第二定子外侧均与电机壳体内侧固定连接,电机壳体中心位置轴承连接有转轴,转轴外侧套接有转子,所述转子包括第一转子、第二转子,第一转子、第二转子分别与第一定子、第二定子的位置相对应,第一转子与第一定子之间、第二转子与第二定子之间均设置有气隙。(A motor integrating amorphous alloy and silicon steel as a stator core comprises a motor shell, wherein a stator and a rotor are arranged in the motor shell, the stator comprises a first stator and a second stator, the first stator and the second stator are arranged independently, the first stator is made of amorphous alloy, an amorphous stator winding is connected to the first stator, the second stator is made of silicon steel, and a silicon steel stator winding is connected to the second stator; the outer sides of the first stator and the second stator are fixedly connected with the inner side of the motor shell, a rotating shaft is connected to the center of the motor shell through a bearing, a rotor is sleeved on the outer side of the rotating shaft and comprises a first rotor and a second rotor, the first rotor and the second rotor correspond to the first stator and the second stator in position respectively, and air gaps are formed between the first rotor and the first stator and between the second rotor and the second stator.)

一种集成非晶合金与硅钢为定子铁芯的电机

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种集成非晶合金与硅钢为定子铁芯的电机。

背景技术

我国已经自主开发出满足各类新能源汽车需求的驱动电机，其部分性能指标已达到相同功率等级的国际先进水平，但是在峰值转速、功率密度及效率方面与国外技术仍存在一定的差距，继续发展和优化更高效、更可靠、性价比更高的新型电机及其驱动系统仍然很重要和必要。纯非晶铁芯的电机工作效率整体都比硅钢铁芯的电机工作效率高很多，铁基非晶合金材料的磁导率在工频下约为硅钢的6倍，所以设计非晶铁芯电机时励磁电流可以低于硅钢铁芯电机，进而可以在一定程度上降低电机的铜耗。在电机的应用频率范围内，铁基非晶合金的磁导率几乎不随频率的升高发生改变，而硅钢的磁导率会随着频率的升高而降低，所以非晶铁芯电机在高频下优势会更加明显。非晶电机比硅钢电机更加节能高效，更容易在保证电机高效率的前提下通过提高频率实现电机的高转速、高功率密度或者高转矩密度。但纯非晶铁芯的电机具有磁致伸缩效应，在磁感应强度比较大，且频率很高的时候会导致其工作时噪声会比较大，这在新能源汽车里面是不可以接受的，传统的用纯硅钢为铁芯的电机在新能源汽车上作为驱动电机时的工作效率和功率又显得偏低，两者都无法最好的满足新能源汽车的使用需求。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种结构简单、使用便利的集成非晶合金与硅钢为定子铁芯的电机。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种集成非晶合金与硅钢为定子铁芯的电机，包括电机壳体，电机壳体内设置有定子、转子，所述定子包括第一定子、第二定子，第一定子、第二定子相互独立设置，第一定子由非晶合金制成，第一定子上连接有非晶定子绕组，第二定子由硅钢制成，第二定子上连接有硅钢定子绕组；第一定子、第二定子外侧均与电机壳体内侧固定连接，电机壳体中心位置轴承连接有转轴，转轴外侧套接有转子，所述转子包括第一转子、第二转子，第一转子、第二转子分别与第一定子、第二定子的位置相对应，第一转子与第一定子之间、第二转子与第二定子之间均设置有气隙。

进一步的，所述第一定子为铁基非晶合金定子，第二定子为硅钢定子。

进一步的，所述铁基非晶合金定子由经过热处理的铁基非晶合金叠片制成。

进一步的，所述第一转子、第二转子均为铸铜转子。

进一步的，所述电机壳体内设置有测速齿轮、速度传感器、温度传感器，测速齿轮、速度传感器、温度传感器均与控制电机启动的控制器线路连接。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明通过在电机壳体内分别设置由非晶合金制成的第一定子和由硅钢制成的第二定子的设计，其结合了非晶铁芯电机和硅钢铁芯电机的优势。在新能源汽车处于低速行驶工况时，车辆要求驱动电机输出扭矩小、转速低、功率不大，此时低频下的非晶定子的优势并体现不出来，同时非晶定子部分的输出功率有限，因此只对第二定子进行通电控制就可满足行驶要求。由于非晶定子具有硅钢定子不具备的高频低损耗的特点，在新能源汽车处于高速行驶工况时，车辆要求驱动电机输出扭矩小、转速高、功率小，因此只对第一定子进行通电控制，高频小功率状态下非晶定子内部的磁感应强度弱、磁致伸缩效应小、噪声低，由于非晶的良好高频特性，此时电机的运行效率依然很高；当新能源车辆处于启动、爬长坡、高速超车等重载工况时，车辆要求电机保持输出大扭矩、大功率，此时第一定子、第二定子同时启动输出，使整个电机输出最大扭矩、最大功率。通过对两种材料制成的定子进行组合应用，使得驱动系统的整体效率提高、峰值功率密度增加。非晶材料具有比硅钢大很多的磁导率，所以可以在很大程度上降低电机的励磁电流,进而降低电机的铜损和更少的绕组用铜量，这进一步的提高了电机效率且降低了电机的总体成本。同时非晶合金定子具有比硅钢更低的密度，因此电机的定子重量也得以降低。整体看来，这种混合材料电机减小了新能源汽车的空载重量、降低了电机成本、增加了新能源汽车的续航里程、优化了新能源汽车的全范围的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1所示，一种集成非晶合金与硅钢为定子铁芯的电机，包括电机壳体1，电机壳体1内设置有定子、转子，所述定子包括第一定子2、第二定子3，第一定子2、第二定子3相互独立设置，第一定子2为铁基非晶合金定子，铁基非晶合金定子由经过热处理的铁基非晶合金叠片制成；第一定子2上连接有非晶定子绕组10；第二定子3为硅钢定子，第二定子3上连接有硅钢定子绕组4，第一定子2、第二定子3外侧均与电机壳体1内侧固定连接，电机壳体1中心位置通过轴承7连接有转轴8，转轴8外侧套接有转子，所述转子包括第一转子5、第二转子6，第一转子5、第二转子6均为铸铜转子，第一转子5、第二转子6分别与第一定子2、第二定子3的位置相对应，第一转子5与第一定子2之间、第二转子6与第二定子3之间均设置有气隙9。

混合定子材料驱动电机由两种定子组成，因此电机出6根线，分别为硅钢定子三相出线、非晶定子三相出线，硅钢定子三相出线与硅钢定子驱动电路连接，非晶定子三相出线与非晶定子驱动电路连接。电机控制是根据矢量控制算法输出3个不同的PWM组合来驱动6个IGBT功率管来实现的。

非晶定子绕组和硅钢定子绕组都是独立的绕组，其分别连接非晶定子和硅钢定子，这两个定子及其绕组机械上不耦合，通过一根转轴进行扭矩耦合。三相出线就是非晶定子绕组和硅钢绕组出线。由于这两个绕组由于分别归属非晶定子和硅钢定子，因此其绕线的匝数、并联根数也不一样。非晶定子和硅钢定子的材料用量也不相同，主要根据车辆电机工况特点通过计算得出最优配比。电机的端部也安装有测速齿轮、速度传感器、两个温度传感器，这是进行高性能电机矢量控制需要的必要信号。测速齿轮、速度传感器、两个温度传感器与控制电机的控制器线路连接。

本发明使用铁基非晶合金和硅钢片共同作为电机的定子铁芯材料，电机内部存在独立的归属非晶定子的绕组和归属硅钢定子的绕组。这两个绕组机械上不耦合。铁基非晶合金叠片需要进行一定的热处理，适合非晶径向磁通电机的生产和性能发挥。

本发明通过在电机壳体内分别设置由非晶合金制成的第一定子和由硅钢制成的第二定子的设计，其结合了非晶铁芯电机和硅钢铁芯电机的优势。在新能源汽车处于低速行驶工况时，车辆要求驱动电机输出扭矩小、转速低、功率不大，此时低频下的非晶定子的优势并体现不出来，同时非晶定子部分的输出功率有限，因此只对第二定子进行通电控制就可满足行驶要求。由于非晶定子具有硅钢定子不具备的高频低损耗的特点，在新能源汽车处于高速行驶工况时，车辆要求驱动电机输出扭矩小、转速高、功率小，因此只对第一定子进行通电控制，高频小功率状态下非晶定子内部的磁感应强度弱、磁致伸缩效应小、噪声低，由于非晶的良好高频特性，此时电机的运行效率依然很高；当新能源车辆处于启动、爬长坡、高速超车等重载工况时，车辆要求电机保持输出大扭矩、大功率，此时第一定子、第二定子同时启动输出，使整个电机输出最大扭矩、最大功率。通过对两种材料制成的定子进行组合应用，使得驱动系统的整体效率提高、峰值功率密度增加。非晶材料具有比硅钢大很多的磁导率，所以可以在很大程度上降低电机的励磁电流,进而降低电机的铜损和更少的绕组用铜量，这进一步的提高了电机效率且降低了电机的总体成本。同时非晶合金定子具有比硅钢更低的密度，因此电机的定子重量也得以降低。整体看来，这种混合材料电机减小了新能源汽车的空载重量、降低了电机成本、增加了新能源汽车的续航里程、优化了新能源汽车的全范围的工作效率。

非晶合金电机性能优越，具有很好的市场应用前景，非晶合金电机相比于传统硅钢片电机具有优异的电磁性能，尤其是在高速高频应用领域性能优势更为突出。但真正能用到新能源汽车上的非晶合金的驱动电机却几乎没有。因此，本发明通过结合硅钢材料和非晶合金作为定子铁芯的电机，使非晶合金真正的应用到新能源驱动电机上，其通过这种组合材料的应用，结合设计特殊的控制系统，极大的提高了驱动系统的整体效率，为新能源汽车的持续发展做出了极大的贡献。