1.本发明属于新能源电动汽车电机设备技术领域，尤其是涉及一种片组凸极差叠重合式永磁电机。
背景技术：2.随着永磁材料性能的不断提高和电机技术的发展，永磁电机在国民经济的各个领域得到了极其广泛应用。目前的双凸磁电机是绕组电磁场吸拉永磁场改变磁路串联磁路磁通，永磁铁的磁场利用率低，电机效率达不到更高，绕组电磁场斥推永磁场改变磁路并联磁路磁通要比绕组电磁场吸拉永磁场改变磁路串联路磁通的永磁铁磁场利用率高，但是定子凸极与转子凸极气隙的磁路磁通要足够大，否则气隙磁阻大，磁通量扩散到周围介质中会导致磁路严重漏磁通电机性能变坏。
3.转子凸极与定子凸极间隙要足够大以确保转子与定子不会产生碰擦，还要确保定子凸极与转子凸极的气隙磁阻不能大，定子和转子都是由软磁材料构成的，磁导率高、磁阻小，气隙空气介质的磁导率更低、磁阻大，必须改变极靴形状增大气隙的磁路截面积确保转子凸极与定子凸极气隙的磁路磁通足够大，才能实现更高效率的电机。
技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种片组凸极差叠重合式永磁电机，电磁铁与永磁铁并联磁路磁通，且定子和转子的凸极采用片组凸极，差叠重合增大气隙的磁路截面积来增大磁通量，消弱电机内部磁路漏磁通，同时也改变了磁力线分布降低脉动和噪音，解决现有电机效率低的问题。
5.本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：片组凸极差叠重合式永磁电机，其特征在于包括圆环柱体状的机体，分别固定在此机体前端和后端的机前盖和机后盖，穿入所述机体内腔通过轴承固定在所述机前盖和机后盖上的中轴，设置在此中轴上的转子，与此转子对应的定子，设置在所述机体内的弧形铁芯、长方形永磁铁、励磁绕组和非导磁压板，设置在所述机后盖的中轴上且与转子同步旋转的码盘，设置在所述机后盖上的两组感应常开开关模块，盖罩，所述的定子和转子的凸极采用片组凸极，转子的片组凸极与定子的片组凸极差叠重合上，所述的定子的片组凸极的片齿插入转子的片组凸极间的沟槽中，转子和定子的片组凸极的片齿径向面是扇形面，转子和定子的片组凸极的片齿是轴向排列，所述的定子包括沿所述机体的机壳轴向排列的a定子、b定子、c定子和d定子，所述的转子包括位于a定子内腔的a转子、位于b定子内腔的b转子、位于c定子内腔的c转子和位于d定子内腔的d转子，所述的a转子、b转子、c转子和d转子为一个整体软磁，所述的励磁绕组缠绕在所述的弧形铁芯中间凹槽位置，在定子的外腔中所述的弧形铁芯和所述的长方形永磁铁串连接成环，所述的弧形铁芯两端极面分别连接着两个长方
形永磁铁磁的极面，所述的弧形铁芯侧面分别连接着t形极靴，所述的弧形铁芯通过所述的非导磁压板和螺栓固定在所述的机体上。
6.所述的a转子、b转子、c转子和d转子的凸极形状大小相同间距相等，每个转子凹部分轴心夹角为凸部分轴心夹角的两倍，所述a转子和所述b转子的凸极轴心夹角、所述b转子和所述c转子的凸极的轴心夹角、所述c转子和所述d转子的凸极的轴心夹角、所述d转子和所述a转子的凸极的轴心夹角都相同。
7.所述的a定子、b定子、c定子和d定子的外腔中分别各有8个、12个或16个t形极靴从壁方孔紧密穿入到内腔延伸到转子片组凸极沟槽中，四个定子的t形极靴15一一对应且轴向对齐。
8.所述转子片组凸极的圆弧半径长是定子片组凸极圆弧半径长的1.2至2倍，所述定子片组凸极的片齿扇面积是片齿弧面积的5至20倍。
9.定子和转子片组凸极的片齿数取2至30片之间。
10.所述的机体连接一个进油管和一个出油管。
11.本发明的优点：本发明的片组凸极差叠重合式永磁电机，永磁铁位置定子上采用循环油冷却和凸极结构使永磁铁不易消磁，扭转力大，无死点，起动力强，定子和转子的凸极采用片组凸极差叠重合，脉动小噪音小，电磁场与永磁场叠加磁通，电机利用永磁铁的磁场率高，电机效率高于目前现有电机效率，节约了电能，可以应用到电动汽车上，续航里程远。
附图说明
12.图1为本发明的径向剖视图。
13.图2为本发明的轴向剖视图。
14.图3为本发明图2中a单相电机位置定子和转子磁通路径向图。
15.图4为本发明图2中b单相电机位置定子和转子磁通路径向图。
16.图5为本发明图2中c单相电机位置定子和转子磁通路径向图。
17.图6为本发明图2中d单相电机位置定子和转子磁通路径向图。
18.图7为本发明图2中的码盘和感应常开开关结构示意图。
19.图8为本发明图2中b定子和b转子的片组凸极差叠重合的轴向剖视图。
具体实施方式
20.下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
21.如图1-8所示，本发明的片组凸极差叠重合式永磁电机，其特征在于包括圆环柱体状的机体1，分别固定在此机体1前端和后端的机前盖2和机后盖3，穿入所述机体1内腔通过轴承5固定在所述机前盖2和机后盖3上的中轴4，设置在此中轴4上的转子，与此转子对应的定子，设置在所述机体1内的弧形铁芯16、长方形永磁铁17、励磁绕组18和非导磁压板19，设置在所述机后盖3的中轴4上且与转子同步旋转的码盘20，设置在所述机后盖3上的两组感应常开开关模块21，盖罩22，所述的定子和转子的凸极采用片组凸极，转子的片组凸极与定子的片组凸极差叠重合上，所述的定子的片组凸极的片齿插入转子的片组凸极间的沟槽中，转子和定子的片
组凸极的片齿径向面是扇形面，转子和定子的片组凸极的片齿是轴向排列，所述的定子包括沿所述机体1的机壳6轴向排列的a定子7、b定子8、c定子9和d定子10，所述的转子包括位于a定子内腔的a转子11、位于b定子内腔的b转子12、位于c定子内腔的c转子13和位于d定子内腔的d转子14，所述的a转子11、b转子12、c转子13和d转子14为一个整体软磁，所述的励磁绕组18缠绕在所述的弧形铁芯16中间凹槽位置，在定子的外腔中所述的弧形铁芯16和所述的长方形永磁铁17串连接成环，所述的弧形铁芯16两端极面分别连接着两个长方形永磁铁磁17的极面，所述的弧形铁芯16侧面分别连接着t形极靴15，所述的弧形铁芯16通过所述的非导磁压板19和螺栓固定在所述的机体1上。
22.所述的a转子11、b转子12、c转子13和d转子14的凸极形状大小相同间距相等，每个转子凹部分轴心夹角为凸部分轴心夹角的两倍，所述a转子11和所述b转子12的凸极轴心夹角、所述b转子12和所述c转子13的凸极的轴心夹角、所述c转子13和所述d转子14的凸极的轴心夹角、所述d转13子和所述a转子11的凸极的轴心夹角都相同。
23.所述的a定子7、b定子8、c定子9和d定子10的外腔中分别各有8个、12个或16个t形极靴15从壁方孔紧密穿入到内腔延伸到转子片组凸极沟槽中。四个定子的t形极靴15一一对应且轴向对齐。
24.所述转子片组凸极的圆弧半径长是定子片组凸极圆弧半径长的1.2至2倍，所述定子片组凸极的片齿扇面积是片齿弧面积的5至20倍。
25.定子和转子片组凸极的片齿数取2至30片之间。
26.所述的机体1连接一个进油管和一个出油管。
27.所述的机体1是整体非导磁，t形极靴15是整体软磁，弧形铁芯16是由软磁片叠压成的，机壳6是由多块体组成。
28.不改变定子和转子位置，a转子11、b转子12、c转子13、d转子14四个转子凸极一一对应且对齐，a定子7、b定子8、c定子9、d定子10四个定子凸极设计成轴向不对齐。
29.本发明的片组凸极差叠重合式永磁电机，是为了解决现有电机效率低的问题，提供用于电动汽车的一种。电磁铁与永磁铁并联磁路磁通，且定子和转子的凸极采用片组凸极，差叠重合增大气隙的磁路截面积来增大磁通量，消弱电机内部磁路漏磁通，同时也改变了磁力线分布降低脉动和噪音。
30.本发明片组凸极差叠重合式永磁电机由四段单相电机构成的，abcd四个单相电机的结构形状大小相同，单相电机的定子和转子凸极个数相同，单相电机的定转子一般取8个或12个凸极或16个凸极。
31.本发明片组凸极差叠重合式永磁电机的技术方案包括机体1，机前盖2，机后盖3，中轴4，轴承5，机壳6，a定子7，b定子8，c定子9，d定子10，a转子11，b转子12，c转子13，d转子14，t形极靴15，弧形铁芯16，长方形永磁铁17，励磁绕组18，非导磁压板19，码盘20，感应常开开关21，盖罩22。
32.机体1是非导磁圆环柱体，机体1内圆弧面围绕的空间为定子内腔，机体1外圆弧面向心的圆环沟槽空间为定子外腔，机体1外圆弧面向心有四段圆环沟槽，分别为a定子外腔，b定子外腔，c定子外腔，d定子外腔，定子的内外腔壁上有周向等距的方孔。
33.转子穿入机体1内腔通过中轴轴承5固定机前盖2和机后盖3上，机前盖2和机后盖3通过螺栓固定在机体1上，a转子11位于a定子内腔，b转子12位于b定子内腔，c转子13位于c定子内腔，d转子14位于d定子内腔。
34.abcd四个转子是一个整体软磁，每个转子的凸极形状大小相同间距相等，转子凹部分轴心夹角为凸部分轴心夹角的两倍，a转子11和b转子12的凸极轴心夹角，b转子12和c转子13的凸极的轴心夹角，c转子13和d转子14的凸极的轴心夹角，d转子14和a转子11的凸极的轴心夹角都相同。
35.a定子7、b定子8、 c定子 9、d定子10的外腔中分制各有8个或12个或16个t形极靴15从壁方孔紧密穿入到内腔延申到转子片组凸极沟槽中，通过螺栓固定在机体1上。
36.t形极靴15是一个整体软磁的定子的片组凸极，abcd四个定子的凸极一一对应轴向对齐。
37.励磁绕组18缠绕在弧形铁芯16中间凹槽位置，在a定子7、b定子8、c定子9、d定子10的外腔中分别各有弧形铁芯16带着励磁绕组18和长方形永磁铁17串连接成环，弧形铁芯16两端极面分别连接着两个长方形永磁铁17磁极面。弧形铁芯16侧面分别连接着t形极靴15。
38.非导磁压板19在弧形铁芯16上，通过非导磁压板19和螺栓把弧形铁芯16固定在机体1上。
39.长方形永磁铁17的ns磁极按顺逆时针方向一致的，励磁绕组18的电磁极ns与长方形永磁铁17ns一一对应，即同磁极对应同一个极靴。
40.定子和转子的凸极采用片组凸极，转子的片组凸极与定子的片组凸极差叠重合上 ，定子的片组凸极的片齿进入转子的片组凸极间的沟槽中，定子片组凸极与转子片组凸极的片齿径向和轴向都留有间隙，转子和定子的凸极凸起面是轴心圆弧面，转子和定子的凸极轴心夹角相同，间距相等，片组凸极的片齿的间距大于凸极片的厚度，转子的片组凸极的两边各有一个扇形墩片，转子和定子的片组凸极的片齿径向面是扇形面，转子和定子的片组凸极的片齿是轴向排列。
41.所述转子片组凸极的圆弧半径长是定子片组凸极圆弧半径长的1.2至2倍。所述定子片组凸极的片齿扇面积是片齿弧面积的5至20倍。定子和转子片组凸极的片齿数取2至30片之间。
42.定子凸极取8个片组凸极，有4个励磁绕组18，两个相对励磁绕组18连接在一起通电励磁为1个档，2个档的励磁绕组18通电励磁为高功率挡，1个挡的励磁绕组18通电励磁为低功率挡。定子凸极取12个片组凸极，有6个励磁绕组18，两个相对励磁绕组18连接在一起通电励磁为1个挡，3个挡的励磁绕组18通电励磁为高功率挡，2个挡励磁绕组18通电励磁为中功率挡，1个挡励磁绕组18通电励磁为低功率挡。采用功率挡调动电机功率大小可以降低电能消耗。
43.机壳6安置在机体1上封闭了定子外腔，机壳6上接一个进油管和一个出油管，循环冷却油对电机进行冷却。
44.4个感应常开开关21做成一个整体模块，两组感应常开开关21模块安装在机后盖3上，一组4个感应常开开关21之间相距的轴心夹角与四个转子凸极相距的轴心夹角相同。
45.码盘20安装在机后盖3中轴4上与转子同步旋转，码盘20的边缘位于感应常开开关21的沟槽中，码盘20沿着外径圆周上均布有凸齿和凹槽，码盘20的凹槽个数与单转子的凸
极个数相同，码盘20凹槽部分的轴心夹角小于转子凸极部分的夹角，大于四段转子凸极前后空间相差的轴心角。感应常开开关21中设置有槽型光耦或霍尔器件对应的永磁铁，码盘20的齿部位于感应常开开关槽中挡住光或磁，感应常开开关21供相励磁绕组18电源关闭，码盘20的槽部位于感应常开开关槽中光电或磁电发生效应开通相励磁绕组18电源。aa'感应常开开关为a定子相励磁绕组断电开关，bb'感应常开开关为b定子相励磁绕组断电开关，cc'感应常开开关为c定子相励磁绕组断电开关，dd'感应常开开关为d定子相励磁绕组断电开并，模块组a b c d四个感应常开开关为电机正转开关。模块组a’b'c'd'感应常开开关为电机反转开关。
46.转子需要反转旋转时，关闭正转感应常开开关21的电源，打开反转感应常开开关21的电源。
47.转子需要正转旋转时，关闭反转感应常开开关21的电源，打开正转感应常开开关21的电源，a单相电机的转子与定子的凸极差叠重合上，码盘20的槽部位于a感应常开开关槽中，a定子相励磁绕组通电励磁，a转子11上的凸极被a定子7上的凸极所吸引而旋转位移，a单相电机的转子与定子的凸极差叠重合大于四分之三时，b单相电机的转子与定子的凸极差叠重合上，码盘20的槽部转入到b感应常开开关槽中，b定子相绕组通电励磁，a定子相绕组通电励磁终止。b转子12上的凸极被b定子8上的凸极所吸引而旋转位移，b电机的转子与定子凸极差叠重合大于四分之三，c电机的转子与定子的凸极差叠重合上，码盘20的槽部转入到c感应常开开关的槽中，c定子相绕组通电励磁，b定子相绕组通电励磁终止，c转子13上的凸极被c定子9上的凸极所吸引而旋转位移，c电机的转子与定子的凸极差叠重合大于四分之三，d单相电机的转子与定子的凸极差叠重合上，码盘20的槽部转入到d感应常开开关槽中，d定子相绕组通电励磁，c定子相绕组通电励磁终止，d转子14上的凸极被d定子10上的凸极所吸引而旋转位移，d电机的转子与定子的凸极差重合大于四分之三，a电机的转子与定子的凸极差叠重合上，这样依次循环通电励旋转转子。
48.本发明的一种片组凸极差叠重合式永磁电机的效果，永磁铁位置定子上并采用循环油冷却和凸极结构永磁铁不易消磁，扭转力大，无死点，起动力强，定子和转子的凸极采用片组凸极差叠重合，脉动小噪音小，电磁场与永磁场叠加磁通，电机利用永磁铁的磁场率高，电机效率高于目前现有电机效率，节约了电能，应用到电动汽车上续航里程远。
实施例
49.一种片组凸极叠重合式永磁电机的定转子的凸极取8个，定转子凹部分轴心夹角取是凸部分轴线夹角的2倍，定转子的凸部分轴心夹角则15
°
度，凹部分夹角则30
°
度，四段转子的凸极前后空间相差的轴心角度则11.25
°
度。取转子片组凸极圆弧的半径长是定子片组凸极圆弧的半经长的1.6倍，定子片组凸极的片齿数取8片，取定子片组凸极的片齿的扇面积是片齿弧面积的5倍。
50.片组凸极取8个，则具有4弧形铁芯16带着励磁绕组18和4个长方形永磁铁17串连接成环，4个长方形永磁铁17的ns磁极按顺逆时针方向一致的，4个励磁绕组18的电磁极ns与长方形永磁铁17磁极ns一一对应，即同磁极对应同一个极靴。
①
当弧形铁芯16中间的励磁绕组18没有通电时，四个长方形永磁铁17ns磁极通过弧形铁芯16，收尾相对连接闭合磁场，所呈的最小磁阻最短路径，弧形铁芯16对外不显有磁性，转子的片组凸极与定子的片组
凸极差叠重合上也不会产生磁作用力。
②
当弧形铁芯16中间的励磁绕组18通入电流时，励磁绕组18所产生磁场方向与永磁铁磁场方向相反并联磁路，此时弧形铁芯16端极测壁面连接极靴片组凸极上则会产生由永磁场和电励场叠合磁场强度，极靴片组凸极会对其周围的感磁物体产生磁作用力，转子的片组凸极与定子的片组凸极差叠重合上，为对方提供了磁通闭合回路，该磁路的磁阻最小，转子凸极与定子凸极没有差叠重合对齐则会产生扭力。
③
当通入励磁绕组18的电流瞬间为零时，永磁铁磁场会迅速恢复经从励磁绕组18中弧形铁芯16闭合回路，此过程会在励磁绕组18中感应电势，此电势可以被收集利用。
51.定转子的凸极采用片组凸极，转子的片组凸极与定子的片组凸极差叠重合上，定子的片组凸极片齿进入转子的片组凸极间的沟槽中，这样气隙磁路横截面积加大，减小气隙磁路的磁阻，同时也改善磁力线分布，增大切向磁密，削弱气隙的径向磁密，径向磁通转变成轴向磁通，片组凸极的扇片是轴向排列，气隙磁场产生轴向磁拉力会相互抵消，进而降低电机转矩脉动和噪音。
52.转子片组凸极的圆孤的半径长是定子片组凸极的圆弧的半径长的1.6倍，定子片组凸极的片齿数是8片，定子片组凸极的片齿扇面积是片齿弧面积的5倍。这样相比普通双凸极永磁电机气隙磁路横截面积增大5倍，气隙磁路磁通量增大5倍。削弱了电机内部漏磁通。
53.定转子的凸极磁通磁路横截面积不变，增大气隙磁路横截面积，减小气隙此路的磁阻，弧形铁芯16中间的励磁绕组18用较小电流激发磁场斥推永磁场叠加磁场磁通磁拉力扭动转子位移旋转，充分利用永磁铁磁场磁通提高了电机效率。
54.本发明的片组凸极差叠重合式永磁电机，永磁铁位置定子上采用循环油冷却和凸极结构使永磁铁不易消磁，扭转力大，无死点，起动力强，定子和转子的凸极采用片组凸极差叠重合，脉动小噪音小，电磁场与永磁场叠加磁通，电机利用永磁铁的磁场率高，电机效率高于目前现有电机效率，节约了电能，可以应用到电动汽车上，续航里程远。
技术特征：1.一种片组凸极差叠重合式永磁电机，其特征在于包括圆环柱体状的机体，分别固定在此机体前端和后端的机前盖和机后盖，穿入所述机体内腔通过轴承固定在所述机前盖和机后盖上的中轴，设置在此中轴上的转子，与此转子对应的定子，设置在所述机体内的弧形铁芯、长方形永磁铁、励磁绕组和非导磁压板，设置在所述机后盖的中轴上且与转子同步旋转的码盘，设置在所述机后盖上的两组感应常开开关模块，盖罩，所述的定子和转子的凸极采用片组凸极，转子的片组凸极与定子的片组凸极差叠重合上，所述的定子的片组凸极的片齿插入转子的片组凸极间的沟槽中，转子和定子的片组凸极的片齿径向面是扇形面，转子和定子的片组凸极的片齿是轴向排列，所述的定子包括沿所述机体的机壳轴向排列的a定子、b定子、c定子和d定子，所述的转子包括位于a定子内腔的a转子、位于b定子内腔的b转子、位于c定子内腔的c转子和位于d定子内腔的d转子，所述的a转子、b转子、c转子和d转子为一个整体软磁，所述的励磁绕组缠绕在所述的弧形铁芯中间凹槽位置，在定子的外腔中所述的弧形铁芯和所述的长方形永磁铁串连接成环，所述的弧形铁芯两端极面分别连接着两个长方形永磁铁磁的极面，所述的弧形铁芯侧面分别连接着t形极靴，所述的弧形铁芯通过所述的非导磁压板和螺栓固定在所述的机体上。2.根据权利要求1所述的片组凸极差叠重合式永磁电机，其特征在于所述的a转子、b转子、c转子和d转子的凸极形状大小相同间距相等，每个转子凹部分轴心夹角为凸部分轴心夹角的两倍，所述a转子和所述b转子的凸极轴心夹角、所述b转子和所述c转子的凸极的轴心夹角、所述c转子和所述d转子的凸极的轴心夹角、所述d转子和所述a转子的凸极的轴心夹角都相同。3.根据权利要求1所述的片组凸极差叠重合式永磁电机，其特征在于所述的a定子、b定子、c定子和d定子的外腔中分别各有8个、12个或16个t形极靴从壁方孔紧密穿入到内腔延伸到转子片组凸极沟槽中，四个定子的t形极靴15一一对应且轴向对齐。4.根据权利要求1所述的片组凸极差叠重合式永磁电机，其特征在于所述转子片组凸极的圆弧半径长是定子片组凸极圆弧半径长的1.2至2倍，所述定子片组凸极的片齿扇面积是片齿弧面积的5至20倍,定子和转子片组凸极的片齿数取2至30片之间。5.根据权利要求1所述的片组凸极差叠重合式永磁电机，其特征在于所述的机体连接一个进油管和一个出油管。
技术总结本发明属于新能源电动汽车电机设备技术领域，尤其是涉及一种片组凸极差叠重合式永磁电机，其特征在于包括机体，穿入机体内腔的中轴，设置在中轴上的转子，与此转子对应的定子，设置在机体内的弧形铁芯、长方形永磁铁、励磁绕组和非导磁压板，码盘，感应常开开关模块，定子和转子的凸极采用片组凸极，转子的片组凸极与定子的片组凸极差叠重合上，定子的片组凸极的片齿插入转子片组凸极的间沟槽中，转子和定子的片组凸极的片齿径向面是扇形面，转子和定子的片组凸极的片齿是轴向排列。本发明永磁铁不易消磁，定子和转子的凸极采用片组凸极差叠重合，脉动小噪音小，电磁场与永磁场叠加磁通，电机利用永磁铁的磁场率高。电机利用永磁铁的磁场率高。电机利用永磁铁的磁场率高。
技术研发人员：夏万平
受保护的技术使用者：夏万平
技术研发日：2022.02.22
技术公布日：2022/7/5
