CN100592603C - 轴径向-轴径向磁通结构复合式永磁电机 - Google Patents

Abstract

轴径向-轴径向磁通结构复合式永磁电机，它涉及的是永磁电机的技术领域，为了解决驱动装置中存在发动机和系统其他部件不能协调配合、不能有效地将动力输出的问题。本发明定子的内外环壁及左右端面上开有多个槽，在所有槽中共同镶嵌有绕组；铁芯转子的内外环壁及左右端面上开有多个槽，在所有槽中共同镶嵌有绕组；永磁转子的左侧内部和右侧内部的各个端面上连接有多个永磁体；铁芯转子的左侧轴孔套接在第一转轴的右侧端头上，定子的右侧端面连接在壳体的内部右侧端面上，永磁转子的转轴的右侧中部通过第一轴承与壳体右侧上的轴孔转动连接。本发明能够提供可调的转矩和转速差，它还具有使混合动力电驱动系统结构简单、体积小、成本低廉的优点。

Description

轴径向-轴径向磁通结构复合式永磁电机

技术领域

本发明涉及的是永磁电机的技术领域。

背景技术

传统内燃机汽车的燃油消耗和尾气排放污染是举世关注的热点问题。使用电动汽车可实现低能耗、低排放，但由于作为电动汽车的关键部件之一的电池其能量密度、寿命、价格等方面的问题，使得电动汽车的性价比无法与传统的内燃机汽车相抗衡，在这种情况下，融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车发展迅速，成为新型汽车开发的热点。

现有串联式驱动装置的特点是：可使发动机不受汽车行驶工况的影响，始终在其最佳的工作区稳定运行，并可选用功率较小的发动机，但需要功率足够大的发电机和电动机，发动机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能，由于机电能量转换和电池充放电的效率较低，使得燃油能量的利用率比较低；并联式驱动装置能量利用率相对较高，但发动机工况要受汽车行驶工况的影响，因此不适于变化频繁的行驶工况，相比于串联式结构，需要较为复杂的变速装置和动力复合装置以及传动机构。在上述驱动装置中，存在发动机和系统其他部件不能协调配合的问题，使整个系统存在体积笨重、结构复杂、耗能大、尾气排放量大的问题，而不能有效地将动力输出。

发明内容

为了解决现有串联式驱动装置、并联式驱动装置中，存在发动机和系统其他部件不能协调配合，使整个系统存在体积笨重、结构复杂、耗能大、尾气排放量大的问题，而不能有效地将动力输出的问题，本发明提供了一种轴径向-轴径向磁通结构复合式永磁电机。

本发明由壳体、定子、永磁转子、铁芯转子组成；定子为圆环形铁芯，定子的内外环壁及左右端面上开有多个槽，在所有槽中共同镶嵌有绕组；铁芯转子为圆环形铁芯，铁芯转子的内外环壁及左右端面上开有多个槽，在所有槽中共同镶嵌有绕组；永磁转子的形状为中部设置有隔断的圆环体且两端面上开有直径相等的开口，永磁转子的隔断介于定子和铁芯转子之间，并且套在定子的外侧、右侧和铁芯转子的外侧、左侧，永磁转子的右侧内部的左端面上连接有多个永磁体，永磁转子的右侧内部的圆壁面上连接有多个永磁体，永磁转子的右侧内部的右端面上连接有多个永磁体；永磁转子的左侧内部的右端面上连接有多个永磁体，永磁转子的左侧内部的圆壁面上连接有多个永磁体，永磁转子的左侧内部的左端面上连接有多个永磁体；铁芯转子的左侧轴孔套接在第一转轴的右侧端头上，第一转轴的左侧中部通过第三轴承与壳体左侧上的轴孔转动连接，定子的右侧端面连接在壳体的内部右侧端面上，永磁转子的转轴的右侧中部通过第一轴承与壳体右侧上的轴孔转动连接，永磁转子的转轴的左侧端通过第二轴承与铁芯转子右侧轴孔转动连接；永磁转子的右侧内部的右端面和定子的右侧端面之间有气隙，永磁转子的右侧内部的圆壁面与定子的外圆壁面之间有气隙，永磁转子的右侧内部的左端面和定子的左侧端面之间有气隙，永磁转子的左侧内部的右端面和铁芯转子的右侧端面之间有气隙，永磁转子的左侧内部的圆壁面与铁芯转子的外圆壁面之间有气隙，永磁转子的左侧内部的左端面和铁芯转子的左侧端面之间有气隙；定子的轴心线、永磁转子的轴心线、铁芯转子的轴心线与第一转轴的轴心线相重合。

工作原理：通过不同频率的两个电源分别对定子和铁芯转子供电，使定子上的绕组产生一个旋转磁场，而拖动永磁转子同向同速旋转，铁芯转子上的绕组产生一个旋转磁场，旋转磁场拖动永磁转子同向同速旋转，而铁芯转子和永磁转子做相对旋转运动，从而产生可调的转矩差和转速差。

本发明能够提供一个可调的转矩差，同时能够通过调节电源频率从而提供可调节的转速差；实际路况需要汽车发动机提供不断变化的转速和转矩，而汽车发动机只能在很小范围的转矩转速区实现高效率，本发明可提供发动机与路况需要的转矩和转速的差值，从而不需要频繁改变发动机的运行工作点，使其始终在最高效率区工作，实现了节能降耗，它能通过电子器件实现汽车的驾驶控制、宽范围平稳调速；同时还具有不需要复杂的冷却装置、结构简单、体积小、成本低廉的优点。它还可应用在其它需要在不同转速的两个机械转轴同时工作的工业技术中。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是图1的C-C剖视图，图5是具体实施方式三的结构示意图，图6是具体实施方式四的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式由壳体1、定子2、永磁转子3、铁芯转子4组成；定子2为圆环形铁芯，定子2的内外环壁及左右端面上开有多个槽，在所有槽中共同镶嵌有绕组；铁芯转子4为圆环形铁芯，铁芯转子4的内外环壁及左右端面上开有多个槽，在所有槽中共同镶嵌有绕组；永磁转子3的形状为中部设置有隔断3-1的圆环体且两端面上开有直径相等的开口，永磁转子3的隔断3-1介于定子2和铁芯转子4之间，并且套在定子2的外侧、右侧和铁芯转子4的外侧、左侧，永磁转子3的右侧内部的左端面上连接有多个永磁体3-4-1，永磁转子3的右侧内部的圆壁面上连接有多个永磁体3-4-2，永磁转子3的右侧内部的右端面上连接有多个永磁体3-4-3；永磁转子3的左侧内部的右端面上连接有多个永磁体3-4-4，永磁转子3的左侧内部的圆壁面上连接有多个永磁体3-4-5，永磁转子3的左侧内部的左端面上连接有多个永磁体3-4-6；铁芯转子4的左侧轴孔4-1套接在第一转轴4-2的右侧端头上，第一转轴4-2的左侧中部通过第三轴承4-3与壳体1左侧上的轴孔1-2转动连接，定子2的右侧端面连接在壳体1的内部右侧端面上，永磁转子3的转轴3-2的右侧中部通过第一轴承3-3与壳体1右侧上的轴孔1-1转动连接，永磁转子3的转轴3-2的左侧端通过第二轴承3-5与铁芯转子4右侧轴孔4-5转动连接；永磁转子3的右侧内部的右端面和定子2的右侧端面之间有气隙L1，永磁转子3的右侧内部的圆壁面与定子2的外圆壁面之间有气隙L2，永磁转子3的右侧内部的左端面和定子2的左侧端面之间有气隙L3，永磁转子3的左侧内部的右端面和铁芯转子4的右侧端面之间有气隙L4，永磁转子3的左侧内部的圆壁面与铁芯转子4的外圆壁面之间有气隙L5，永磁转子3的左侧内部的左端面和铁芯转子4的左侧端面之间有气隙L6；定子2的轴心线、永磁转子3的轴心线、铁芯转子4的轴心线与第一转轴4-2的轴心线相重合。

铁芯转子4上的绕组以星形接法或三角形接法连接后，通过第一转轴4-2上的三个导电滑环4-4、壳体1上的三个电刷1-3与外部三相正弦交流电源相连接；定子2上的绕组2-2以星形接法或三角形接法连接后，与外部三相正弦交流电源相连接。

具体实施方式二：结合图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于永磁转子3的右侧内部圆壁面上的每个永磁体3-4-2和左侧内部圆壁面上的每个永磁体3-4-5都围绕永磁转子3的轴心线均匀排列，永磁转子3的右侧内部的右端面上的每个永磁体3-4-3和右侧内部的左端面上的每个永磁体3-4-1都围绕永磁转子3的轴心线均匀排列，永磁转子3的左侧内部的右端面上的每个永磁体3-4-4和左侧内部的左端面上的每个永磁体3-4-6都围绕永磁转子3的轴心线均匀排列，永磁转子3的右侧内部的圆壁面上的每个永磁体3-4-2和左侧内部的圆壁面上的每个永磁体3-4-5的充磁方向都与永磁转子3的轴心线相垂直，永磁转子3的右侧内部的右端面上的每个永磁体3-4-3和右侧内部的左端面上的每个永磁体3-4-1的充磁方向都与永磁转子3的轴心线相平行，永磁转子3的左侧内部的右端面上的每个永磁体3-4-4和左侧内部的左端面上的每个永磁体3-4-6的充磁方向都与永磁转子3的轴心线相平行，每相邻的两个永磁转子3的右侧内部的左端面上的永磁体3-4-1、每相邻的两个永磁转子3的右侧内部的圆壁面上的永磁体3-4-2、每相邻的两个永磁转子3的右侧内部的右端面上的永磁体3-4-3、每相邻的两个永磁转子3的左侧内部的右端面上的永磁体3-4-4、每相邻的两个永磁转子3的左侧内部的圆壁面上的永磁体3-4-5、每相邻的两个永磁转子3的左侧内部的左端面上的永磁体3-4-6的充磁方向相反，其它组成及连接关系同具体实施方式一。

具体实施方式三：结合图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二的不同点在于永磁转子3上的每个永磁体都镶嵌在永磁转子3的内壁面中，其它组成及连接关系同具体实施方式二。

具体实施方式四：结合图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三的不同点在于永磁转子3的右侧内部的左端面上的永磁体3-4-1与左侧内部的右端面上的永磁体3-4-4，都嵌在永磁转子3的隔断3-1上的通孔内，其它组成及连接关系同具体实施方式三。

Claims (4)

1、轴径向-轴径向磁通结构复合式永磁电机，其特征在于它由壳体(1)、定子(2)、永磁转子(3)、铁芯转子(4)组成；定子(2)为圆环形铁芯，定子(2)的内外环壁及左右端面上开有多个槽，在所有槽中共同镶嵌有绕组；铁芯转子(4)为圆环形铁芯，铁芯转子(4)的内外环壁及左右端面上开有多个槽，在所有槽中共同镶嵌有绕组；永磁转子(3)的形状为中部设置有隔断(3-1)的圆环体且两端面上开有直径相等的开口，永磁转子(3)的隔断(3-1)介于定子(2)和铁芯转子(4)之间，并且套在定子(2)的外侧、右侧和铁芯转子(4)的外侧、左侧，永磁转子(3)的右侧内部的左端面上连接有多个永磁体(3-4-1)，永磁转子(3)的右侧内部的圆壁面上连接有多个永磁体(3-4-2)，永磁转子(3)的右侧内部的右端面上连接有多个永磁体(3-4-3)；永磁转子(3)的左侧内部的右端面上连接有多个永磁体(3-4-4)，永磁转子(3)的左侧内部的圆壁面上连接有多个永磁体(3-4-5)，永磁转子(3)的左侧内部的左端面上连接有多个永磁体(3-4-6)；铁芯转子(4)的左侧轴孔(4-1)套接在第一转轴(4-2)的右侧端头上，第一转轴(4-2)的左侧中部通过第三轴承(4-3)与壳体(1)左侧上的轴孔(1-2)转动连接，定子(2)的右侧端面连接在壳体(1)的内部右侧端面上，永磁转子(3)的转轴(3-2)的右侧中部通过第一轴承(3-3)与壳体(1)右侧上的轴孔(1-1)转动连接，永磁转子(3)的转轴(3-2)的左侧端通过第二轴承(3-5)与铁芯转子(4)右侧轴孔(4-5)转动连接；永磁转子(3)的右侧内部的右端面和定子(2)的右侧端面之间有气隙(L1)，永磁转子(3)的右侧内部的圆壁面与定子(2)的外圆壁面之间有气隙(L2)，永磁转子(3)的右侧内部的左端面和定子(2)的左侧端面之间有气隙(L3)，永磁转子(3)的左侧内部的右端面和铁芯转子(4)的右侧端面之间有气隙(L4)，永磁转子(3)的左侧内部的圆壁面与铁芯转子(4)的外圆壁面之间有气隙(L5)，永磁转子(3)的左侧内部的左端面和铁芯转子(4)的左侧端面之间有气隙(L6)；定子(2)的轴心线、永磁转子(3)的轴心线、铁芯转子(4)的轴心线与第一转轴(4-2)的轴心线相重合。

2、根据权利要求1所述的轴径向-轴径向磁通结构复合式永磁电机，其特征在于所述永磁转子(3)的右侧内部圆壁面上的每个永磁体(3-4-2)和左侧内部圆壁面上的每个永磁体(3-4-5)都围绕永磁转子(3)的轴心线均匀排列，永磁转子(3)的右侧内部的右端面上的每个永磁体(3-4-3)和右侧内部的左端面上的每个永磁体(3-4-1)都围绕永磁转子(3)的轴心线均匀排列，永磁转子(3)的左侧内部的右端面上的每个永磁体(3-4-4)和左侧内部的左端面上的每个永磁体(3-4-6)都围绕永磁转子(3)的轴心线均匀排列，永磁转子(3)的右侧内部的圆壁面上的每个永磁体(3-4-2)和左侧内部的圆壁面上的每个永磁体(3-4-5)的充磁方向都与永磁转子(3)的轴心线相垂直，永磁转子(3)的右侧内部的右端面上的每个永磁体(3-4-3)和右侧内部的左端面上的每个永磁体(3-4-1)的充磁方向都与永磁转子(3)的轴心线相平行，永磁转子(3)的左侧内部的右端面上的每个永磁体(3-4-4)和左侧内部的左端面上的每个永磁体(3-4-6)的充磁方向都与永磁转子(3)的轴心线相平行，每相邻的两个永磁转子(3)的右侧内部的左端面上的永磁体(3-4-1)、每相邻的两个永磁转子(3)的右侧内部的圆壁面上的永磁体(3-4-2)、每相邻的两个永磁转子(3)的右侧内部的右端面上的永磁体(3-4-3)、每相邻的两个永磁转子(3)的左侧内部的右端面上的永磁体(3-4-4)、每相邻的两个永磁转子(3)的左侧内部的圆壁面上的永磁体(3-4-5)、每相邻的两个永磁转子(3)的左侧内部的左端面上的永磁体(3-4-6)的充磁方向相反。

3、根据权利要求2所述的轴径向-轴径向磁通结构复合式永磁电机，其特征在于所述永磁转子(3)上的每个永磁体都镶嵌在永磁转子(3)的内壁面中。

4、根据权利要求1或2或3所述的轴径向-轴径向磁通结构复合式永磁电机，其特征在于永磁转子(3)的右侧内部的左端面上的永磁体(3-4-1)与左侧内部的右端面上的永磁体(3-4-4)，都设置在永磁转子(3)的隔断(3-1)上的通孔内。

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