CN105827080A - 一种磁场调制式聚磁双转子电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁场调制式聚磁双转子电机，从内到外依次包括电机内转子、内气隙、电机外转子、外气隙、定子及其绕组。电机内转子包括内转子铁心、主磁极永磁体、副磁极永磁体。主磁极永磁体采用辐条式排列并嵌于内转子中，主磁极永磁体朝向电机转轴侧的端部设有端槽。相邻的两个主磁极永磁体的端槽之间均嵌有副磁极永磁体，副磁极永磁体和端槽之间的铁心形成筋结构。主磁极永磁体沿圆周切向充磁，相邻的主磁极永磁体充磁方向相反，副磁极永磁体沿径向充磁，相邻的副磁极永磁体充磁方向相反。本发明可以减少辐条排列的主磁极永磁体向转子内侧的漏磁，降低电机铁耗，有效改善电机的转矩传递能力。

Description

一种磁场调制式聚磁双转子电机

技术领域

本发明涉及一种磁场调制式聚磁双转子电机，适用于电动汽车混合动力驱动场合，本发明涉及永磁电机领域。

背景技术

电动汽车混合动力驱动技术与电磁齿轮技术均为当前电机领域的研究热点。混合动力汽车的功率分配系统可以使发动机工作在高效状态，然而以行星齿轮为核心的功率分配技术长期被丰田汽车集团垄断。除了商业垄断以外，机械齿轮机构本身也有间隙和磨损的缺点，因此采用全电气化的传动系统解决方案也是汽车工业发展的大方向。

近年来，电机学领域的电磁齿轮技术得到了学界内广泛的关注，其中同轴磁齿轮的速比关系恰好与行星齿轮组的速比关系类似。基于同轴磁齿轮原理的磁齿轮双转子电机被证明可以取代以行星齿轮为核心的功率分配系统。不仅如此，磁齿轮本身就具有优于机械装置的特性，例如：电气传动不需要润滑系统，磁齿轮本身具有过载保护特性。因此，深入研究磁齿轮双转子电机，针对混合动力系统应用做出相应的优化设计具有十分重要的工程意义。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出了一种磁场调制式聚磁双转子电机，减小内转子永磁体向转子内侧的漏磁。

技术方案：一种磁场调制式聚磁双转子电机，该电机从里到外依次包括电机内转子、内气隙、电机外转子、外气隙、定子及其绕组；

所述电机内转子包括内转子铁心、主磁极永磁体、副磁极永磁体；所述主磁极永磁体采用辐条式排列并嵌于内转子中，所述主磁极永磁体朝向电机转轴侧的端部设有端槽；相邻的两个主磁极永磁体的端槽之间均嵌有所述副磁极永磁体，所述副磁极永磁体和端槽之间的铁芯形成筋结构；其中，所述主磁极永磁体沿圆周切向充磁，相邻的主磁极永磁体充磁方向相反，所述副磁极永磁体沿径向充磁，相邻的副磁极永磁体充磁方向相反。

进一步，所述筋结构的切向宽度为1.5～2.0mm。

进一步，所述电机外转子由外转子铁心以及承托外转子铁心的隔磁环构成。

进一步，所述隔磁环采用环氧树脂制备。

进一步，所述的副磁极永磁体径向长度为与切向长度比例为3:4。

有益效果：与传统采用表贴式永磁内转子的磁齿轮双转子电机相比，本发明将主磁极永磁体和副磁极永磁体嵌入内转子铁心中，主磁极永磁体采用辐条式排列以获得聚磁效果，主磁极永磁体朝向电机转轴侧的端部设有端槽，副磁极永磁体嵌入相邻的两个主磁极永磁体的端槽之间，并且采用筋结构支撑内转子的永磁体区域，减少辐条排列的主磁极永磁体向转子内侧的漏磁，降低电机铁耗，有效改善双转子电机的转矩传递能力。

对于一般的辐条式排列永磁体而言，由于向内漏磁的存在，转子轴需要采用不锈钢材料，以减少漏磁。而本发明的磁场调制式聚磁双转子电机由于抑制了辐条式排列的永磁体向转子内侧漏磁，从而使得内转子轴上没有磁场分布，因此内转子轴材料可以采用普通钢材，降低加工制造成本。

附图说明

图1为磁场调制式聚磁双转子电机截面图；

图2为内转子的聚磁式磁极局部磁路分布示意图；

图3为内转子铁心无端槽情况的截面示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行说明。

如图1所示，本实施例的磁场调制式聚磁双转子电机是一种非接触式电机，可用于电动汽车混合动力驱动场合，具有转矩密度高的特点，其结构从里到外依次包括电机内转子1、内气隙15、电机外转子2、外气隙23、定子及其绕组3。电机内转子1包括内转子铁心12、主磁极永磁体11、副磁极永磁体13。主磁极永磁体11采用辐条式排列并嵌于内转子中，主磁极永磁体11朝向电机转轴侧的端部设有端槽17。相邻的两个主磁极永磁体11的端槽17之间均嵌有副磁极永磁体13，副磁极永磁体13和端槽17之间的铁芯形成筋结构14；内转子铁心12采用筋结构14支撑含有永磁体的区域。电机外转子2包括外转子铁心21、承托外转子铁心21的隔磁环22，外转子铁心21和外转子隔磁环22组成一个整体。

本实施例中，内转子铁心12、外转子铁心21由硅钢片堆叠而成，承托外转子铁心21的隔磁环22由环氧树脂或其他非导磁材料构成。电机内转子1和电机外转子2同轴安装，彼此通过轴承联接，可自由旋转。主磁极永磁体11沿圆周切向充磁，相邻主磁极永磁体充磁方向相反；副磁极永磁体13径向长度约为3mm，切向长度约为4mm，它沿径向充磁，且相邻副磁极永磁体充磁方向相反，以抑制主磁极永磁体向内漏磁。由主磁极永磁体11、副磁极永磁体13构成的聚磁结构中，每个磁极是由两个主磁极永磁体11和一个副磁极永磁体13共同作用形成的，如图2所示，从而实现聚磁效应，同时抑制向内侧漏磁。

副磁极永磁体13嵌入相邻的两个主磁极永磁体的端槽之间，若副磁极永磁体13沿径向向外偏移，即设置在相邻的两个主磁极永磁体11之间，则会减小主磁极永磁体11磁场强度；若副磁极永磁体13沿径向向内偏移，则筋结构14会相应变粗，筋结构14本质上为内转子铁心一部分，其材料为硅钢片，筋结构14变粗必然导致漏磁增加。

内转子采用筋结构14支撑永磁体区域，筋结构14为副磁极永磁体13与端槽17之间的细条形内转子铁心。若内转子铁心无端槽17，如图3所示，则筋结构14会变粗，导致漏磁增加，故筋结构14的宽度要足够窄，以保证其处于高度饱和状态从而抑制漏磁。筋结构14距离转子轴心的径向位置要合理，以保证筋结构14能够支撑永磁体区域的离心力。筋结构14的宽度优选范围为1.5～2.0mm；本实施例中筋结构14宽度设计为1.5mm，对于多极数转子，筋结构14比较多，因此强度可以保证。

本发明提出的磁场调制式聚磁双转子电机，大幅提高永磁体利用率，提升转矩传递能力，减少漏磁，降低电机铁耗。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示的内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (5)

1.一种磁场调制式聚磁双转子电机，其特征在于：该电机从里到外依次包括电机内转子(1)、内气隙(15)、电机外转子(2)、外气隙(23)、定子及其绕组(3)；

所述电机内转子(1)包括内转子铁心(12)、主磁极永磁体(11)、副磁极永磁体(13)；所述主磁极永磁体(11)采用辐条式排列并嵌于内转子中，所述主磁极永磁体(11)朝向电机转轴侧的端部设有端槽(17)；相邻的两个主磁极永磁体(11)的端槽(17)之间均嵌有所述副磁极永磁体(13)，所述副磁极永磁体(13)和端槽(17)之间的铁芯形成筋结构(14)；其中，所述主磁极永磁体(11)沿圆周切向充磁，相邻的主磁极永磁体(11)充磁方向相反，所述副磁极永磁体(13)沿径向充磁，相邻的副磁极永磁体(13)充磁方向相反。

2.根据权利要求1任一所述的磁场调制式聚磁双转子电机，其特征在于：所述筋结构(14)的切向宽度为1.5～2.0mm。

3.根据权利要求1或2所述的磁场调制式聚磁双转子电机，其特征在于：所述电机外转子(2)由外转子铁心(21)以及承托外转子铁心(21)的隔磁环(22)构成。

4.根据权利要求3所述的磁场调制式聚磁双转子电机，其特征在于：所述隔磁环(22)采用环氧树脂制备。

5.根据权利要求1所述的磁场调制式聚磁双转子电机，其特征在于：所述的副磁极永磁体(13)径向长度为与切向长度比例为3:4。