CN106849571A - 一种永磁‑磁阻轴向磁通复合结构双转子电机 - Google Patents

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孙静
赵蒙
蒋小彪
罗骁枭
毛韫琦
陈伟东
刘旭
王志远
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Abstract

本发明公开了一种永磁‑磁阻轴向磁通复合结构双转子电机,它包括轴向排列的定子(1)、第一转子(8)和第二转子(6),定子(1)的内端面为圆面,在定子内端面上沿径向发散开槽,槽内放置三相分布式电枢绕组(2);第一转子(8)正对定子的端面安装有永磁体(3),永磁体(3)均布在圆面上,第一转子(8)正对第二转子(6)的端面上开有圆周分布的凸极(4);第二转子(6)内端面沿径向发散开槽,槽内放置三相集中式绕组(5)。本发明的技术效果是:能减弱系统的齿槽转矩,降低振动和电磁噪声;改善系统的功率密度和功率因数,提高传递效率;提高系统的电磁转矩,提高混合动力汽车的驱动力。

Description

一种永磁-磁阻轴向磁通复合结构双转子电机
技术领域
[0001] 本发明属于混合动力汽车领域,具体涉及一种用于混联式混合动力汽车的永磁-磁阻轴向磁通复合结构双转子电机。
背景技术
[0002]混合动力汽车驱动系统采用轴向磁场磁通切换型永磁电机。“轴向磁场磁通切换 永磁电机齿槽转矩分析”,林明耀等,电机与控制学报,第13卷第6期,第787-791页,2009年 11月记载了一种轴向磁场磁通切换永磁电机,该电机由左到右依次为第一定子、中间转子 和第二定子,每个定子由:^个“!]”型导磁铁芯、12个线圈和12块永久磁体构成,每个线圈绕 在相邻两个U”型导磁铁芯的齿上,中间嵌入永久磁体,永久磁体交替充磁,两个定子正对的 两个永久磁体充磁方向相反;中间转子具有10个齿,均匀分布在转子非导磁圆环的外圆周 上。该电机的两定子和中间转子为凸极结构,具有结构简单,体积小,运行可靠等优点。
[0003]由于两定子和中间转子为双凸极结构,在两定子与中间转子的相对运动过程中, 如果中间转子齿与定子齿的正对面积不变,则两定子之间的磁阻也不变,即磁场也基本恒 定不变;但如果中间转子齿与定子齿的正对面积改变,则沿轴向气隙长度也随时变化,两定 子之间的磁阻也发生改变,使磁场储能改变。
[0004]中间转子齿与定子齿的正对面积恒定的趋势导致轴向磁场磁通切换型永磁电机 比传统永磁电机的齿槽转矩大,齿槽转矩力图使电机中间转子回复到原位置,因此,轴向磁 场磁通切换型永磁电机在运行过程存在振动大、电磁噪声大、起动困难等问题,影响系统的 控制精度和电机的性能。
发明内容
[0005] 针对现有轴向磁场磁通切换型永磁电机存在的问题,本发明所要解决的技术问题 就是提供一种永磁-磁阻轴向磁通复合结构双转子电机,它能减弱系统的齿槽转矩,降低振 动和电磁噪声;改善系统的功率密度和功率因数,提高传递效率;提高系统的电磁转矩,提 高混合动力汽车的驱动力。
[0006] 本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的,它包括轴向排列的定 子、第一转子和第二转子,定子的内端面为圆面,在定子内端面上沿径向发散开槽,槽内放 置三相分布式电枢绕组;第一转子正对定子的端面安装有永磁体,永磁体均布在圆面上,第 一转子正对第二转子的端面上开有圆周分布的凸极;第二转子内端面沿径向发散开槽,槽 内放置三相集中式绕组。
[0007]第一转子正对定子的端面称为第一转子轴向外端面;第一转子8正对第二转子6的 端面称为第一转子轴向内端面。
[0008] 本发明的技术效果是: 1、第一转子轴向外端面为安装永磁体的平滑面,气隙为等距离,而第一转子轴向内端 面为凸极结构。只有一侧为凸极结构可以使本发明的气隙差距减小,降低了电机在工作运 转中因相对运动而造成的磁阻不同、磁场储能不同导致的齿槽所受的轴向电磁力不同,从 而减小了振动和电磁噪声; 2、 第一转子作为定子和第二转子的公共部分,与定子和第二转子分别构成两台电机, 是转换和传递能量的关键结构。将一层永磁体安置在第一转子的轴向外端面,提高了永磁 体的利用率,减小装置的体积,使结构更加紧凑;永磁体的应用,可以增大系统的调速范围, 减小转矩输出脉动,降低振动和电磁噪声,同时提高工作效率和功率密度; 3、 第一转子轴向内端面与第二转子的轴向端面为双凸极结构,具有结构简单、容错能 力强、工作效率高、输出转矩大以及运行转速高等优点,适合用于混合动力车不同的路况需 求。
附图说明
[0009] 本发明的附图说明如下: 图1为本发明第一个实施例的剖视图; 图2为本发明第二个实施例的剖视图。
[0010] 图中:1.定子;2.三相分布式电枢绕组;3.永磁体;4.凸极;5.三相集中式绕组;6. 第二转子;8.第一转子。
具体实施方式
[0011] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明: 如图1所示,本发明包括轴向排列的定子1、第一转子8和第二转子6,定子1的内端面为 圆面,在定子内端面上沿径向发散开槽,槽内放置三相分布式电枢绕组2;第一转子8正对定 子的一面安装有永磁体3,永磁体3均布在圆面上,第一转子8正对第二转子6的圆面上开有 圆周分布的凸极4;第二转子6内端面沿径向发散开槽,槽内放置三相集中式绕组5。
[0012]图1所示的实施例中,永磁体3安置在第一转子8轴向外端面。
[0013]图2所示的实施例与图1不同的是:永磁体3以V字形倾斜嵌入第一转子8轴向外端 面内部。
[0014] 本发明的工作原理是:定子1与第一转子8构成轴向磁通永磁同步电机;第一转子8 与第二转子6构成轴向磁通双凸极电机;混合动力汽车发动机与第二转子6同轴相联,发动 机输出的机械功率一部分通过第一转子与第二转子之间的气隙旋转磁场产生的电磁力将 发动机的转矩直接传递给第一转子8以电磁功率的形式输出,另一部分输出功率经第二转 子6三相集中式绕组5将发动机的机械能转化为电能,通过电刷滑环结构流入AC/DC电压逆 变器中为蓄电池充电,再经DC/AC电压逆变器变换将三相正弦交流电由电刷滑环送入定子1 的三相分布式电枢绕组2中。第一转子8轴向外端面安装的永磁体与三相分布式电枢绕组2 产生的圆形旋转磁场相互作用,产生的电磁转矩推动第一转子8旋转。发动机直接传递给外 转子8的电磁转矩与三相分布式电枢绕组2产生的电磁转矩相叠加,共同作用在第一转子 上,驱动混合动力汽车前行。本发明的第一转子8与混合动力汽车的驱动轮(或主减速器)同 轴联接,二者的转速相同,第一转子8驱动混合动力车前行。
[0015]与现有的轴向磁场磁通切换型永磁电机相比,本发明采用第一转子8只有轴向内 端面为凸极结构4,第一转子8的另一个轴向外端面安装(或内部嵌入)永磁体3,省去了原有 的凸极结构,这样减小了因齿槽所受的轴向电磁力不同而产生的振动和电磁噪声;降低了 因电机工作旋转导致的气隙不均匀所造成的电磁振动和噪声。永磁体3安装在内外电机的 共用结构,即外转子8的轴向外端面,提高了永磁体的利用率,增大了系统的调速范围,减小 转矩输出脉动,降低振动和电磁噪声,同时提高工作效率和功率密度;同时,永磁体具有输 出转矩大、提高系统的功率密度和功率因数、增大系统的调速范围的优点,有效的改善了混 合动力汽车的驱动性能。

Claims (2)

1.一种永磁-磁阻轴向磁通复合结构双转子电机,其特征是:包括轴向排列的定子(1)、 第一转子(8)和第二转子(6),定子(1)的内端面为圆面,在定子内端面上沿径向发散开槽, 槽内放置三相分布式电枢绕组(2);第一转子(8)正对定子的端面安装有永磁体(3),永磁体 (3)均布在圆面上,第一转子(8)正对第二转子(6)的端面上开有圆周分布的凸极(4);第二 转子(6)内端面沿径向发散开槽,槽内放置三相集中式绕组(5)。
2.根据权利要求1所述的永磁-磁阻轴向磁通复合结构双转子电机,其特征是:永磁体 (3)以V字形倾斜嵌入第一转子⑻轴向外端面内部。
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