CN109921591A - 一种双边永磁双机电端口电机 - Google Patents

一种双边永磁双机电端口电机 Download PDF

Info

Publication number
CN109921591A
CN109921591A CN201910252548.8A CN201910252548A CN109921591A CN 109921591 A CN109921591 A CN 109921591A CN 201910252548 A CN201910252548 A CN 201910252548A CN 109921591 A CN109921591 A CN 109921591A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic conductive
conductive iron
winding
electric motor
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910252548.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109921591B (zh
Inventor
谢康福
李大伟
曲荣海
任翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201910252548.8A priority Critical patent/CN109921591B/zh
Publication of CN109921591A publication Critical patent/CN109921591A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109921591B publication Critical patent/CN109921591B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双边永磁双机电端口电机，包括定子、中间转子和内转子，三者同轴从外到内依次嵌套，所述定子包括第一导磁铁心、两套绕组和若干第一磁钢；中间转子包括第二导磁铁心和若干第二磁钢；所述第一导磁铁心为齿槽结构，一个主齿上连接有一个或多个辅助齿；所述两套绕组位于第一导磁铁心的槽内；所述第一磁钢位于第一导磁铁心的槽口；所述第二磁钢均匀嵌套在所述第二导磁铁心的内部；所述第一导磁铁心和第二导磁铁心同轴嵌套。本发明的定子与内转子均设置有磁钢，便于提高电机的工作磁密，进而提高了电机的转矩输出能力，同时将两个磁场调制电机在一个电机结构中实现，结构更为紧凑。

Description

一种双边永磁双机电端口电机
技术领域
本发明属于永磁电机技术领域，更具体地，涉及一种双边永磁双机电端口电机。
背景技术
在诸多工业应用领域，特别是混合动力汽车中，转速与转矩传动比可变的无级变速器备受关注。现有的混合动力汽车动力系统，以丰田普锐斯为代表，大多采用行星齿轮来完成内燃机和车轮负载之间的转速解耦；通过额外电动机/发电机的转矩完成内燃机和车轮之间的转矩解耦；在内燃机和负载的转速、转矩解耦后，内燃机可以始终工作在最大效率点上且不影响车轮负载运行。该系统大大提高了内燃机的工作效率，降低了车辆油耗与尾气的排放量。但这种纯机械传动装置，不可避免的会有机械结构的振动、噪声以及机械磨损等问题。
为了弥补上述缺陷，有发明提出了基于双机械端口的电气传动方案。专利文献CN105375714A公开了一种双机械端口、双电端口永磁电机，将磁场调制电机与普通永磁电机同轴嵌套到同一台电机内，外部定子与永磁体构成一台普通永磁电机，内部定子、调制环与永磁体构成一台磁场调制电机。该结构通过内、外定子绕组的电流频率独立控制中间转子和内转子的转速，通过普通永磁电机在永磁转子上施加额外转矩实现中间转子和内转子的转矩解耦，从而利用无刷结构实现双机械端口电机的功能。但由于该电机结构永磁体产生的励磁磁场需要穿过三层气隙，其磁路磁阻较大，造成磁场较弱，削弱了电机的转矩输出能力。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种双边永磁双机电端口电机，旨在解决现有双机械端口的电机因磁路磁阻较大导致电机的转矩输出能力差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种双边永磁双机电端口电机，包括定子、中间转子和内转子，三者同轴从外到内依次嵌套，所述定子包括第一导磁铁心、两套绕组和第一磁钢；中间转子包括第二导磁铁心和第二磁钢；内转子包括第三导磁铁心；
所述第一导磁铁心为齿槽结构，一个主齿上连接一个或多个辅齿；
所述两套绕组位于第一导磁铁心的槽内，用于电机的两个电端口；
所述第一磁钢位于第一导磁铁心的槽口，且为海尔贝克阵列，用于产生磁场；
所述第二磁钢均匀嵌套在所述第二导磁铁心的内部，构成电机的机械端口；
所述第三导磁铁心为凸极结构，构成电机的另一机械端口；
所述定子的第一导磁铁心、中间转子的第二导磁铁心及第三导磁铁心同轴套设。
优选地，所述两套绕组可均为单层绕组，或双层绕组；或者所述一套绕组为双层绕组，另外一套为单层绕组。
优选地，所述两套绕组为三相绕组或n相绕组，其中，n>3。
优选地，所述定子的两套绕组的极对数为：
p1＝|Z±Q|
p2＝|Q/2±S|
其中，p1、p2分别为所述定子的两套绕组的极对数，Z为定子导磁铁心的辅助槽槽数，Q为中间转子导磁铁心块数，S为凸极内转子齿数；
优选地，所述电机中定子的第一磁钢、中间转子的第二导磁铁心和一套绕组构成第一电机单元；所述电机中中间转子的第二磁钢、内转子和另一套绕组构成第二电机单元；所述第一电机单元与第二电机单元用于中间转子与内转子的转速及转矩的解耦控制。
优选地，所述双边永磁双机电端口电机为旋转电机或直线电机。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
(1)针对现有技术磁路磁阻大，转矩输出能力低的问题，本发明提供的双机电端口电机将具有高转矩密度的两台磁场调制电机嵌入到一台电机中，定子、转子上均设置有磁钢，中间转子磁钢采用聚磁式结构，能够增大电机磁负荷，提高电机的转矩输出能力。
(2)本发明提供的双机电端口电机，通过定子磁钢与中间转子导磁铁心的调制作用以及中间转子磁钢与内转子导磁铁心的调制作用分别产生与定子绕组相匹配的气隙磁场，实现机电能量转换，能够实现两个机械端口的转速与转矩解耦，完成双机电端口的功能。
附图说明
图1是实施例提供的一种双边永磁双机电端口电机结构示意图；
图2是图1对应电机的定子结构示意图；
图3是图1对应电机的中间转子结构示意图；
图4是图1对应电机的内转子结构示意图；
图5是图1对应电机的第一电机单元结构示意图；
图6是图1对应电机的第二电机单元结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供了一种双边永磁双机电端口电机包括定子1、中间转子2和内转子3，三者同轴从外到内依次嵌套；其中，中间转子2和内转子3用于电机的双机械端口；定子1用于提供电机的两个电端口；
如图2所示，定子1包括第一导磁铁心11、第一磁钢12和绕组13；其中绕组13包括第一绕组和第二绕组；
所述第一导磁铁心11为齿槽结构，一个主齿上连接有一个或多个辅助齿；
所述两套绕组13设置于第一导磁铁心11的槽内，用于电机的两个电端口；
所述第一磁钢12位于第一导磁铁心11的辅助槽槽口，且为海尔贝克阵列，用于产生磁场；
如图3所示，所述中间转子2包括Q个等距离分布的第二导磁铁心，其间嵌入均匀分布的第二磁钢，用于电机的机械端口；
如图4所示，所述内转子3由导磁铁心构成，为凸极结构；
所述定子的第一导磁铁心、内转子的第二导磁铁心及第三导磁铁心同轴套设，提高转矩输出能力。
优选地，所述第一磁钢和第二磁钢用于增加电机磁负荷。
本发明提供的双边永磁双机电端口电机具有双层气隙，磁路磁阻小。
优选地，所述两套绕组可均为单层绕组，或双层绕组，或者所述一套绕组为双层绕组，另外一套为单层绕组；
优选地，所述两套绕组为三相绕组或n相绕组，其中，n>3。
所述定子的两套绕组的极对数分别为：
p1＝|Z±Q|
p2＝|Q/2±S|
其中，p1、p2分别为所述定子的两套绕组的极对数，Z为定子导磁铁心的辅助槽槽数，Q为中间转子导磁铁心块数，S为凸极内转子齿数；
优选地，所述电机中定子的第一磁钢、中间转子的第二导磁铁心和一套绕组构成第一电机单元，如图5所示；所述电机中中间转子的第二磁钢、凸极内转子和另一套绕组构成第二电机单元，如图6所示；所述第一电机单元与第二电机单元用于中间转子与内转子的转速及转矩的解耦控制。
所述双边永磁双机电端口电机可为旋转电机或直线电机。
如图1所示的电机，定子的第一导磁铁心11的主槽数K＝6，辅助槽槽数Z＝24；中间转子导磁铁心块数和第二磁钢块数Q＝22；凸极内转子齿数S＝10；
其中，所述定子的第一磁钢12、中间转子导磁铁心21、第一绕组构成第一电机单元；定子的第一磁钢12与中间转子导磁铁心21作用产生两对极主波磁场，与第一绕组产生的两对极磁场相互作用，实现电机的电能量转换；中间转子的转速通过第一绕组的通电频率控制；
中间转子的第二磁钢22、凸极内转子3和第二绕组构成第二电机单元；所述中间转子的第二磁钢22与凸极内转子3由磁场调制产生一对极主波磁场，与第二绕组产生的一对极磁场相互作用，实现机电能量转换；所述内转子3的转矩通过第二绕组的输入电流控制。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双边永磁双机电端口电机，包括定子、中间转子和内转子，三者同轴从外到内依次嵌套，其特征在于，所述定子包括第一导磁铁心、两套绕组和若干第一磁钢；中间转子包括第二导磁铁心和若干第二磁钢；
所述第一导磁铁心为齿槽结构，一个主齿上连接有一个或多个辅助齿；所述两套绕组位于第一导磁铁心的槽内；所述第一磁钢位于第一导磁铁心的槽口；所述第二磁钢均匀嵌套在所述第二导磁铁心的内部；所述第一导磁铁心和第二导磁铁心同轴嵌套。
2.如权利要求1所述的双边永磁双机电端口电机，其特征在于，所述内转子为凸极结构的第三导磁铁心，所述第三导磁铁心与第一导磁铁心、第二导磁铁心同轴嵌套。
3.如权利要求1所述的双边永磁双机电端口电机，其特征在于，所述两套绕组均为单层绕组。
4.如权利要求1所述的双边永磁双机电端口电机，其特征在于，所述两套绕组均为双层绕组。
5.如权利要求1所述的双边永磁双机电端口电机，其特征在于，所述一套绕组为单层绕组，另一套绕组为双层绕组。
6.如权利要求2所述的双边永磁双机电端口电机，其特征在于，所述定子的两套绕组的极对数分别为：
p1＝|Z±Q|
p2＝|Q/2±S|
其中，p1、p2分别为所述定子的两套绕组的极对数，Z为定子导磁铁心的辅助槽槽数，Q为中间转子导磁铁心块数，S为凸极内转子齿数。
7.如权利要求2或6所述的双边永磁双机电端口电机，其特征在于，所述电机中定子的第一磁钢、中间转子的第二导磁铁心和一套绕组构成第一电机单元；所述电机中中间转子的第二磁钢、内转子和另一套绕组构成第二电机单元；所述第一电机单元与第二电机单元用于中间转子与内转子的转速及转矩的解耦控制。
8.如权利要求1～6中任一所述的双边永磁双机电端口电机，其特征在于，所述两套绕组为三相绕组或n相绕组，其中，n>3。
9.如权利要求1所述的双边永磁双机电端口电机，其特征在于，所述第一磁钢为海尔贝克阵列。
CN201910252548.8A 2019-03-29 2019-03-29 一种双边永磁双机电端口电机 Active CN109921591B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910252548.8A CN109921591B (zh) 2019-03-29 2019-03-29 一种双边永磁双机电端口电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910252548.8A CN109921591B (zh) 2019-03-29 2019-03-29 一种双边永磁双机电端口电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109921591A true CN109921591A (zh) 2019-06-21
CN109921591B CN109921591B (zh) 2020-07-10

Family

ID=66967803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910252548.8A Active CN109921591B (zh) 2019-03-29 2019-03-29 一种双边永磁双机电端口电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109921591B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111262359A (zh) * 2020-02-17 2020-06-09 南京航空航天大学 一种高转矩密度磁通反向电机
CN112803628A (zh) * 2021-02-01 2021-05-14 南京航空航天大学 基于交流励磁的裂齿型交替极混合励磁无刷电机
CN113890293A (zh) * 2021-09-08 2022-01-04 华中科技大学 一种基于游标效应的无刷双机电端口永磁电机
CN114123559A (zh) * 2021-11-11 2022-03-01 珠海格力电器股份有限公司 定子组件和电机

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022265574A2 (en) * 2021-06-14 2022-12-22 Nanyang Technological University Flux-modulated machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6049148A (en) * 1995-10-26 2000-04-11 Satcon Technology Corporation Integrated magnetic levitation and rotation system
US20160099618A1 (en) * 2014-10-03 2016-04-07 Denso Corporation Electric rotating machine
CN106374704A (zh) * 2016-09-09 2017-02-01 华中科技大学 一种基于磁场调制原理的无刷双机械端口永磁电机
CN106374718A (zh) * 2016-10-28 2017-02-01 华中科技大学 聚磁型交替极游标永磁电机及其应用
CN106685183A (zh) * 2017-01-20 2017-05-17 哈尔滨工业大学 单侧调磁型径向集成式电气无级变速器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6049148A (en) * 1995-10-26 2000-04-11 Satcon Technology Corporation Integrated magnetic levitation and rotation system
US20160099618A1 (en) * 2014-10-03 2016-04-07 Denso Corporation Electric rotating machine
CN106374704A (zh) * 2016-09-09 2017-02-01 华中科技大学 一种基于磁场调制原理的无刷双机械端口永磁电机
CN106374718A (zh) * 2016-10-28 2017-02-01 华中科技大学 聚磁型交替极游标永磁电机及其应用
CN106685183A (zh) * 2017-01-20 2017-05-17 哈尔滨工业大学 单侧调磁型径向集成式电气无级变速器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111262359A (zh) * 2020-02-17 2020-06-09 南京航空航天大学 一种高转矩密度磁通反向电机
CN111262359B (zh) * 2020-02-17 2021-05-11 南京航空航天大学 一种高转矩密度磁通反向电机
CN112803628A (zh) * 2021-02-01 2021-05-14 南京航空航天大学 基于交流励磁的裂齿型交替极混合励磁无刷电机
CN113890293A (zh) * 2021-09-08 2022-01-04 华中科技大学 一种基于游标效应的无刷双机电端口永磁电机
CN114123559A (zh) * 2021-11-11 2022-03-01 珠海格力电器股份有限公司 定子组件和电机

Also Published As

Publication number Publication date
CN109921591B (zh) 2020-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109921591A (zh) 一种双边永磁双机电端口电机
CN102832771B (zh) 一种复合式磁通切换电机
CN108448849A (zh) 一种定子永磁型双转子磁场调制电机及其设计方法
Jian et al. Design and analysis of a magnetic-geared electronic-continuously variable transmission system using finite element method
CN101299567B (zh) 一种无耦合电气无级变速器电机本体拓扑结构
CN101291095B (zh) 混合式开关磁阻电机
Zhu et al. Recent developments and comparative study of magnetically geared machines
CN103312104B (zh) 双转子磁通切换永磁电机
CN108336837A (zh) 一种混合励磁直驱电机
CN103904846A (zh) 一种混合动力汽车用定子永磁型双转子电机结构
Cheng et al. Design of a permanent magnet electric variable transmission for HEV applications
CN110518766B (zh) 不对称双定子混合励磁型轴向磁场磁通切换电机
CN107508440B (zh) 一种轴向多单元定子电励磁双极性感应子电机
CN109980875A (zh) 一种基于不等宽磁钢分布的双机电端口电机
CN105375714B (zh) 一种双机械端口双电端口永磁电机
CN106685183B (zh) 单侧调磁型径向集成式电气无级变速器
CN104377915B (zh) 径向‑径向磁场电磁行星齿轮功率分配器
CN107579638B (zh) 一种双定子聚磁-磁阻混合转子电机
CN110011502B (zh) 一种基于导磁铁心不等距分布的双机电端口电机
CN115714485A (zh) 一种基于双磁场调制效应的分离型交替极永磁电机
CN104113172A (zh) 一种e形齿双转子磁通切换型永磁电机
CN114825828A (zh) 一种混合磁通模块化双转子开关磁阻电机
CN203617864U (zh) 一种混合动力汽车用定子永磁型双转子电机结构
CN207939379U (zh) 开关磁阻电机
Patil et al. Design and Comparative Analysis of Axial Flux and Radial Flux Permanent Magnet Brushless DC Motor for a 2-Wheeler Electric Vehicle Application

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant