[发明专利]双联永磁同步电机

说明书

(一)技术领域

本发明涉及永磁同步电机，具体为一种双联永磁同步电机。

(二)背景技术

由于能源紧缺，油价不断攀升，纯燃油发动机驱动油耗大、污染大成为关注焦点，原因与其发动机不便调整工作点、效率低有关，各国都加快了电动车的研究。

多年的研究发现纯电动车存在很多问题，主要是目前的蓄电池性能不能满足驱动车辆的要求。蓄电池的能积比与汽油相比相差甚远，重量为一吨的充满电的蓄电池所具有的能量还不及发动机燃烧30公斤汽油输出的能量大，因此纯电动车的续航能力都很有限。此外是充电时间长，转换效率低，100焦耳的电能量充入蓄电池，蓄电池能放出来的电能量不到40焦耳。快速充电用时虽短，但蓄电池效率更加降低。特别是蓄电池反复充电的次数有限，使用时间越长，其容量越低，一般很快就报废了，大量的废旧电池将又造成环境污染。

目前研究表明油电混合动力车是比较现实可行的节能车，因此研究的重点转移到油电混合动力车。这种车配备了燃油发动机和蓄电池，同时还有发电机和电动机。设计原理是通过发动机、发电机/电动机、蓄电池参与调节发动机的工作点，使发动机的转速和扭矩匹配在其最佳效率曲线上，从而使燃油发动机间歇或持续高效运行以实现消耗等量燃油获得更大的动能。通常的方法是根据车辆行驶状况的需要，将燃油发动机的产生的机械动能一部分输出给驱动轴、使之获得一定的转矩和转速，其余的动能则用于驱动发电机发电存贮于蓄电池，当特定地段或蓄电池电量饱和时，蓄电池带动电动机驱动车辆行驶。也可使燃油发动机间歇运行于高效率状态，其动能由发电机转为电能直接传递给电动机或存储于蓄电池，电动机驱动汽车运行。这样，燃油发动机的运行效率有所提高。

现有油电混合动力车的动力结构方案有串联式、并联式和串并联混合式。虽然实现了不同程度的节能，但现有的动力结构均存在一定的局限性，直接影响整车制造成本和节能效果。目前的油电混合动力车的动力结构难以满足进一步改进性能和实用的要求。

永磁同步伺服电机的特点是效率高、体积小，一台20KW左右的电机在100％满载率下的效率可达93％，20％满载率下的效率达81％，并可由四象限驱动器控制切换到发电或电动的不同工作状态，若对其进行组合、改造，与发动机配合应用于油电混合动力车中，有可能达到既便于调整发动机工作点、改进传递效率，又便于简化结构和降低重量，实现进一步节能的目的。

(三)发明内容

本发明的目的是设计一种全新的双联永磁同步电机，这种电机基于永磁同步电机工作原理，但具有两个转子、两个轴、两套绕组和两个独立磁路，构成的两个分电机功率可合可分。

本发明设计的双联永磁同步电机包括A电机和B电机，A电机包括外转子和内转子，外转子和内转子其一嵌有永磁磁极，另一为绕制在铁芯上的绕组，嵌有永磁磁极的为另一个提供磁场。外转子的轴是双联电机的输入轴，内转子的轴是双联电机输出轴。B电机包括转子和定子，定子固定于机壳，转子和定子其一嵌有永磁磁极，另一个为绕制在铁芯上的绕组，嵌有永磁磁极的为另一个提供磁场。转子与A电机内转子同轴。输出轴上安装输出齿轮，输出齿轮与外部负载连接。

本双联电机的A、B电机均可四象限运行，当A、B电机各配装伺服驱动装置，按运行要求分别对A、B电机的绕组加载不同的电流矢量，即可控制A、B电机分别工作于发电机或电动机状态。

双联电机A电机外转子的轴与发动机连接，外转子可与发动机轴直连。

A电机内转子或外转子的绕组经安装在内转子或外转子轴上的滑环与A伺服驱动器连接；B电机定子绕组直接与B伺服驱动器连接，或者转子绕组经安装在转子轴上的滑环与B伺服驱动器连接，A、B伺服驱动器均与公共母线连接，A、B电机分别通过其伺服驱动器吸收电能或输出电能。