[发明专利]一种无刷化的双机械端口电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是一种具有双机械端口的电机。

背景技术

双机械端口电机是一种具有两个机械端口的电机，主要的应用领域是混合动力车辆驱动。其中的一个机械端口与发动机相连，另一个机械端口与车辆驱动轴相连。由于这种电机的两个机械端口是独立的，因此搭载有这种电机的混合动力车辆的路面负载变化不直接传递到发动机。可以控制发动机始终工作在其高效区，有效的提高了整个动力系统的效率，同时降低了排放。在节能和环保两个方面都具有十分重要的意义。

在发明专利CN1929243，CN1738163，CN1945939以及CN1694339中都涉及了这种电机。虽然这些电机具有不同的具体实现方式，但基本组成结构相同。都具有不旋转的定子，旋转的内转子和外转子。在定子和内转子上安装有电枢绕组，在外转子上安装有永磁体。内转子通过电刷和滑环进行供电。滑环的采用带来了多方面的问题。第一、电刷属于易损消耗部件，经过一段时间的工作，电刷会被严重磨损，需要补充新的电刷。第二、电刷集电环体积比较大，不适用于空间比较受限制的场合。第三、在电刷和集电环之间存在接触压降，当通过的电流很大时会在电刷集电环之间产生很大的接触损耗。这些损耗最终会变成热量，不仅加重电机整体散热负担，还可能损坏电枢和集电环。第四、电刷和集电环摩擦过程中会产生大量的碳粉，这些碳粉需要及时移除，因此采用电刷和集电环的电机需要比较好的通风条件。而这与双机械端口电机需要密封的要求冲突。无刷化即去掉电刷成为当务之急。

发明专利CN1694339提出了一种无刷化的方法——旋转变压器。这种方法成功的解决了由电刷和滑环供电带来的一系列问题，但是又带来了新的问题。当双机械端口电机两个转子的转速相近时，进行内转子供电的旋转变压器中电流的交变频率非常低，此时旋转变压器的效率会非常低。在这种工况下，内转子的供电将不能实现。

发明专利US6977454中给出了一种新型电机，这种电机也具有双机械端口电机的基本特征，即两个独立旋转的转子。在这种新型电机中，给出了一种独特的磁路结构，使得该电机不通过旋转变压器就能给内转子进行无刷化供电。成功的解决了旋转变压器在两个转子转速相近时供电效率低的问题。但是，这种结构只适用于两相供电的特殊场合，很难扩展为三相甚至多相。而在一般交流驱动场合，三相供电是最普遍的。这种局限性限制了这种结构的应用。

发明专利CN1929243，CN1738163，CN1945939以及CN1694339中设计的双机械端口电机还具有一个比较明显的问题，即内转子散热问题。这是由于在这些专利中，内转子位于整个双机械端口电机的最内部，且是旋转的。只能采用内冷的方式进行散热，由此带来了冷却回路出口处管接头的动密封以及磨损问题。不仅如此，内冷的设计大大增加了整个系统的成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有专利中双机械端口电机需要电刷供电、内转子难以散热以及相数不能相异于两相扩展的问题，提出了一种全新的双机械端口电机。

本发明提出的双机械端口电机由第一定子、第二定子、第一转子和第二转子四部分组成，其中两个定子上安装有电枢绕组。第一转子上贴有磁钢，第二转子由一系列齿状结构组成。两个电枢的供电方式均可以是任意相的形式。应用于车辆驱动时，第一转子与车辆驱动轴相连；第二转子与发动机输出轴相连；第二定子与第二转子产生电磁作用，把发动机动力传递到第一转子上。并且，无论两个转子的转速关系如何，都可以有效的完成发动机的动力通过第二转子向第一转子的传递。第一定子与第一转子产生电磁作用，补充发动机动力的不足，辅助驱动车辆。总之，这种新型电机在功能上与现有双机械端口电机完成相同。

本发明专利提出的双机械端口电机的两个定子和两个转子都是盘式结构，两个定子在外侧，两个转子在两个定子里侧。