[发明专利]一种径向磁场调制式无刷双定子-双转子电机

说明书

本发明公开了一种径向磁场调制式无刷双定子‑双转子电机，它由内向外依次为内定子（4）、调制环转子（5）、永磁转子（3）和外定子（2），内定子（4）与调制环转子（5）间为第一气隙（12），调制环转子（5）与永磁转子（3）间为第二气隙（11），永磁转子和外定子间为第三气隙（10）；外定子（2）与外层永磁体（3‑1）构成永磁同步外电机（8）；内定子（4）、调制环转子（5）与内层永磁体（3‑2）构成磁场调制式内电机（9）。本发明的优点是：电机无电刷、滑环结构，提高了电机工作的可靠性，同时有利于绕组散热和提高转子动平衡性能，增加了工作效率；提高了电机的功率密度、转矩密度、最大功率和最大转矩输出能力。

技术领域

本发明属于混合动力汽车领域，具体涉及一种径向磁场调制式无刷双定子-双转子电机。

背景技术

混合动力车的内燃机因受到负载工况的影响而频繁改变工作点，并非持续工作在高效率点，使发动机工作效率较低，耗能较多，使用复合结构双转子电机能够解决了这一问题。

复合结构双转子电机采用有刷式电机结构，即用电刷、滑环机构给旋转的绕组馈电，引起旋转的内转子绕组发热严重、系统的可靠性降低，且带绕组的旋转部件动平衡难以保证，制约了复合结构双转子电机在混合动力系统中的应用。因此，复合结构双转子电机的无刷化成为了该领域的研究热点。

中国专利文献ZL 201010274160.7于 2011年公开了一种磁场调制型无刷复合结构永磁同步电机，采用两台电机左右布置以实现电机无刷化：第一定子、调制环与第一永磁转子构成无刷双转子电机；第二定子与第二永磁转子组成第二电机。调制环转子与内燃机相连，作为机械输入端口，第二电机的永磁转子与混合动力车主减速器相连，作为机械输出端口。该电机转子上无绕组，易于冷却。但该专利存在的问题是：整个电机装置由两台电机级联而成，质量体积较大，不利于整车安装，又降低了整个装置的功率密度，控制过程较复杂；结构繁琐，对加工工艺要求很高，且在两台电机间进行能量传递会损失一部分效率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种径向磁场调制式无刷双定子-双转子电机，该电机无电刷、滑环结构，提高电机工作的可靠性，同时有利于绕组散热和提高转子动平衡性能，增加工作效率；提高电机的功率密度、转矩密度、最大功率和最大转矩输出能力，适用于机电能量变换形式繁多的混合动力车中作为动力合成与分配装置。

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，它包括电机壳，在电机壳内部，由内向外依次为内定子、调制环转子、永磁转子和外定子，内定子与调制环转子间为第一气隙，调制环转子与永磁转子间为第二气隙，永磁转子和外定子间为第三气隙；内定子用固定铁块连接固定在电机壳上，内定子的槽中嵌放双层三相集中电枢绕组，为P个极；外定子的槽中放置单层三相分布电枢绕组，为Q个极；永磁转子上的外层永磁体和内层永磁体为表贴式结构，沿径向内、外层为同向充磁，并且相邻永磁体充磁方向相反；调制环转子由N块导磁块和N块非导磁块间隔构成；内定子极数P+外定子极数Q=调制环转子导磁块数N+非导磁块数N，外定子与外层永磁体构成永磁同步外电机；内定子、调制环转子与内层永磁体构成磁场调制式内电机。

本发明的技术效果是：

1、本发明采用同一径向结构的双定子和双转子，且其中一个转子采用调制环结构。两个定子槽中均放置独立的电枢绕组，通过增加定子或转子的数量，气隙由一层变为多层，使两套定子绕组上的有功电流所产生的电磁转矩共同作用于输出转子上，提高了径向结构的空间利用率，相当于两个电机合成的性能，提高了电机功率密度和转矩密度，同时该电机的最大功率和最大转矩输出能力也有所提高。