[发明专利]电机及电机的操作方法

说明书

一种电机，包括：第一转子，第一转子产生具有第一数量的极对的第一磁场；第二转子，包括多个极片，所述多个极片设置成调制第一磁场以产生具有第二数量的极对的第二磁场；定子，包括一个或多个绕组，所述绕组设置成产生具有第一数量的极对和第二数量的极对的第三磁场；其中，第三磁场与第一数量的极对及第二数量的极对的相互作用改变第一转子和第二转子之间的扭矩比。

技术领域

本公开涉及电机和电机的操作方法。电机的实施例中包括磁性齿轮传动构件。

背景技术

绝大多数齿轮传动方案已使用机械传动装置，但是对于能够向现有机械装置传递高扭矩的更小、更轻、更有效和更经济的传动方案的兴趣和需求不断增大。磁性齿轮传动装置是其中的解决方案之一。

磁性齿轮利用磁场在没有机械接触的情况下传递扭矩。在一种形式中，磁性齿轮具有三个主要部件，所有三个部件相对于彼此旋转。在一种现有的布置中，三个部件中在径向上位于内部的一个产生具有第一数量的极对的第一磁场。三个部件中在径向上位于外部的一个产生具有第二数量的极对的第二磁场。三个部件中在径向上位于中间的一个其自身不产生磁场。相反，它具有由非磁性和非导电性结构支撑的多个铁磁极片。该第三部件在第一部件和第二部件之间起到磁路的无源部分(passive part)的作用。极片(pole piece)的作用是调制第一磁场和第二磁场，以使它们以齿轮方式相互作用。因此，可以通过类似于行星机械齿轮装置的方式以齿轮方式在三个部件之间传递扭矩。

其他形式的磁性齿轮传动装置包括具有两个永磁体部件和调制环部件的从动齿轮；具有缠绕在磁齿轮上的定子的电动发电机；具有旋转的永磁转子、旋转的调制转子以及磁铁及绕组的静态阵列的具有集成齿轮的电动发电机；具有三个转子的可变磁性齿轮，其中两个具有永磁体阵列，一个为调制转子，以及一个用于控制其中一个转子的旋转的定子绕组；和/或具有一个永磁转子，调制转子和可以与调制磁场耦合并控制转速和基于此控制转速的传动比的定子绕组的可变磁齿轮。

图1示出了磁性齿轮100的示例。在该示例中，外部部件110具有实际上用作电动发电机的定子的一组绕组115。这种布置与发动(motoring)或发电模式的操作一起允许传递齿轮扭矩，并结合了磁性齿轮和典型电机的功能。在这种情况下，第一磁场是由内部部件130上的永磁体135产生。第二磁场由在外部部件110上的绕组115中流动的电流产生。如前所述，第三部件120具有多个铁磁极片125。第三部件120调制第一和第二磁场使得它们以齿轮方式相互作用。因此，可以在三个部件110、120、130中的任两个之间以齿轮方式传递扭矩，或者以类似于行星机械齿轮布置(epicyclic mechanical gear arrangement)的方式在所有三个部件之间传递扭矩。以类似于行星机械齿轮布置的方式，可以通过改变第二磁场旋转的速度来改变部件110、120、130之间的速度比。通过改变在外部部件110上的绕组115中流动的电流的频率来改变第二磁场旋转的速度。因此，可以利用可变速度比在所有三个部件110、120、130之间以齿轮方式传递扭矩。

图1所示的磁性传动装置可用于“混合型”的电动混合动力车辆。在中高速行驶过程中，混合型电动混合动力车辆的来自车辆发动机的机械动力补充车辆的储能系统。这与仅在电池达到充电阈值的最小状态时来自发动机的机械动力补充储能系统的电功率的其他类型的电动混合动力车辆不同。

在混合型电动混合动力车辆中，内部部件130通常向车轮传输机械动力和从车轮输出机械动力。中间部件120通常从车辆发动机输出机械动力；并且外部部件110是静止的并且通常将电功率传输到车辆的储能系统和从车辆的储能系统输出电功率。

有利地，可以按照上述方式对内部部件130和中间部件120之间的速度比进行控制，以便提供无级变速器(CVT)。因为内部部件的速度(即车轮的输出)基本上与中间部件的速度(即来自发动机的输入)分离，发动机可以在最有效的工作点自由运行。因此，混合动力车辆可以满足车轮速度要求，而不需要将发动机工作点从其最有效的区域移开。