一種e形齒雙轉子磁通切換型永磁電的製造方法
2023-09-17 10:38:00
一種e形齒雙轉子磁通切換型永磁電的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機，包括外定子、中間轉子及內轉子，中間轉子與內轉子及外定子之間均存在氣隙，中間轉子為雙凸極結構，外定子及內轉子均包括若干E形導磁鐵心、永磁體及電樞繞組，E形導磁鐵心的兩端及中部均設有鐵心齒，永磁體夾持於相鄰兩個E形導磁鐵心一端的鐵心齒之間，電樞繞組纏繞於永磁體以及用於夾持所述永磁體的兩個鐵心齒上，相鄰兩個永磁體的充磁方向相反，內轉子套接於內轉子轉軸上，內轉子與內轉子轉軸之間設有隔磁套，電樞繞組由多相對稱分布的集中式繞組組成，各相電樞繞組的結構相同。本實用新型可以有效的減少永磁的用量，電機的可靠性高。
【專利說明】一種E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電機領域，涉及一種永磁電機，具體涉及一種E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機。
【背景技術】
[0002]當前全球面臨著環境惡化，石油日益緊缺，而內燃機汽車是造成這一危害的重要原因之一。為提高人類的生存環境，減小石油短缺的壓力，節能和減排是未來汽車技術發展的趨勢，混合動力電動汽車以其高效低排放等優點成為發展方向之一。
[0003]目前最具影響力的混合動力系統是混聯式混合動力系統，是將兩臺電機通過行星齒輪和發動機相聯的結構，實現蓄電池組和內燃機兩組能源的速度、轉矩耦合及分配，以使系統工作在高效區。但是採用行星齒輪的傳動裝置存在噪音、效率、可靠性、價格等方面的不足，且均需長期定時維護。近年來，研究人員提出了基於雙轉子電機的電控無級變速傳動裝置，省去了行星齒輪機構，使結構更加簡單、緊湊。這種電控無級變速傳動裝置實際上是由兩臺電機集合而成的能量轉換器，集成之後的電機含有三個部件:一個定子和兩個轉子，每個轉子各有一個獨立的輸出軸，分別連接發動機和驅動軸，而兩臺電機分別用來調節發動機和驅動軸之間的轉速差和轉矩差，從而實現發動機轉速和轉矩的同時控制，這樣發動機可以同時工作在最佳速度和最佳轉矩點，即高效率和低排放的狀態，使混合動力車輛在多種負載路況下保持內燃機工作在高效和最佳燃油經濟狀態，因此基於雙轉子電機的電控無級變速傳動裝置逐漸成為混合動力汽車的研究熱點。永磁電機以高功率密度的優勢再加上永磁材料的價格日趨合理，使得永磁式雙轉子電機在混合動力汽車中的應用日益廣泛。
[0004]目前，主流的永磁式雙轉子電機為外定子與內轉子均嵌有繞組，中間轉子貼裝永磁體的結構。然而，中間轉子內外均貼裝永磁體，會帶來永磁體散熱困難以及機械強度減弱的弊端。
[0005]定子永磁式雙轉子磁通切換電機結合了常規型磁通切換永磁電機的結構特點，將永磁體內置於定子和內轉子中，使中間轉子上既無永磁體也無繞組，散熱要求低且機械強度加強。但是根據磁通切換永磁電機的研究結果，將永磁體置於外定子和內轉子中會增加永磁體的用量，提高成本，並減少了槽面積，進而限制了轉矩密度；更多的永磁體用量也會增加永磁體上的渦流損耗。因此，定子永磁式雙轉子電機設計的一個關鍵技術就是保證性能的前提下減少永磁體用量。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供了一種E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機，該電機中永磁體的用量少。
[0007]為達到上述目的，本實用新型所述的E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機包括外定子、內轉子轉軸、中間轉子及內轉子，中間轉子與內轉子及外定子之間均存在氣隙，中間轉子為雙凸極結構，外定子及內轉子均包括若干E形導磁鐵心、永磁體及電樞繞組，E形導磁鐵心的兩端及中部均設有鐵心齒，永磁體夾持於相鄰兩個E形導磁鐵心一端的鐵心齒之間，電樞繞組纏繞於永磁體以及用於夾持所述永磁體的兩個鐵心齒上，相鄰兩個永磁體的充磁方向相反，內轉子套接於內轉子轉軸上，內轉子與內轉子轉軸之間設有隔磁套，電樞繞組由多相對稱分布的集中式繞組組成，各相電樞繞組的結構相同。
[0008]所述電樞繞組為三相集中式繞組，每相電樞繞組均包含2個線圈，各相電樞繞組在空間位置上互差60°。
[0009]所述E形導磁鐵心中部的鐵心齒上纏繞有勵磁繞組線圈。
[0010]所述中間轉子為直槽結構或斜槽結構。
[0011]所述外定子及內轉子均包括6個E形導磁鐵心。
[0012]本實用新型具有以下有益效果:
[0013]本實用新型所述的E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機包括外定子、中間轉子及內轉子，外定子及內轉子包括若干E形導磁鐵心、永磁體及電樞繞組，永磁體夾持於相鄰兩個E形導磁鐵心一端的鐵心齒之間，電樞繞組纏繞於永磁體以及用於夾持所述永磁體的兩個鐵心齒上，E形導磁鐵心中部的鐵心齒不嵌放永磁體，從而有效的減少永磁體的用量。所述電樞繞組由多相對稱分布的集中式繞組組成，繞制和嵌裝簡單、繞組端部較短、銅損較低，有利於提高電機的工作效率。本實用新型具有永磁體勵磁和電勵磁兩種方式，當一種勵磁方式出現故障時，另一種勵磁方式能保證電機正常運行，從而提高電機的可靠性。另外，利用電勵磁磁場對永磁體勵磁磁場進行增磁或去磁，增磁有利於提高轉矩，去磁有利於提高轉速範圍，中間轉子上既無永磁體也無繞組，有利於電機的散熱及高速運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0015]圖2為本實用新型中E形導磁鐵心6中部的鐵心齒上沒有纏繞勵磁繞組線圈7時的結構不意圖；
[0016]圖3為本實用新型中E形導磁鐵心6中部的鐵心齒上纏繞有勵磁繞組線圈7時的結構示意圖；
[0017]圖4為本實用新型中外定子1內永磁體4單獨作用下的磁力線分布；
[0018]圖5為本實用新型中內轉子3內永磁體4單獨作用下的磁力線分布；
[0019]圖6為本實用新型中內轉子3和外定子1中的永磁體4 一起作用下的磁力線分布。
[0020]其中，1為外定子、2為中間轉子、3為內轉子、4為永磁體、5為電樞繞組、6為E形導磁鐵心、7為勵磁繞組線圈、8為隔磁套、9為內轉子轉軸。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
[0022]參考圖1、圖2及圖3，本實用新型所述的E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機包括外定子1、內轉子轉軸9、中間轉子2及內轉子3，中間轉子2與內轉子3及外定子1之間均存在氣隙，中間轉子2為雙凸極結構，外定子1及內轉子3均包括若干E形導磁鐵心6、永磁體4及電樞繞組5，E形導磁鐵心6的兩端及中部均設有鐵心齒，永磁體4夾持於相鄰兩個E形導磁鐵心6 —端的鐵心齒之間，電樞繞組5纏繞於永磁體4以及用於夾持所述永磁體4的兩個鐵心齒上，相鄰兩個永磁體4的充磁方向相反，內轉子3套接於內轉子轉軸9上，內轉子3與內轉子轉軸之間設有隔磁套8，電樞繞組5由多相對稱分布的集中式繞組組成，各相電樞繞組5的結構相同。
[0023]需要說明的是，所述電樞繞組5為三相集中式繞組，每相電樞繞組5均包含2個線圈，各相電樞繞組5在空間位置上互差60°，外定子1及內轉子3均包括6個E形導磁鐵心6，工作過程中，內轉子轉軸9通過水冷或油冷對內轉子3進行冷卻。
[0024]所述中間轉子2為直槽結構或斜槽結構，一般情況下採用直槽結構，當諧波引起的轉矩脈動和噪聲較為嚴重時採用斜槽結構。
[0025]本實用新型與常規的定子永磁式雙轉子磁通切換電機相比，E形導磁鐵心6中部的鐵心齒不嵌放永磁體4，可以有效減少永磁體4的用量。另外，當外定子1和內轉子3內的E形導磁鐵心6中部的鐵心齒不繞勵磁繞組線圈7時，由永磁體4單獨提供勵磁磁場；當外定子1和內轉子3內的E形導磁鐵心6中部的鐵心齒纏繞勵磁繞組線圈7時，則由永磁體4和勵磁繞組線圈7共同提供勵磁磁場，通過調節電勵磁電流的大小調節合成磁場。
[0026]另外，外定子1極數/中間轉子2極數/內轉子3極數的配合根據需要可自由組合，單個繞組線圈產生的反電勢波形是非對稱性的，需要通過定子極數/中間轉子2極數/內轉子3極數的合理配合來降低，而且，極數相互配合也能提高電機的轉矩密度，這對於混合動力電動汽車的動力系統是十分有利的，因此，通過對外定子1/中間轉子2/內轉子3極數的配合、主要設計參數的全局優化，在銅損固定的情況下，實現反電勢波形平衡對稱和轉矩密度最大。
[0027]實施例一
[0028]本實施例以一臺三相定子6極/中間轉子10極/內轉子6極的E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機為例，參考圖1，所述E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機包括外定子1、中間轉子2和內轉子3，中間轉子2為雙凸極結構，中間轉子2與外定子1和內轉子3之間均有氣隙，外定子1和內轉子3都由6個E形導磁鐵心、6個永磁體4和6個電樞繞組5組成，E形導磁鐵心6的兩端及中部均設有鐵心齒,永磁體4夾持於相鄰兩個E形導磁鐵心6 —端的鐵心齒之間，切向充磁，且相鄰兩塊永磁體4充磁方向相反；6個電樞繞組5按照A-B-C的相序分別裝配在嵌放有永磁體4的6個鐵心齒上，組成三相對稱分布的集中式繞組，每相電樞繞組5包含2個線圈，E形導磁鐵心6中部的鐵心齒不繞電樞繞組5，僅由永磁體4提供勵磁磁場。
[0029]參考圖4、圖5及圖6，本實用新型的磁力線分布遵循「最小磁阻原則」。外定子1永磁體4單獨作用時，流經內轉子3的磁力線很少；內轉子3子永磁體4單獨作用時，流經外定子1的磁力線很少，說明內外電機電磁場耦合程度很小，有利於實現內外電機的獨立控制，滿足混合動力汽車多種工況運行的要求。
【權利要求】
1.一種E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機，其特徵在於，包括外定子(I)、內轉子轉軸(9)、中間轉子(2)及內轉子(3)，中間轉子⑵與內轉子(3)及外定子⑴之間均存在氣隙，中間轉子(2)為雙凸極結構，外定子(I)及內轉子(3)均包括若干E形導磁鐵心￠)、永磁體(4)及電樞繞組(5)，E形導磁鐵心￠)的兩端及中部均設有鐵心齒，永磁體(4)夾持於相鄰兩個E形導磁鐵心(6) —端的鐵心齒之間，電樞繞組(5)纏繞於永磁體⑷以及用於夾持所述永磁體(4)的兩個鐵心齒上，相鄰兩個永磁體(4)的充磁方向相反，內轉子(3)套接於內轉子轉軸(9)上，內轉子(3)與內轉子轉軸之間設有隔磁套(8)，電樞繞組(5)由多相對稱分布的集中式繞組組成，各相電樞繞組(5)的結構相同。
2.根據權利要求1所述的E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機，其特徵在於，所述電樞繞組(5)為三相集中式繞組，每相電樞繞組(5)均包含2個線圈，各相電樞繞組(5)在空間位置上互差60°。
3.根據權利要求1所述的E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機，其特徵在於，所述E形導磁鐵心￠)中部的鐵心齒上纏繞有勵磁繞組線圈(7)。
4.根據權利要求1所述的E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機，其特徵在於，所述中間轉子(2)為直槽結構或斜槽結構。
5.根據權利要求1所述的E形齒雙轉子磁通切換型永磁電機，其特徵在於，所述外定子(I)及內轉子⑶均包括6個E形導磁鐵心(6)。
【文檔編號】H02K16/02GK204046376SQ201420422375
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】趙南南, 楊前, 張明慧 申請人:西安建築科技大學