一種雙機(jī)械端口雙電端口永磁電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于永磁電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種雙機(jī)械端口雙電端口永磁電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 混合電動(dòng)汽車(chē)是指有兩種或兩種以上的儲(chǔ)能器、能源或轉(zhuǎn)換器作為驅(qū)動(dòng)能源，并 且其中至少有一種能為混合電動(dòng)汽車(chē)提供驅(qū)動(dòng)能源?，F(xiàn)有的混合電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)主要是 以豐田Prius作為代表的基于行星齒輪完成內(nèi)燃機(jī)和車(chē)輪負(fù)載之間轉(zhuǎn)速解耦的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 通過(guò)一套電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)與行星齒輪配合，內(nèi)燃機(jī)與車(chē)輪負(fù)載之間的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)解耦。通 過(guò)另一套電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)作用，內(nèi)燃機(jī)和車(chē)輪之間的轉(zhuǎn)矩也得以解耦。在實(shí)現(xiàn) 了內(nèi)燃機(jī)和負(fù)載同時(shí)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩解耦后，內(nèi)燃機(jī)始終工作在最大效率工作點(diǎn)上并且不影響 車(chē)輪負(fù)載運(yùn)行。該系統(tǒng)大大提高了內(nèi)燃機(jī)的工作效率，降低了車(chē)輛油耗與尾氣的排放量。上 述系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成熟，但由于行星齒輪屬于純機(jī)械裝置，其結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)將不可避免的帶來(lái)機(jī) 械傳動(dòng)損耗、振動(dòng)噪聲、磨損以及維護(hù)的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種雙機(jī)械端口雙電端口永 磁電機(jī)，其目的在于提出一種既能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速解耦，又能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩解耦的電機(jī)，由此解決電機(jī) 的磨損以及維護(hù)的技術(shù)問(wèn)題，能夠顯著地提高電機(jī)的使用效率。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種雙機(jī)械端口雙電端口永磁 電機(jī)，其特征在于，該永磁電機(jī)包括雙定子、永磁轉(zhuǎn)子以及調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子，其中所述調(diào)整環(huán)轉(zhuǎn) 子、所述永磁轉(zhuǎn)子及定子I組合成磁場(chǎng)調(diào)制永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)，所述永磁轉(zhuǎn)子與所述定子II 組合成永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)。
[0005] 進(jìn)一步地，所述雙定子分別外接兩個(gè)獨(dú)立的電端口，所述調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子與所述電動(dòng) 汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)相連，所述永磁轉(zhuǎn)子與所述負(fù)載相連。
[0006] 進(jìn)一步地，所述定子I電樞磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)為p，所述調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁塊單元數(shù)為q， 所述永磁轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)為n，則q = p+n。
[0007] 進(jìn)一步地，所述定子I的電樞磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速Ω i，所述調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的電樞磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 為Ω2，所述永磁轉(zhuǎn)子的電樞磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為Ω3，所述定子II內(nèi)電樞磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為Ω4，則
[0008] 進(jìn)一步地，所述定子I的電磁轉(zhuǎn)矩為?\，所述調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩為Τ2，所述永 磁轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩為Τ3,則
[0009] 總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子 的磁場(chǎng)調(diào)制作用，定子I電樞磁場(chǎng)在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生了極對(duì)數(shù)不等于定子I 電樞磁場(chǎng)的氣隙磁場(chǎng)。由磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)的運(yùn)行原理可知，定子I的電樞磁場(chǎng)、永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 和調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速存在代數(shù)關(guān)系。在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速固定的條件下，改變定子I內(nèi)電磁 樞場(chǎng)的轉(zhuǎn)速可以改變永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間的解耦。在混 合電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合中，由于內(nèi)燃機(jī)最佳工作區(qū)域很窄，為了保證內(nèi)燃機(jī)始終工作在最佳 工作點(diǎn)，內(nèi)燃機(jī)的軸承可與調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子相連并保持在最佳轉(zhuǎn)速不變，車(chē)輪負(fù)載與永磁轉(zhuǎn)子 相連且轉(zhuǎn)速可通過(guò)改變定子I內(nèi)電磁樞場(chǎng)的轉(zhuǎn)速的方式調(diào)節(jié)，此時(shí)即實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)和車(chē) 輪負(fù)載的轉(zhuǎn)速解耦。
[0010] 轉(zhuǎn)矩解耦利用的是永磁轉(zhuǎn)子和定子II之間的相互作用。永磁轉(zhuǎn)子和定子II的組 合可以看成一個(gè)普通的永磁同步電機(jī)。通過(guò)改變定子II中的定子繞組中通入電流的情況， 可調(diào)節(jié)整個(gè)永磁同步電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，則可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和車(chē)輪負(fù)載轉(zhuǎn)矩之間的解 耦，由此可以顯著地提高電機(jī)的使用效率。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙機(jī)械端口 -雙電端口軸向磁通電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖（以調(diào)制 電機(jī)為6槽2極電機(jī)，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)電機(jī)為12槽10極電機(jī)為例）；
[0012] 圖2為按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙機(jī)械端口-雙電端口徑向磁通電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；
[0013] 圖3為按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙機(jī)械端口-雙電端口軸向磁通電機(jī)的外部裝置示意圖 (帶箭頭細(xì)線表示電路，無(wú)箭頭粗線表示機(jī)械連接）。
[0014] 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：
[0015] 1一定子I 2-調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子3-永磁轉(zhuǎn)子4一定子II
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0017] 下面結(jié)合附圖，具體說(shuō)明該電機(jī)的特點(diǎn)及工作原理。
[0018] 以圖2徑向結(jié)構(gòu)為例，從內(nèi)到外共4層依次為定子I 1、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子2、永磁轉(zhuǎn)子3 和定子II 4,其中定子I 1和定子II 4分別外接兩個(gè)獨(dú)立的電端口；調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子2直接和內(nèi) 燃機(jī)連接，同步旋轉(zhuǎn)；永磁轉(zhuǎn)子3則直接和負(fù)載連接，同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然該種結(jié)構(gòu)也同樣適用 于軸向磁通電機(jī)，如圖1所示，并且如圖3所示，展示了按照本發(fā)明的按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的電 機(jī)的使用示意圖，出除了上述雙定子，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子等的連接的結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)定 子還通過(guò)逆變器與蓄電池相連。
[0019] 該雙機(jī)械端口 -雙電端口電機(jī)可看成由一磁場(chǎng)調(diào)制永磁電機(jī)與一永磁同步電機(jī) 組合而成的電機(jī)拓?fù)?。其中，定子I 1，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子2和永磁轉(zhuǎn)子3構(gòu)成了磁場(chǎng)調(diào)制永磁電 機(jī)，永磁轉(zhuǎn)子3和定子II 4構(gòu)成了永磁同步電機(jī)。對(duì)于磁場(chǎng)調(diào)制永磁電機(jī)來(lái)說(shuō)，假定定子 I 1電樞磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)為P，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子2導(dǎo)磁塊單元數(shù)為q，永磁轉(zhuǎn)子3磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)為n，則 這三個(gè)量滿(mǎn)足如下關(guān)系：
[0020] q = p+n (1)
[0021] 由此可知，在選擇極對(duì)數(shù)時(shí)，只要滿(mǎn)足定子I 1電樞磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)與永磁轉(zhuǎn)子3磁 場(chǎng)極對(duì)數(shù)之和等于調(diào)制塊數(shù)即可，定子I 1電樞磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)與永磁轉(zhuǎn)子3磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)無(wú)需 相同，由此種設(shè)置則可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)調(diào)制。
[0022] 假定定子I 1電樞磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)速和永