專利名稱：雙聯永磁同步電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及永磁同步電機，具體為 一種雙聯永磁同步電機。
(二)
背景技術：
由于能源緊缺，油價不斷攀升，純燃油發動機驅動油耗大、污染大成為 關注焦點，原因與其發動機不便調整工作點、效率低有關，各國都加快了電 動車的研究。
多年的研究發現純電動車存在很多問題，主要是目前的蓄電池性能不能 滿足驅動車輛的要求。蓄電池的能積比與汽油相比相差甚遠，重量為一噸的
充滿電的蓄電池所具有的能量還不及發動機燃燒30公斤汽油輸出的能量大， 因此純電動車的續航能力都很有限。此外是充電時間長，轉換效率低，100 焦耳的電能量充入蓄電池，蓄電池能放出來的電能量不到40焦耳。快速充電 用時雖短，但蓄電池效率更加降低。特別是蓄電池反復充電的次數有限，使 用時間越長，其容量越低， 一般很快就報廢了，大量的廢舊電池將又造成環 境污染。
目前研究表明油電混合動力車是比較現實可行的節能車，因此研究的重 點轉移到油電混合動力車。這種車配備了燃油發動機和蓄電池，同時還有發 電機和電動機。設計原理是通過發動機、發電機/電動機、蓄電池參與調節發 動機的工作點，使發動機的轉速和扭矩匹配在其最佳效率曲線上，從而使燃 油發動機間歇或持續高效運行以實現消耗等量燃油獲得更大的動能。通常的 方法是根據車輛行駛狀況的需要，將燃油發動機的產生的機械動能一部分輸 出給驅動軸、使之獲得一定的轉矩和轉速，其余的動能則用于驅動發電機發 電存貯于蓄電池，當特定地段或蓄電池電量飽和時，蓄電池帶動電動機驅動 車輛行駛。也可使燃油發動機間歇運行于高效率狀態，其動能由發電機轉為 電能直接傳遞給電動機或存儲于蓄電池，電動機驅動汽車運行。這樣，燃油 發動機的運行效率有所提高。
現有油電混合動力車的動力結構方案有串聯式、并聯式和串并聯混合式。 雖然實現了不同程度的節能，但現有的動力結構均存在一定的局限性，直接影響整車制造成本和節能效果。目前的油電混合動力車的動力結構難以滿足 進一步改進性能和實用的要求。
永磁同步伺服電機的特點是效率高、體積小， 一臺20KW左右的電機在
100%滿載率下的效率可達93%， 20%滿載率下的效率達81%，并可由四象 限驅動器控制切換到發電或電動的不同工作狀態，若對其進行組合、改造， 與發動機配合應用于油電混合動力車中，有可能達到既便于調整發動機工作 點、改進傳遞效率，又便于簡化結構和降低重量，實現進一步節能的目的。

發明內容
本發明的目的是設計一種全新的雙聯永磁同步電機，這種電機基于永磁 同步電機工作原理，但具有兩個轉子、兩個軸、兩套繞組和兩個獨立磁路， 構成的兩個分電機功率可合可分。
本發明設計的雙聯永磁同步電機包括A電機和B電機，A電機包括外轉
子和內轉子，外轉子和內轉子其一嵌有永磁磁極，另一為繞制在鐵芯上的繞 組，嵌有永磁磁極的為另一個提供磁場。外轉子的軸是雙聯電機的輸入軸， 內轉子的軸是雙聯電機輸出軸。B電機包括轉子和定子，定子固定于機殼， 轉子和定子其一嵌有永磁磁極，另一個為繞制在鐵芯上的繞組，嵌有永磁磁 極的為另一個提供磁場。轉子與A電機內轉子同軸。輸出軸上安裝輸出齒輪， 輸出齒輪與外部負載連接。
本雙聯電機的A、 B電機均可四象限運行，當A、 B電機各配裝伺服驅動 裝置，按運行要求分別對A、 B電機的繞組加載不同的電流矢量，即可控制A、 B電機分別工作于發電機或電動機狀態。
雙聯電機A電機外轉子的軸與發動機連接，外轉子可與發動機軸直連。
A電機內轉子或外轉子的繞組經安裝在內轉子或外轉子軸上的滑環與A 伺服驅動器連接；B電機定子繞組直接與B伺服驅動器連接，或者轉子繞組 經安裝在轉子軸上的滑環與B伺服驅動器連接，A、 B伺服驅動器均與公共母 線連接，A、 B電機分別通過其伺服驅動器吸收電能或輸出電能。
發動機運行的情況下，本電機外轉子在與其直連的外部發動機的機械動 能驅動下轉動，A伺服驅動器對A電機的內轉子或外轉子的繞組加載電流矢 量，對A電機進行扭矩伺服控制，使得A電機內外轉子之間產生電磁作用力， 對發動機施加負載扭矩。A電機內轉子同時受到發動機軸的反作用力，該反 作用力通過輸出齒輪傳遞到外部負載、直接對外做功，此輸出的功率為透過功率，即發動機的功率直接傳遞到負載側。沿著發動機的轉動方向，如果內 轉子轉動速度低于外轉子的轉速，則A電機處于發電機狀態運行；如果內轉 子轉動速度高于外轉子的轉速，則A電機處于電動機狀態運行，它由A伺服 驅動器吸取的電能轉換為內轉子的動能，與發動機透過來的能量一起送至輸
出軸。與此同時，與A電機內轉子共軸的B電機的轉子也隨之轉動，B伺服 驅動器對B電機的定子或轉子的繞組加載電流矢量對B電機進行伺服控制， 當B電機轉子得到的扭矩方向與轉子旋轉方向相同，B電機從外部吸取電能 工作于電動機狀態，其轉子轉動的動能也通過輸出齒輪對外部負載做功；反 之當B電機的定子或轉子的繞組得到的電流矢量使其轉子得到的扭矩方向與 其旋轉方向相反，則B電機處于發電機狀態運行，將輸出軸上的機械能量轉 變為電能。
本發明雙聯永磁同步電機的優點為1、本雙聯永磁電機配裝伺服驅動裝 置后，伺服驅動裝置根據運行要求對雙聯電機的A、 B電機加載不同的扭矩， 本雙聯電機即可按功率透過、發電儲能、用電做功、制動回饋電能的新型動 力傳遞方法運行；2、本雙聯電機可對發動機加載適當扭矩，使發動機工作于 最佳效率曲線上，消耗等量燃油獲得更大的動能；3、本雙聯電機結構緊湊， 適用于油電混合動力電動車；4、本雙聯電機二電機的磁場相互獨立，因此兩 電機的控制互不干擾；5、結構簡單，便于加工，成本低，適合于推廣應用。
(四)


圖l為本雙聯永磁同歩電機實施例結構示意圖。
1、發動機，2、發動機軸即輸入軸，3、外轉子，4、內轉子，5、滑環， 6、 A伺服驅動器，7、輸出齒輪，8、輸出軸，9、轉子，10、定子，11、 B
伺服驅動器
具體實施方式
本發明設計的雙聯永磁同步電機實施例結構如圖1所示，包括A電機和
B電機，A電機包括外轉子3和內轉子4。外轉子3內嵌永磁磁極，為內轉子 4提供磁場。外轉子3與發動機1的軸直連，即發動機1的軸即為本電機的 輸入軸2。發動機1通常為燃油發動機，也可為燃氣發動機。內轉子4的軸 為本雙聯電機輸出軸8，其上安裝輸出齒輪7，輸出齒輪7連接外負載。內轉 子4軸上安裝有與其繞組連接的滑環5，通過滑環5內轉子4繞組與A伺服驅動器6相連。B電機包括定子10和其內的轉子9，定子10為固定的線圈繞 組，直接與B伺服驅動器11相連。轉子9表面嵌有永磁磁極。轉子9與A電 機內轉子4共軸。
A、 B電機各配裝伺服驅動裝置，A、 B伺服驅動裝置6、 ll通過公共母線 相連。按運行要求分別對A、 B電機的繞組加載不同的電流矢量，對二電機進 行扭矩控制，即可控制A、 B電機分別工作于發電機或電動機狀態，當二電機 工作于發電機狀態通過其伺服驅動器向公共母線輸出電能，工作于電動機則 通過其伺服驅動器由公共母線吸取電能。
所述輸出軸上的輸出齒輪7位于A電機內轉子4與B電機轉子9之間； 或者，B電機轉子9位于A電機內轉子4與輸出齒輪7之間。
權利要求
1、 一種雙聯永磁同步電機，其特征在于包括A電機和B電機，A電機包括外轉子(3)和內轉子(4)；外轉子(3)和內轉子(4)其一嵌有永磁磁極，另一為繞制在鐵芯上的繞組；外轉子(3)的軸為本雙聯電機輸入軸(2)，內轉子(4)的軸為本雙聯電機輸出軸(8)；B電機包括定子(10)和轉子(9)，定子(10)固定于機殼，定子(10)和轉子(9)其一嵌有永磁磁極，另一個為繞制在鐵芯上的繞組；轉子(9)與內轉子(4)同軸。
2、 根據權利要求l所述的雙聯永磁同步電機，其特征在于所述A電機外轉子(3)與發動機(1)軸直連。
3、 根據權利要求1或2所述的雙聯永磁同步電機，其特征在于A、 B電機各配裝伺服驅動器，A、 B伺服驅動器(6、 11)通過公共母線相 連；A電機內轉子(4)或外轉子(3)的繞組經安裝在內轉子(4)或外轉子(3) 軸上的滑環(5)與A伺服驅動器(6)連接；B電機定子(10)繞組直接與B 伺服驅動器(11)連接，或者轉子(9)繞組經安裝在轉子軸上的滑環與B伺服 驅動器(11)連接。
4、 根據權利要求1或2所述的雙聯永磁同步電機，其特征在于 所述輸出軸(8)上安裝與外負載連接的輸出齒輪(7)，輸出齒輪(7)位于A電機內轉子(4)與B電機轉子(9)之間；或者，B電機轉子(9)位于A 電機內轉子(4)與輸出齒輪(7)之間。
全文摘要
本雙聯永磁同步電機，包括兩個電機，A電機外轉子與發動機軸直連，內轉子軸為輸出軸，外轉子與內轉子其一安裝永磁磁極，另一為繞制在鐵芯上的繞組；B電機包括定子和轉子，定子固定于機殼，定子和轉子其一嵌有永磁磁極，另一個為繞制在鐵芯上的繞組；轉子與內轉子同軸。A電機外轉子與發動機同步轉動，當A電機的繞組得到電流矢量，對發動機施加負載扭矩。A電機內轉子則直接對外做功，將發動機的功率透過到負載側。A、B電機均可四象限運行，各配裝伺服驅動裝置根據運行要求對A、B電機分別加載不同的扭矩，本雙聯電機即可按功率透過、發電儲能、用電做功、制動回饋電能的新型動力傳遞方法運行；調節發動機工作于最佳效率點。
文檔編號H02K7/00GK101286682SQ20071004887
公開日2008年10月15日 申請日期2007年4月10日 優先權日2007年4月10日
發明者虹 呂 申請人:桂林吉星電子等平衡動力有限公司