一種雙機械端口雙電端口永磁電機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于永磁電機領域，更具體地，涉及一種雙機械端口雙電端口永磁電機。
【背景技術】
[0002] 混合電動汽車是指有兩種或兩種以上的儲能器、能源或轉換器作為驅動能源，并 且其中至少有一種能為混合電動汽車提供驅動能源。現有的混合電動汽車動力系統主要是 以豐田Prius作為代表的基于行星齒輪完成內燃機和車輪負載之間轉速解耦的驅動系統。 通過一套電動機/發電機與行星齒輪配合，內燃機與車輪負載之間的轉速可實現解耦。通 過另一套電動機/發電機的轉矩調節作用，內燃機和車輪之間的轉矩也得以解耦。在實現 了內燃機和負載同時的轉速轉矩解耦后，內燃機始終工作在最大效率工作點上并且不影響 車輪負載運行。該系統大大提高了內燃機的工作效率，降低了車輛油耗與尾氣的排放量。上 述系統已經發展成熟，但由于行星齒輪屬于純機械裝置，其結構運轉將不可避免的帶來機 械傳動損耗、振動噪聲、磨損以及維護的問題。

【發明內容】

[0003] 針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種雙機械端口雙電端口永 磁電機，其目的在于提出一種既能實現轉速解耦，又能實現轉矩解耦的電機，由此解決電機 的磨損以及維護的技術問題，能夠顯著地提高電機的使用效率。
[0004] 為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種雙機械端口雙電端口永磁 電機，其特征在于，該永磁電機包括雙定子、永磁轉子以及調制環轉子，其中所述調整環轉 子、所述永磁轉子及定子I組合成磁場調制永磁電機的結構，所述永磁轉子與所述定子II 組合成永磁電機結構。
[0005] 進一步地，所述雙定子分別外接兩個獨立的電端口，所述調制環轉子與所述電動 汽車的內燃機相連，所述永磁轉子與所述負載相連。
[0006] 進一步地，所述定子I電樞磁場極對數為p，所述調制環轉子導磁塊單元數為q， 所述永磁轉子磁場極對數為n，則q = p+n。
[0007] 進一步地，所述定子I的電樞磁場轉速Ω i，所述調制環轉子的電樞磁場轉速 為Ω2，所述永磁轉子的電樞磁場轉速為Ω3，所述定子II內電樞磁場的轉速為Ω4，則
[0008] 進一步地，所述定子I的電磁轉矩為?\，所述調制環轉子的電磁轉矩為Τ2，所述永 磁轉子的電磁轉矩為Τ3,則
[0009] 總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，由于調制環轉子 的磁場調制作用，定子I電樞磁場在調制環轉子和永磁轉子間產生了極對數不等于定子I 電樞磁場的氣隙磁場。由磁場調制電機的運行原理可知，定子I的電樞磁場、永磁轉子轉速 和調制環轉子的轉速存在代數關系。在調制環轉子轉速固定的條件下，改變定子I內電磁 樞場的轉速可以改變永磁轉子的轉速，實現調制環轉子與永磁轉子轉速之間的解耦。在混 合電動汽車驅動場合中，由于內燃機最佳工作區域很窄，為了保證內燃機始終工作在最佳 工作點，內燃機的軸承可與調制環轉子相連并保持在最佳轉速不變，車輪負載與永磁轉子 相連且轉速可通過改變定子I內電磁樞場的轉速的方式調節，此時即實現了內燃機和車 輪負載的轉速解耦。
[0010] 轉矩解耦利用的是永磁轉子和定子II之間的相互作用。永磁轉子和定子II的組 合可以看成一個普通的永磁同步電機。通過改變定子II中的定子繞組中通入電流的情況， 可調節整個永磁同步電機的輸出轉矩，則可實現內燃機輸出轉矩和車輪負載轉矩之間的解 耦，由此可以顯著地提高電機的使用效率。
【附圖說明】
[0011] 圖1為按照本發明實現的雙機械端口 -雙電端口軸向磁通電機的結構圖（以調制 電機為6槽2極電機，轉矩調節電機為12槽10極電機為例）；
[0012] 圖2為按照本發明實現的雙機械端口-雙電端口徑向磁通電機的結構圖；
[0013] 圖3為按照本發明實現的雙機械端口-雙電端口軸向磁通電機的外部裝置示意圖 (帶箭頭細線表示電路，無箭頭粗線表示機械連接）。
[0014] 在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：
[0015] 1一定子I 2-調制環轉子3-永磁轉子4一定子II
【具體實施方式】
[0016] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0017] 下面結合附圖，具體說明該電機的特點及工作原理。
[0018] 以圖2徑向結構為例，從內到外共4層依次為定子I 1、調制環轉子2、永磁轉子3 和定子II 4,其中定子I 1和定子II 4分別外接兩個獨立的電端口；調制環轉子2直接和內 燃機連接，同步旋轉；永磁轉子3則直接和負載連接，同步旋轉，當然該種結構也同樣適用 于軸向磁通電機，如圖1所示，并且如圖3所示，展示了按照本發明的按照本發明設計的電 機的使用示意圖，出除了上述雙定子，調制環轉子和永磁轉子等的連接的結構，其中兩個定 子還通過逆變器與蓄電池相連。
[0019] 該雙機械端口 -雙電端口電機可看成由一磁場調制永磁電機與一永磁同步電機 組合而成的電機拓撲。其中，定子I 1，調制環轉子2和永磁轉子3構成了磁場調制永磁電 機，永磁轉子3和定子II 4構成了永磁同步電機。對于磁場調制永磁電機來說，假定定子 I 1電樞磁場極對數為P，調制環轉子2導磁塊單元數為q，永磁轉子3磁場極對數為n，則 這三個量滿足如下關系：
[0020] q = p+n (1)
[0021] 由此可知，在選擇極對數時，只要滿足定子I 1電樞磁場的極對數與永磁轉子3磁 場極對數之和等于調制塊數即可，定子I 1電樞磁場極對數與永磁轉子3磁場極對數無需 相同，由此種設置則可實現磁場調制。
[0022] 假定定子I 1電樞磁場轉速、調制環轉子2轉速和永