中间调磁型径向集成式电气无级变速器制造技术

中间调磁型径向集成式电气无级变速器，属于混合动力汽车领域，本发明专利技术为解决现有混合动力汽车中的复合结构电机存在结构复杂、体积较大、集成度低的问题。本发明专利技术方案：调制环转子位于双绕组定子与永磁转子之间；调制环转子和双绕组定子之间存在径向气隙L1；调制环转子与永磁转子之间存在径向气隙L2；本发明专利技术具有两个独立的转轴，且两个轴的转矩转速完全独立，双绕组定子形成p

【技术实现步骤摘要】
中间调磁型径向集成式电气无级变速器
本专利技术属于混合动力汽车领域。
技术介绍
混合动力汽车是目前最具发展潜力和市场价值的新能源汽车。由于混合动力汽车能够很好的结合发动机技术和电驱动技术，因此混合动力汽车在燃油经济性和节能减排方面具有非常大的优势。混合动力技术中主要包括两种，一种是以机械行星齿轮为核心的机械式混合动力系统(如Prius系统)，一种是以复合结构电机为核心的纯电气式混合动力系统。行星齿轮是一种精密的机械部件，因此机械式混合动力系统不可避免地会出现振动、噪声、磨损和定期维护等问题。相比之下，复合结构电机不仅无上述问题，而且具有结构简单、易于控制的优势。复合结构电机中无刷复合结构电机方案具有更高的可靠性和实用价值，是该领域的热点研究方向。中国专利CN101938199B、CN101951088B和CN101924438B介绍了一类无刷复合电机方案，该类方案实际上是由一台无刷双转子电机和一个永磁同步电机串联构成的复合结构电机方案。尽管该方案实现了复合结构电机无刷化，但它也有结构复杂、体积较大、集成度低等缺点。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有混合动力汽车中的复合结构电机存在结构复杂、体积较大、集成度低的问题，提供了一种中间调磁型径向集成式电气无级变速器。本专利技术所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器包括机壳、双绕组定子、永磁转子、调制环转子、永磁转子输出轴和调制环转子输出轴；双绕组定子固定在机壳的内圆表面上，双绕组定子内部由外向内依次设置有调制环转子和永磁转子；永磁转子固定在永磁转子输出轴上，永磁转子输出轴的一端通过第二轴承和第四轴承与调制环转子转动连接，永磁转子输出轴的另一端从机壳的一个端盖伸出，且通过第一轴承与机壳转动连接；调制环转子位于双绕组定子与永磁转子之间，调制环转子输出轴的一端固定在调制环转子上，调制环转子输出轴的另一端从机壳的另一个端盖伸出，且通过第三轴承与机壳转动连接；调制环转子和双绕组定子之间存在径向气隙L1；调制环转子与永磁转子之间存在径向气隙L2；调制环转子输出轴和永磁转子输出轴的轴线重合；双绕组定子由定子铁心、第一定子绕组和第二定子绕组构成；第一定子绕组是一个m1相定子绕组，当第一定子绕组通有m1相交流电流时，会形成ps1极对数的旋转电枢磁场，m1、ps1为正整数；第二定子绕组是一个m2相定子绕组，当第二定子绕组通有m2相交流电流时，会形成ps2极对数的旋转电枢磁场，m2、ps2为正整数；永磁转子极对数为pPM，pPM为正整数；调制环转子由pm个导磁块、pm个非导磁块和转子支架构成，pm为正整数；转子支架外圆表面沿圆周方向交错设置导磁块和非导磁块；同时满足条件ps1＝|kpPM+jpm|和ps2＝kpPM，其中k是正整数，j是整数。优选地，导磁块选用软磁复合材料、硅钢片、实心铁或软磁铁氧体。优选地，永磁转子由永磁转子铁心和2pPM个永磁体单元构成，2pPM个永磁体单元沿圆周方向均匀分布排列，2pPM个永磁体单元固定在永磁转子铁心的外圆表面上，相邻两块永磁体单元的充磁方向相反。优选地，永磁转子由永磁转子铁心和2pPM个永磁体单元构成，2pPM个永磁体单元沿圆周方向均匀分布排列，永磁体单元嵌入到永磁转子铁心的外圆表面，相邻两块永磁体单元的充磁方向相反，永磁体单元的充磁方向为径向充磁或平行充磁。优选地，永磁转子由永磁转子铁心和2pPM个永磁体单元构成，2pPM个永磁体单元沿圆周方向均匀分布排列，永磁体单元嵌入到永磁转子铁心内，永磁体单元的横截面为矩形，2pPM个永磁体单元以永磁转子输出轴为中心在永磁转子铁心的内部放射状分布，永磁体单元的充磁方向为切向充磁。优选地，永磁体单元的横截面为矩形，2pPM个永磁体单元在永磁转子铁心的内部以永磁转子输出轴为中心均布，每相邻两个永磁体单元的夹角为360°/2pPM，永磁体单元的充磁方向为平行充磁。优选地，永磁转子由永磁转子铁心和2pPM个永磁体单元构成，2pPM个永磁体单元沿圆周方向均匀分布排列，每个永磁体单元由两块横截面为矩形的永磁体构成V字形结构，两块永磁体的充磁方向为分别垂直于V字形的两条边，且同时指向V字形的开口方向或同时背离V字形的开口方向，2pPM个V字形的永磁体单元以永磁转子输出轴为中心均布在永磁转子铁心的内部，V字形的开口沿径向朝外开口。优选地，永磁转子包括pPM个永磁体单元、pPM个铁心凸起单元和永磁转子铁心；pPM个永磁体单元和pPM个铁心凸起单元沿圆周方向均匀交错分布在永磁转子铁心上；pPM个永磁体单元的充磁方向相同。永磁体单元的充磁方向为径向充磁或平行充磁。铁心凸起单元和永磁转子铁心为硅钢片或实心铁构成的一体件。本专利技术的优点：本专利技术的中间调磁型径向集成式电气无级变速器具有两个独立的转轴，且两个轴的转矩转速完全独立，因此，本专利技术特别适合应用在电动汽车、风力发电、鱼雷推进等需要双转轴独立控制的场合。本专利技术属于无刷结构方案，方案中没有电刷滑环机构，相比于现有的有刷复合结构电机方案而言，本专利技术的效率、可靠性得到明显提升。同时相比于现有的无刷复合结构方案而言，本专利技术具有明显的结构简单、体积小、集成度高等优势。附图说明图1是实施例一所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器的结构示意图；图2是图1的A-A剖视图；图3是实施例二所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器的结构示意图；图4是图3的B-B剖视图；图5是实施例三所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器的结构示意图；图6是图5的C-C剖视图；图7是实施例四所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器的结构示意图；图8是图7的D-D剖视图；图9是实施例五所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器的结构示意图；图10是图9的E-E剖视图；图11是实施例六所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器的结构示意图；图12是图11的F-F剖视图；图13是第一定子绕组的绕组排布示意图；图14是第二定子绕组的绕组排布示意图。具体实施方式下面结合图1～图14对本专利技术作进一步说明。混合动力汽车中的变速器采用复合结构电机现有技术中有一类无刷复合电机，如中国专利CN101938199B、CN101951088B和CN101924438B公开的方案，该类方案实际上是由一台无刷双转子电机和一个永磁同步电机串联构成的复合结构电机方案。尽管该方案实现了复合结构电机无刷化，但它也有结构复杂、体积较大、集成度低等缺点。本专利技术提出一种中间调磁型径向集成式电气无级变速器，本专利技术无级变速器具有两个独立的转轴，且两个轴的转矩转速完全独立，本专利技术属于无刷结构方案，方案中没有电刷滑环机构，相比于现有的有刷复合结构电机方案而言，本专利技术的效率、可靠性得到明显提升。实施例一：图1和图2为实施例一中的中间调磁型径向集成式电气无级变速器的结构示意图。中间调磁型径向集成式电气无级变速器包括机壳4、双绕组定子5、永磁转子7、调制环转子6、永磁转子输出轴1和调制环转子输出轴9；双绕组定子5固定在机壳4的内圆表面上，双绕组定子5内部由外向内依次设置有调制环转子6和永磁转子7；永磁转子7固定在永磁转子输出轴1上，永磁转子输出轴1的一端通过第二轴承3和第四轴承10与调制环转子6转动连接，永磁转子输出轴1的另一端从机壳4的一个端盖伸出，且通过第一轴承2与机本文档来自技高网...

【技术保护点】
中间调磁型径向集成式电气无级变速器，其特征在于，包括机壳(4)、双绕组定子(5)、永磁转子(7)、调制环转子(6)、永磁转子输出轴(1)和调制环转子输出轴(9)；双绕组定子(5)固定在机壳(4)的内圆表面上，双绕组定子(5)内部由外向内依次设置有调制环转子(6)和永磁转子(7)；永磁转子(7)固定在永磁转子输出轴(1)上，永磁转子输出轴(1)的一端通过第二轴承(3)和第四轴承(10)与调制环转子(6)转动连接，永磁转子输出轴(1)的另一端从机壳(4)的一个端盖伸出，且通过第一轴承(2)与机壳(4)转动连接；调制环转子(6)位于双绕组定子(5)与永磁转子(7)之间，调制环转子输出轴(9)的一端固定在调制环转子(6)上，调制环转子输出轴(9)的另一端从机壳(4)的另一个端盖伸出，且通过第三轴承(8)与机壳(4)转动连接；调制环转子(6)和双绕组定子(5)之间存在径向气隙L1；调制环转子(6)与永磁转子(7)之间存在径向气隙L2；调制环转子输出轴(9)和永磁转子输出轴(1)的轴线重合；双绕组定子(5)由定子铁心(5‑3)、第一定子绕组(5‑1)和第二定子绕组(5‑2)构成；第一定子绕组(5‑1)是一个m...

【技术特征摘要】
1.中间调磁型径向集成式电气无级变速器，其特征在于，包括机壳(4)、双绕组定子(5)、永磁转子(7)、调制环转子(6)、永磁转子输出轴(1)和调制环转子输出轴(9)；双绕组定子(5)固定在机壳(4)的内圆表面上，双绕组定子(5)内部由外向内依次设置有调制环转子(6)和永磁转子(7)；永磁转子(7)固定在永磁转子输出轴(1)上，永磁转子输出轴(1)的一端通过第二轴承(3)和第四轴承(10)与调制环转子(6)转动连接，永磁转子输出轴(1)的另一端从机壳(4)的一个端盖伸出，且通过第一轴承(2)与机壳(4)转动连接；调制环转子(6)位于双绕组定子(5)与永磁转子(7)之间，调制环转子输出轴(9)的一端固定在调制环转子(6)上，调制环转子输出轴(9)的另一端从机壳(4)的另一个端盖伸出，且通过第三轴承(8)与机壳(4)转动连接；调制环转子(6)和双绕组定子(5)之间存在径向气隙L1；调制环转子(6)与永磁转子(7)之间存在径向气隙L2；调制环转子输出轴(9)和永磁转子输出轴(1)的轴线重合；双绕组定子(5)由定子铁心(5-3)、第一定子绕组(5-1)和第二定子绕组(5-2)构成；第一定子绕组(5-1)是一个m1相定子绕组，当第一定子绕组(5-1)通有m1相交流电流时，会形成ps1极对数的旋转电枢磁场，m1、ps1为正整数；第二定子绕组(5-2)是一个m2相定子绕组，当第二定子绕组(5-2)通有m2相交流电流时，会形成ps2极对数的旋转电枢磁场，m2、ps2为正整数；永磁转子(7)极对数为pPM，pPM为正整数；调制环转子(6)由pm个导磁块(6-1)、pm个非导磁块(6-2)和转子支架(6-3)构成，pm为正整数；转子支架(6-3)外圆表面沿圆周方向交错设置导磁块(6-1)和非导磁块(6-2)；同时满足条件ps1＝|kpPM+jpm|和ps2＝kpPM，其中k是正整数，j是整数。2.根据权利要求1所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器，其特征在于，导磁块(6-1)选用软磁复合材料、硅钢片、实心铁或软磁铁氧体。3.根据权利要求1所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器，其特征在于，永磁转子(7)由永磁转子铁心(7-2)和2pPM个永磁体单元(7-1)构成，2pPM个永磁体单元(7-1)沿圆周方向均匀分布排列，2pPM个永磁体单元(7-1)固定在永磁转子铁心(7-2)的外圆表面上，相邻两块永磁体单元(7-1)的充磁方向相反。4.根据权利要求1所述中间调磁型径向集成式电气无级变速器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：白金刚，郑萍，刘家琦，王明峤，尹佐生，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23