基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统；包括飞轮储能磁力耦合传动装置、电磁离合器和双转子电机；双转子电机的电机内转子轴的一端通过轴承与电磁离合器的主动部分活动连接，电机内转子轴的另一端通过轴承与连接体活动连接；电机永磁内转子与电机内转子轴连接；电机定子与主箱体连接；电机调磁外转子的一端通过轴承和电机主箱体活动连接，电机调磁外转子的另一端与连接体的一端固接；连接体的另一端伸出空腔结构外，与外界负载连接；本实用新型专利技术飞轮储能磁力耦合传动装置、磁力耦合传动机构和双转子电机协同配合，实现汽车正常匀速运行、汽车刹车与下坡时制动能量回收以及汽车加速与上坡时飞轮动能转化为汽车动能。

Hybrid power system of flywheel and motor magnetic coupling drive based on double rotor motor

【技术实现步骤摘要】
基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统
本技术涉及一种包含储能装置的混合动力系统，特别是涉及一种飞轮储能磁力耦合混合动力系统。
技术介绍
随着能源危机和环境问题的日益凸显，开发节能环保型汽车已成为未来汽车工。业的发展趋势。从节能的角度，目前驱动车辆的节能效果主要体现在两个方面：一是在混合动力汽车(包括部分插电式)上，可以控制内燃机始终在效率较高的区域工作；二是在制动过程中可以大幅回收动能。由于在汽车行驶所消耗的能量中，制动消耗的能量占了很大的比例，故大多数电驱动车辆都配备的制动能量回收功能。飞轮储能具有储能密度高、适应性强、应用范围广、效率高、长寿命、无污染和维修花费低等优点。但现有电驱式飞轮储能系统普遍是通过电动机和发电机对飞轮储能系统进行能量储存和释放，电驱式飞轮储能系统的高速飞轮和电动/发电机需要封闭在真空箱体中，其温升问题难以解决。其次是机械式飞轮储能系统中的飞轮与行星齿轮等部件连接属于机械连接，由于飞轮转速高，因此运行过程中会出现严重的振动、噪声、磨损等问题。技术人2018年申请的中国技术专利(2018104533982)公开了一种飞轮储能磁力耦合传动装置；主要包括机壳、内箱体、飞轮转子、主轴和磁力耦合传动机构；磁力耦合传动机构的定子、永磁转子和调磁环转子都为圆筒形，调磁环转子位于定子和永磁转子之间；调磁环转子和定子之间存在径向气隙，调磁环转子与永磁转子之间存在径向气隙；调磁环转子轴一端与调磁环转子连接；另一端伸出机壳；该技术主要是解决现有飞轮储能系统存在结构复杂、体积较大、集成度低以及系统中的机械齿轮存在振动、噪声和摩擦损耗等问题。但该技术是由电机定子绕组直接取代磁力齿轮中的低速转子的结构，通过调节电流频率调节飞轮转速。由于飞轮转速要求高，电流频率调节范围有限，该方案在飞轮的最大储能量上存在限制。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有飞轮储能系统存在的飞轮最大储能量受限的问题，提供了一种飞轮耦合传动装置的最大同步转速成倍提高，飞轮的最大储能量获得较大幅度提升的基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统。本技术采用具有内外两层永磁体的永磁外转子，通过电机定子绕组对永磁外转子进行驱动，组成永磁电机基本结构，同时永磁外转子与调磁环转子和永磁内转子直接组成永磁齿轮结构；本技术在保留中国专利技术专利申请2018104533982原有优点的基础上，大幅度减少定子磁场的磁极对数，使得飞轮耦合传动装置的最大同步转速成倍提高，在飞轮的最大储能量获得较大幅度的提升。本技术目的通过如下技术方案实现：一种基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统，包括飞轮储能磁力耦合传动装置；飞轮储能磁力耦合传动装置主要包括主箱体、内箱体、飞轮转子、飞轮主轴和磁力耦合传动机构；所述主箱体为空心结构，中部设有向内的连接体，内箱体设置在主箱体的空心内，与连接体连接，内箱体和连接体形成密封空腔结构；飞轮转子和磁力耦合传动机构的永磁内转子设置在密封空腔结构中，飞轮转子和永磁内转子分别和主轴连接；所述磁力耦合传动机构主要包括定子、永磁外转子、调磁环转子和永磁内转子；定子、永磁外转子、调磁环转子和永磁内转子都主要为圆筒形结构，永磁外转子位于定子和调磁环转子之间；调磁环转子和永磁内转子之间由内箱体隔开；定子与永磁外转子、永磁外转子与调磁环转子、调磁环转子与内箱体、内箱体与永磁内转子之间均存在径向气隙；调磁环转子位于内箱体的外周；调磁环转子包括导磁块、非导磁块、绝缘垫片、调磁环转子轴；沿内箱体圆周方向交错设置有Ns个导磁块和Ns个非导磁块；绝缘垫片沿主轴的轴向设置在导磁块和非导磁块的两端；一端的绝缘垫片通过轴承与内箱体转动连接，另一端的缘垫片与调磁环转子轴连接，调磁环转子轴的另一端从右轴承端盖伸出主箱体，调磁环转子轴通过轴承与永磁外转子转动连接，调磁环转子轴采用轴承与右端盖转动连接；定子电磁场磁极对数与永磁外转子的外层永磁体磁极对数相等；设永磁外转子的内层永磁体磁极对数、调磁环转子中导磁块数、永磁内转子磁极对数分别为Pout、Ns、Pin，Ns＝Pin+Pout；Pout、Ns、Pin都为正整数；所述的基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统还包括电磁离合器和双转子电机，飞轮储能磁力耦合传动装置通过电磁离合器和双转子电机连接；所述的电磁离合器主要包括主动部分和从动部分，从动部分与磁力耦合传动机构中调磁环转子轴连接，主动部分与双转子电机的内转子连接；所述的双转子电机主要包括电机主箱体、电机定子、电机内转子轴、电机永磁内转子和电机调磁外转子；电机主箱体分别和电机左端盖和电机右端盖连接形成空腔结构；电机定子、电机内转子轴、电机永磁内转子和电机调磁外转子设置在空腔结构中，电机内转子轴的一端通过轴承与电磁离合器的主动部分活动连接，电机内转子轴的另一端通过轴承与连接体活动连接；电机定子、电机永磁内转子和电机调磁外转子都为圆筒形结构；电机永磁内转子与电机内转子轴连接；电机定子与主箱体连接；电机调磁外转子间隔设置在电机定子和电机永磁内转子之间；电机调磁外转子的一端通过轴承和电机主箱体活动连接，电机调磁外转子的另一端与连接体的一端固接；连接体的另一端伸出空腔结构外，与外界负载连接；设电机定子铁芯电磁场磁极对数、电机调磁外转子中导磁块数、电机永磁内转子磁极对数分别为P′out、N′s、P′in，N′s＝P′in+P′out；P′out、N′s、P′in都为正整数。为进一步实现本技术目的，优选地，所述的电机调磁外转子与电机定子和电机永磁内转子的间隔值范围是均为1mm。优选地，所述的双转子电机中定子绕组形成旋转磁场对数P′out＝2；电机调磁外转子中导磁块数N′s＝7；电机永磁内转子磁极对数P′in＝5。优选地，所述的电机右端盖通过第十一轴承与连接体活动连接；电机右轴承端盖设置在第十一轴承31外侧。优选地，所述的定子由定子铁芯和定子绕组构成，定子绕组是一个m相定子绕组，当定子绕组通有m相交流电流时，形成Pm极对数的旋转电枢磁场，m、Pm为正整数。优选地，所述的永磁外转子中的外层永磁体和内层永磁体分别由2Ps个和2Pout个永磁体单元组成，永磁体单元沿圆周方向均匀间隔分布排列，相邻磁体单元充磁方向相反；外层永磁体、外层转子铁芯、不锈钢圈、内层转子铁芯和内层永磁体为均为圆筒状结构，各层结构通过粘贴剂连接；永磁外转子通过第四轴承与主箱体连接；永磁外转子通过第六轴承与调磁环转子转动连接。优选地，所述的永磁内转子主要由永磁转子铁心和2Pin个永磁体单元构成，2Pin个永磁体单元沿圆周方向均匀间隔分布排列并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，所述的定子与永磁外转子、永磁外转子与调磁环转子、调磁环转子与内箱体、内箱体和永磁内转子之间均存在1mm径向气隙；定子绕组是一个3相定子绕组，当定子绕组通有3相交流电流时，形成4极对数的旋转电枢磁场，Pm取4；永磁外转子的外层永磁体磁极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统，包括飞轮储能磁力耦合传动装置；飞轮储能磁力耦合传动装置主要包括主箱体、内箱体、飞轮转子、飞轮主轴和磁力耦合传动机构；所述主箱体为空心结构，中部设有向内的连接体，内箱体设置在主箱体的空心内，与连接体连接，内箱体和连接体形成密封空腔结构；飞轮转子和磁力耦合传动机构的永磁内转子设置在密封空腔结构中，飞轮转子和永磁内转子分别和主轴连接；/n所述磁力耦合传动机构主要包括定子、永磁外转子、调磁环转子和永磁内转子；定子、永磁外转子、调磁环转子和永磁内转子都主要为圆筒形结构，永磁外转子位于定子和调磁环转子之间；调磁环转子和永磁内转子之间由内箱体隔开；定子与永磁外转子、永磁外转子与调磁环转子、调磁环转子与内箱体、内箱体与永磁内转子之间均存在径向气隙；调磁环转子位于内箱体的外周；调磁环转子包括导磁块、非导磁块、绝缘垫片、调磁环转子轴；沿内箱体圆周方向交错设置有N

【技术特征摘要】
1.基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统，包括飞轮储能磁力耦合传动装置；飞轮储能磁力耦合传动装置主要包括主箱体、内箱体、飞轮转子、飞轮主轴和磁力耦合传动机构；所述主箱体为空心结构，中部设有向内的连接体，内箱体设置在主箱体的空心内，与连接体连接，内箱体和连接体形成密封空腔结构；飞轮转子和磁力耦合传动机构的永磁内转子设置在密封空腔结构中，飞轮转子和永磁内转子分别和主轴连接；
所述磁力耦合传动机构主要包括定子、永磁外转子、调磁环转子和永磁内转子；定子、永磁外转子、调磁环转子和永磁内转子都主要为圆筒形结构，永磁外转子位于定子和调磁环转子之间；调磁环转子和永磁内转子之间由内箱体隔开；定子与永磁外转子、永磁外转子与调磁环转子、调磁环转子与内箱体、内箱体与永磁内转子之间均存在径向气隙；调磁环转子位于内箱体的外周；调磁环转子包括导磁块、非导磁块、绝缘垫片、调磁环转子轴；沿内箱体圆周方向交错设置有Ns个导磁块和Ns个非导磁块；绝缘垫片沿主轴的轴向设置在导磁块和非导磁块的两端；一端的绝缘垫片通过轴承与内箱体转动连接，另一端的缘垫片与调磁环转子轴连接，调磁环转子轴的另一端从右轴承端盖伸出主箱体，调磁环转子轴通过轴承与永磁外转子转动连接，调磁环转子轴采用轴承与右端盖转动连接；定子电磁场磁极对数与永磁外转子的外层永磁体磁极对数相等；设永磁外转子的内层永磁体磁极对数、调磁环转子中导磁块数、永磁内转子磁极对数分别为Pout、Ns、Pin，Ns＝Pin+Pout；Pout、Ns、Pin都为正整数；
其特征在于：所述的基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统还包括电磁离合器和双转子电机，飞轮储能磁力耦合传动装置通过电磁离合器和双转子电机连接；
所述的电磁离合器主要包括主动部分和从动部分，从动部分与磁力耦合传动机构中调磁环转子轴连接，主动部分与双转子电机的内转子连接；
所述的双转子电机主要包括电机主箱体、电机定子、电机内转子轴、电机永磁内转子和电机调磁外转子；电机主箱体分别和电机左端盖和电机右端盖连接形成空腔结构；电机定子、电机内转子轴、电机永磁内转子和电机调磁外转子设置在空腔结构中，电机内转子轴的一端通过轴承与电磁离合器的主动部分活动连接，电机内转子轴的另一端通过轴承与连接体活动连接；电机定子、电机永磁内转子和电机调磁外转子都为圆筒形结构；电机永磁内转子与电机内转子轴连接；电机定子与主箱体连接；电机调磁外转子间隔设置在电机定子和电机永磁内转子之间；电机调磁外转子的一端通过轴承和电机主箱体活动连接，电机调磁外转子的另一端与连接体的一端固接；连接体的另一端伸出空腔结构外，与外界负载连接；设电机定子铁芯电磁场磁极对数、电机调磁外转子中导磁块数、电机永磁内转子磁极对数分别为P′out、N′s、P′in，N′s＝P′in+P′out；P′out、N′s、P′in都为正整数。


2.根据权利要求1所述的基于双转子电机的飞轮与电机磁力耦合传动混合动力系统，其特征在于：所述的电机调磁外转子与电机定子和电机永磁内转子的间隔值范围是均为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡青春，麦千里，谢婧萍，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44