双转子混合动力复合永磁电机制造技术

本发明专利技术公开了一种双转子混合动力复合永磁电机，由内外两个径向式磁路结构的永磁电机组成，包括由输入轴、内转子电枢绕组、内转子铁心、外转子铁心和外转子永磁磁钢组成的内电机组件；和由定子绕组、定子铁心、外转子铁心和外转子永磁磁钢组成的外电机组件；内转子铁心被固定在输入轴上并与之一起旋转，定子铁心被固定在机壳上，外转子铁心和外转子永磁磁钢与输出轴刚性相连，并与输出轴一起旋转，其中外转子铁心和外转子永磁磁钢被内外电机所共用。通过冷却液进入内转子铁心和输入轴之间的冷却通道对内转子铁心实施冷却。本发明专利技术成本低、轻量化、结构紧凑、冷却效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电机，尤其是一种双转子混合动力复合永磁电机。
技术介绍
混合动力传动系统有串联、并联和混联三种形式。串联系统中，发电机将发动机发出的能量全部转变为电能，再由电动机将电能转变为机械能驱动车轮，其优点是发动机与车轮间没有直接的机械连接，发动机可调节在高效率点工作；但经两次能量全部转换，实际能量利用率较低。并联系统是在传统的传动结构基础上，另加一路电动驱动系统，用于加速或爬坡时助力，其优点是能量转换较少，但发动机与车轮间靠直接的机械连接，发动机不能总在高效率点工作。普通的混联系统是通过特制的动力分配装置将来自发动机的动力分为机械和电力两条路径，可发挥串联式和并联式的优点，但结构复杂，成本很高，同时过多的齿轮传动会降低效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种采用由内外两个径向式磁路结构的永磁电机组成一体化的双转子混合动力复合永磁电机，来代替传统的发电机和电动机分离式结构系统。通过内外两个电机的协调工作可以使发动机运行于最高效率点，从而提高整个系统的效率，并且低成本、轻量化、结构紧凑。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种双转子混合动力复合永磁电机，由内外两个径向式磁路结构的永磁电机组成，包括由输入轴、内转子电枢绕组、内转子铁心、外转子铁心和外转子永磁磁钢组成的内电机组件；和由定子绕组、定子铁心、外转子铁心和外转子永磁磁钢组成的外电机组件；具体结构位置由里到外依次是输入轴、内转子铁心、含有外转子永磁磁钢的外转子铁心、定子铁心、机壳，内转子铁心被固定在输入轴上并与之一起旋转，定子铁心被固定在机壳上，外转子铁心和外转子永磁磁钢与输出轴刚性相连，并与输出轴一起旋转，其中外转子铁心和外转子永磁磁钢被内外电机所共用。所述外转子永磁磁钢内置于外转子铁心中，形成单层磁钢外转子结构。所述外转子永磁磁钢位于外转子铁心内外两侧，将外转子铁心夹于内外层外转子永磁磁钢中，形成双层磁钢外转子结构。所述内外两层外转子磁钢的极性是相反的，形成内外层磁钢磁路串联的双层磁钢外转子结构。所述内外两层外转子磁钢的极性是相同的，形成内外层磁钢磁路独立的双层磁钢外转子结构。还包括使冷却液由机壳和输入轴流经内转子铁心的冷却系统。所述形成冷却系统的结构为在机壳的前端盖上有通向输入轴的径向通路，在输入轴中有与径向通路相通的轴向通路，在输入轴和内转子铁心前端的非磁性连接部分的对应位置形成与轴向通路相通的输入轴流出孔，在输入轴和内转子铁心后端的非磁性连接部分的对应位置的输入轴上形成输入轴流入孔，输入轴流出孔和输入轴流入孔都与内转子铁心和输入轴之间形成的转子铁心冷却通道相通，输入轴流入孔与输入轴后端的流出通路相通，在输出轴上形成通孔，使从输入轴流出通路流出的冷却液流出输出轴通孔，在机壳底部有一个与外部的油箱相通的通孔。所述输入轴流出孔和输入轴流入孔是分别位于输入轴上的同一圆周面上的多个孔。本专利技术的有益效果是1.由于发动机与车轮间没有直接的机械连接，可以使调节发动机在高效率点工作，当负载情况变化时，只需调整内气隙磁场的旋转速度和定子磁场所产生的电磁转矩即可，这样发动机大多数工况都能够以最高效率运行，与负载的变化关系不大。因而该混合动力调速传动系统燃料消耗少，排放少，效率高，绿色环保。2.本专利技术系统中，省去了一些机械传动装置，使用小变速箱甚至无变速箱，因而能量转换较少，传动环节少，传动效率高，而且零件少，结构简单，成本低。3.汽车减速时，内电机的电磁力可以解除，外电机可充分回馈制动能量，提高了能源利用率，节省了能源。4.汽车行驶速度和发动机转速相互独立；复合电机可以实现发动机至车轮的无级变速传动；通过定子对外转子堵转作用，可以保持发动机运转，而使内转子和汽车工作于驻车制动状态。因此，该混合动力调速传动系统还具有调速范围宽、调速平稳、控制灵活的优点。附图说明图1为本专利技术的单层磁钢复合电机结构简图截面图。图2为本专利技术的单层磁钢复合电机结构简图的侧面图。图3为本专利技术的单层磁钢的外转子结构简图局部图。图4为本专利技术的双层磁钢复合电机结构简图截面图。图5为本专利技术的双层磁钢复合电机结构简图侧面图。图6为本专利技术的内外层磁钢串联磁路结构的外转子结构简图局部图。图7为本专利技术的内外层磁钢独立磁路结构的外转子结构简图局部图。图8为本专利技术的复合电机冷却结构简图。图中1.输入轴，2.机壳，3.定子绕组，4.定子铁心，5.外转子铁心，6.外转子永磁磁钢，7.内转子铁心，8.内转子电枢绕组，9.输出轴，10.滑环，11.逆变器，13.径向通路，14.轴向通路，15.输入轴流出孔，16.冷却通道，17.输入轴流入孔，18.流出通路，19.输出轴通孔，20.通孔。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的双转子混合动力复合永磁电机作进一步详细说明如图1、2、4、5所示，在本专利技术的双转子混合动力复合永磁电机中，内电机组件是由输入轴1、内转子电枢绕组8、内转子铁心7、外转子铁心5和外转子永磁磁钢6组成，内转子电枢绕组8通过滑环10和一个逆变器11相连，其中，内转子铁心7被固定在输入轴1上并与之一起旋转；外电机组件是由定子绕组3、定子铁心4、外转子铁心5和外转子永磁磁钢6组成，其中，定子铁心4被固定在机壳2上，外转子铁心5和外转子永磁磁钢6和输出轴9刚性相连，并与之一起旋转。外转子铁心5和外转子永磁磁钢6被内外电机所共用。输入轴1与发动机曲轴相连。内转子固定于输入轴1上用来传递来自发动机的功率和能量；外转子内置有径向式磁路结构的永磁磁钢，并和输出轴9机械相连，而输出和与负载相连，来输出功率和能量。如上所述的复合电机结构可见，双转子混合动力复合永磁电机是集成了两个电机，其中，外转子与定子组成一组电机，外转子又与内转子组成一组电机。本专利技术的磁路结构如图3、6、7所示，内置于外转子中的永磁磁钢产生永久磁场。根据永磁磁钢结构的不同，可以把外转子分为单层磁钢结构、内外层磁钢磁路串联的双层磁钢结构和内外层磁钢磁路独立的双层磁钢结构三种外转子结构，置于外转子内的永磁体磁能源所产生的磁场分别通过内外气隙同时铰链内转子和定子绕组产生的磁场，而外转子结构不同则磁路结构会有所不同。如图3所示，单层磁钢结构中的磁钢磁路直接通过内外两层气隙，其特点是外转子的轭部较小，结构简单；如图6所示，内外层磁钢磁路串联的双层磁钢外转子结构中，内外两层磁钢的极性是相反的，内外层磁钢磁路是串联在一起同时铰链内转子和定子绕组产生的磁场，其特点是可以增强气隙磁场，且外转子轭部可以做的很薄，但结构较为复杂；如图7所示，内外层磁钢磁路独立的双层磁钢外转子结构中，内外两层磁钢的极性是相同的，内外层磁钢磁路是分别相互独立的铰链内转子和定子绕组产生的磁场，其特点是气隙磁场独立，易于控制，但结构复杂，外转子轭部较大。如图8所示，本专利技术的冷却系统结构是在机壳2的前端盖上有通向输入轴1的径向通路13，在输入轴1中有与径向通路13相通的轴向通路14，在输入轴1和内转子铁心7前端的非磁性连接部分的对应位置形成与轴向通路14相通的输入轴流出孔15，在输入轴1和内转子铁心7后端的非磁性连接部分的对应位置的输入轴上形成输入轴流入孔17，输入轴流出孔15和输入轴流入孔17都与内转子铁心7和输入轴1之间形成的转子铁心冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双转子混合动力复合永磁电机，其特征在于由内外两个径向式磁路结构的永磁电机组成，包括由输入轴（１）、内转子电枢绕组（８）、内转子铁心（７）、外转子铁心（５）和外转子永磁磁钢（６）组成的内电机组件；和由定子绕组（３）、定子铁心（４）、外转子铁心（５）和外转子永磁磁钢（６）组成的外电机组件；具体结构位置由里到外依次是输入轴（１）、内转子铁心（７）、含有外转子永磁磁钢（６）的外转子铁心（５）、定子铁心（４）、机壳（２），内转子铁心（７）被固定在输入轴（１）上并与之一起旋转，定子铁心（４）被固定在机壳（２）上，外转子铁心（５）和外转子永磁磁钢（６）与输出轴（９）刚性相连，并与输出轴（９）一起旋转，其中外转子铁心（５）和外转子永磁磁钢（６）被内外电机所共用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵航，史广奎，黄苏融，贡俊，范书章，杨琨，谢国栋，张涛，张琪，冯琦，刘庆海，韩韬，
申请(专利权)人：中国汽车技术研究中心，上海大学，上海安乃达驱动技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]