横向－径向磁通结构无刷复合式永磁电机，属于永磁电机的技术领域，本发明专利技术为了解决现有串联式、并联式和混联式驱动装置中发动机和系统其他部件不能简单高效配合，从而使整个系统存在体积笨重、结构复杂、成本偏高、性能受限，而不能有效地将动力输出的问题，本发明专利技术包括壳体和端盖，壳体的两端设置有端盖，在壳体内并列设置有横向磁通双转子电机和径向转矩调节电机，通过不同频率的两个电机的定子供电；通过调径向转矩调节电机的定子绕组的电流可以提供可变的转矩差，同时通过调节横向磁通双转子电机的定子绕组和径向转矩调节电机的定子绕组的供电频率，可以提供可变的转速差。实际路况需要汽车发动机提供不断变化的转速和转矩。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及横向-径向磁通结构无刷复合式永磁电机，属于永磁电机的
技术介绍
传统内燃机汽车的燃油消耗和尾气污染是举世关注的热点问题。相比而言，电动汽车则具有低能耗、低排放的特点。然而，车载电池作为电动汽车的关键部件之一，仍有能量密度低、寿命短、价格高等问题，使得电动汽车的性价比与传统的内燃机汽车有较大差距。为了解决这种问题，融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力汽车，成为新型汽车开发的热点方案，并获得了迅速的发展。混合动力汽车现有的串联式驱动装置，其特点是可使发动机不受汽车行驶工况的影响，始终运行在最佳的工作区，并可选用功率较小的发动机，但要求发电机和电动机的功率足够大。在这种结构中，发动机的输出将全部转化为电能再转换为驱动汽车的机械能， 受限于较低的机电能量转换和电池充放电的效率，使得燃油能量的利用率比较低。相对地， 并联式驱动装置则具有能量利用率较高的特点，但其发动机会受到汽车行驶工况的影响， 因此不适于变化频繁的行驶工况。另外，相比于串联式结构，并联式结构还需要更为复杂的变速装置、动力复合装置和传动机构。与以上两种驱动方式不同，混联式驱动装置采用两台电机来同时实现发动机的转矩和转速控制，并可提高发动机的效率和降低排放，具有较好的运行性能，但需要通过行星齿轮实现动力的分配，结构复杂，成本较高。因此在上述驱动装置中，存在发动机和系统其他部件不能简单高效配合的问题，从而使整个系统存在体积笨重、结构复杂、成本偏高、性能受限等问题，而不能有效地将动力输出。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有串联式、并联式和混联式驱动装置中发动机和系统其他部件不能简单高效配合，从而使整个系统存在体积笨重、结构复杂、成本偏高、性能受限，而不能有效地将动力输出的问题，本专利技术提供了一种横向-径向磁通结构无刷复合式永磁电机。本专利技术所述横向径向磁通结构无刷复合式永磁电机，它包括壳体和端盖，壳体的两端设置有端盖，在壳体内并列设置有横向磁通双转子电机和径向转矩调节电机，所述横向磁通双转子电机包括第一定子、横向磁通转子、第一永磁转子、永磁转子输出轴和横向磁通转子输出轴，所述径向转矩调节电机包括第二定子和第二永磁转子，横向磁通转子输出轴同时作为径向转矩调节电机的转子轴，所述径向转矩调节电机的第二定子固定在壳体的内侧壁上，第二永磁转子固定在横向磁通转子输出轴上，第二定子和第二永磁转子之间沿径向方向有气隙，所述气隙宽度为L3 ；第二定子由第二定子绕组和第二定子铁心组成；所述横向磁通双转子电机的第一定子固定在壳体的内侧壁上，第一永磁转子固定在永磁转子输出轴上，横向磁通转子位于第一定子与第一永磁转子之间，所述横向磁通转子固定在横向磁通转子输出轴上，并且所述横向磁通转子通过轴承与永磁转子输出轴转动连接；横向磁通转子和第一定子之间有气隙，所述气隙宽度为Ll ；所述横向磁通转子与第一永磁转子之间有气隙，所述气隙宽度为L2 ；第一定子由m个结构相同的相单元沿轴向紧密排列组成；每个相单元均由第一定子铁心和第一定子绕组构成；每个第一定子铁心的截面为“凹”字形，“凹”字形的开口面向横向磁通转子，第一定子绕组嵌在所述“凹”字形的开口中；横向磁通转子由支撑部分和m个横向磁通单元组成，每个横向磁通单元含有η对横向磁通转子齿，所有横向磁通转子齿固定在支撑部分上；m个横向磁通单元沿轴向均勻排列，且每个横向磁通单元分别与第一定子中的一个相单元相对应，每个横向磁通单元的η对横向磁通转子齿分成平行的左右两列，每列横向磁通转子齿沿圆周均勻分布组成圆环状；同列中相邻两个横向磁通转子齿之间的间距为d，两列中位置相对应的两个横向磁通转子齿位于横向磁通转子的同一条母线上，并组成横向磁通转子的一对极；每个横向磁通单元中的两列横向磁通转子齿沿圆周组成的两个圆环与位置相对应的第一定子铁心的“凹”字形开口的两侧凸出部分分别对齐；相邻横向磁通单元沿圆周方向错开1/m倍的同列相邻两个横向磁通转子齿间距d 所占的空间角度；第一永磁转子由第一永磁转子铁心和m个第一永磁体单元构成，第一永磁转子铁心的外圆周表面设置有m个永磁体单元，m个永磁体单元沿轴向均勻分布，且每个永磁体单元与一个横向磁通单元相对应，每个永磁体单元设置有m个第一转子铁心和η对第一转子永磁体，所述η对第一转子永磁体分成平行的左右两列，每列中的第一转子永磁体沿圆周均勻分布组成圆环状； 两列中位置相对应的第一转子永磁体位于第一永磁转子的同一条母线上，并组成第一永磁转子的一对极；每个永磁体单元中的两列第一转子永磁体沿圆周组成的两个圆环与位置相对应的横向磁通单元中的两列横向磁通转子齿沿圆周组成的两个圆环分别对齐，第一转子永磁体顶面与横向磁通转子齿底面的形状、尺寸相同；所述第一转子永磁体沿径向充磁，并且每对极中的两块第一转子永磁体的充磁方向相反，同列相邻两块第一转子永磁体的充磁方向也相反；第一转子永磁体嵌入第一转子铁心的外表面中或固定在第一转子铁心的外表面上；同列相邻两个第一转子永磁体的间距所占空间角度，为横向磁通转子中同列相邻两个横向磁通转子齿间距d所占空间角度的一半；所述m和η均为大于0的整数。本专利技术的优点本专利技术所述的横向-径向磁通结构无刷复合式永磁电机通过不同频率的两个电源分别对第一定子和第二定子供电；第二定子上的绕组产生一个旋转磁场， 拖动永磁转子同向同速旋转；整个第一定子形成m对极性交替变化的环形磁极，环形磁极磁场通过横向磁通转子进行调制，在横向磁通转子内表面形成多个圆周方向分布的极性交替变化的磁极，根据同极相斥、异极相吸的原理横向磁通转子和永磁转子之间产生相对旋转，这样就形成了横向磁通转子和永磁转子之间的转速差；横向磁通转子和永磁转子之间的电磁转矩是大小相等、方向相反的；第二定子通电后会在永磁转子上附加一个电磁转矩 (可正可负)，这样就形成了横向磁通转子和永磁转子之间的转矩差。本专利技术所述的横向-径向磁通结构无刷复合式永磁电机是无刷结构，两个定子的电枢绕组均不需要旋转，克服了采用电刷结构所导致的运行效率下降、可靠性降低以及经常需要对电刷等部件进行维护等问题。本专利技术的横向_径向磁通结构无刷复合式永磁电机适用于需要在不同转速的两个机械转轴同时工作的工业技术中。例如当本专利技术所述的横向-径向磁通结构无刷复合式永磁电机应用于混合动力汽车中时，可将其安装在发动机和主减速器之间，通过调节第二定子绕组的电流可以提供可变的转矩差，同时通过调节第一定子和第二定子绕组的供电频率，可以提供可变的转速差。实际路况需要汽车发动机提供不断变化的转速和转矩，而现有的汽车发动机只能在很小范围的转矩转速区实现高效率和低排放工作，本专利技术能够提供发动机与路况实际需要之间的转矩和转速的差值，从而不需要频繁改变发动机的运行工作点，使其始终在高效区工作，达到了节能减排的效果。另外，还能够通过电子控制实现汽车的驾驶控制、宽范围平滑调速；同时还具有不需要复杂的冷却装置、结构简单、体积小、成本低廉的优点。附图说明图1是具体实施方式一所述的横向-径向磁通结构无刷复合式永磁电机的结构示意图；图2是图1的A-A剖面图；图3是图1的B-B剖面图；图4是图1中的横向磁通转子的展开图；图5是图1中的第一永磁转子的展开图。具体实施例方式具体实施方式一、下面结合图1至图5说明本实施方式，本本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．横向－径向磁通结构无刷复合式永磁电机，它包括壳体（４）和端盖（３），壳体（４）的两端设置有端盖（３），其特征在于，在壳体（４）内并列设置有横向磁通双转子电机和径向转矩调节电机，所述横向磁通双转子电机包括第一定子（５）、横向磁通转子（６）、第一永磁转子（１）、永磁转子输出轴（２）和横向磁通转子输出轴（９），所述径向转矩调节电机包括第二定子（８）和第二永磁转子（７），横向磁通转子输出轴（９）同时作为径向转矩调节电机的转子轴，所述径向转矩调节电机的第二定子（８）固定在壳体（４）的内侧壁上，第二永磁转子（７）固定在横向磁通转子输出轴（９）上，第二定子（８）和第二永磁转子（７）之间沿径向方向有气隙，所述气隙宽度为Ｌ３；第二定子（８）由第二定子绕组（８－２）和第二定子铁心（８－１）组成；所述横向磁通双转子电机的第一定子（５）固定在壳体（４）的内侧壁上，第一永磁转子（１）固定在永磁转子输出轴（２）上，横向磁通转子（６）位于第一定子（５）与第一永磁转子（１）之间，所述横向磁通转子（６）固定在横向磁通转子输出轴（９）上，并且所述横向磁通转子（６）通过轴承与永磁转子输出轴（２）转动连接；横向磁通转子（６）和第一定子（５）之间有气隙，所述气隙宽度为Ｌ１；所述横向磁通转子（６）与第一永磁转子（１）之间有气隙，所述气隙宽度为Ｌ２；第一定子（５）由ｍ个结构相同的相单元沿轴向紧密排列组成；每个相单元均由第一定子铁心（５－１）和第一定子绕组（５－２）构成；每个第一定子铁心（５－１）的截面为“凹”字形，“凹”字形的开口面向横向磁通转子（６），第一定子绕组（５－２）嵌在所述“凹”字形的开口中；横向磁通转子（６）由支撑部分（６－１）和ｍ个横向磁通单元（６－２）组成，每个横向磁通单元（６－２）含有ｎ对横向磁通转子齿（６－２－１），所有横向磁通转子齿（６－２－１）固定在支撑部分（６－１）上；ｍ个横向磁通单元（６－２）沿轴向均匀排列，且每个横向磁通单元（６－２）分别与第一定子（５）中的一个相单元相对应，每个横向磁通单元（６－２）的ｎ对横向磁通转子齿（６－２－１）分成平行的左右两列，每列横向磁通转子齿（６－２－１）沿圆周均匀分布组成圆环状；同列中相邻两个横向磁通转子齿（６－２－１）之间的间距为ｄ，两列中位置相对应的两个横向磁通转子齿（６－２－１）位于横向磁通转子（６）的同一条母线上，并组成横向磁通转子（６）的一对极；每个横向磁通单元（６－２）中的两列横向磁通转子齿（６－２－１）沿圆周组成的两个圆环与位置相对应的第一定子铁心（５－１）的“凹”字形开口的两侧凸出部分分别对齐；相邻横向磁通单元（６－２）沿圆周方向错开１／ｍ倍的同列相邻两个横向磁通转子齿（６－２－１）间距ｄ所占的空间角度；第一永磁转子（１）由第一永磁转子铁心（１－１）和ｍ个第一永磁体单元（１－２）构成，第一永磁转子铁心（１－１）的外圆周表面设置有ｍ个永磁体单元（１－２），ｍ个永磁体单元（１－２）沿轴向均匀分布，且每个永磁体单元（１－２）与一个横向磁通单元（６－２）相对应，每个永磁体单元（１－２）设置有ｍ个第一转子铁心（１－２－１）和２ｎ对第一转子永磁体（１－２－２），所述２ｎ对第一转子永磁体（１－２－２）分成平行的左右两列，每列中的第一转子永磁体（１－２－２）沿圆周均匀分布组成圆环状；两列中位置相对应的第一转子永磁体（１－２－２）位于第一永磁转子（１）的同一条母线上，并组成第一永磁转子（１）的一对极；每个永磁体单元（１－２）中的两列第一转子永磁体（１－２－２）沿圆周组成的两个圆环与位置相对应的横向磁通单元（６－２）中的两列横向磁通转子齿（６－２－１）沿圆周组成的两个圆环分别对齐，第一转子永磁体（１－２－２）顶面与横向磁通转子齿（６－２－１）底面的形状、尺寸相同；所述第一转子永磁体（１－２－２）沿径向充磁，并且每对极中的两块第一转子永磁体（１－２－２）的充磁方向相反，同列相邻两块第一转子永磁体（１－２－２）的充磁方向也相反；第一转子永磁体（１－２－２）嵌入第一转子铁心（１－２－１）的外表面中或固定在第一转子铁心（１－２－１）的外表面上；同列相邻两个第一转子永磁体（１－２－２）的间距所占空间角度，为横向磁通转子（６）中同列相邻两个横向磁通转子齿（６－２－１）间距ｄ所占空间角度的一半；所述ｍ和ｎ均为大于０的整数。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93
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