[實用新型]嵌套式永磁同步電機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720079144.6
• 申請日: 2007-04-10
• 公開（公告）號: CN201041971Y
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂虹
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林吉星電子等平衡動力有限公司
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K21/12;H02K7/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 歐陽波

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及永磁同步電機(jī)，具體為一種嵌套式永磁同步電機(jī)。

(二)背景技術(shù)

由于能源緊缺，油價不斷攀升，純?nèi)加桶l(fā)動機(jī)驅(qū)動油耗大、污染大成為關(guān)注焦點(diǎn)，原因與其發(fā)動機(jī)不便調(diào)整工作點(diǎn)、效率低有關(guān)，各國都加快了電動車的研究。

多年的研究發(fā)現(xiàn)純電動車存在很多問題，主要是目前的蓄電池性能不能滿足驅(qū)動車輛的要求。蓄電池的能積比與汽油相比相差甚遠(yuǎn)，重量為一噸的充滿電的蓄電池所具有的能量還不及發(fā)動機(jī)燃燒30公斤汽油輸出的能量大，因此純電動車的續(xù)航能力都很有限。此外是充電時間長，轉(zhuǎn)換效率低，100焦耳的電能量充入蓄電池，蓄電池能放出來的電能量不到40焦耳。快速充電用時雖短，但蓄電池效率更加降低。特別是蓄電池反復(fù)充電的次數(shù)有限，使用時間越長，其容量越低，一般很快就報廢了，大量的廢舊電池將又造成環(huán)境污染。

目前研究表明油電混合動力車是比較現(xiàn)實可行的節(jié)能車，因此研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到油電混合動力車。這種車配備了燃油發(fā)動機(jī)和蓄電池，同時還有發(fā)電機(jī)和電動機(jī)。設(shè)計原理是通過發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)/電動機(jī)、蓄電池參與調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的工作點(diǎn)，使發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩匹配在其最佳效率曲線上，從而使燃油發(fā)動機(jī)間歇或持續(xù)高效運(yùn)行以實現(xiàn)消耗等量燃油獲得更大的動能。通常的方法是根據(jù)車輛行駛狀況的需要，將燃油發(fā)動機(jī)的產(chǎn)生的機(jī)械動能一部分輸出給驅(qū)動軸、使之獲得一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，其余的動能則用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電存貯于蓄電池，當(dāng)特定地段或蓄電池電量飽和時，蓄電池帶動電動機(jī)驅(qū)動車輛行駛。也可使燃油發(fā)動機(jī)間歇運(yùn)行于高效率狀態(tài)，其動能由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為電能直接傳遞給電動機(jī)或存儲于蓄電池，電動機(jī)驅(qū)動汽車運(yùn)行。這樣，燃油發(fā)動機(jī)的運(yùn)行效率有所提高。

現(xiàn)有油電混合動力車的動力結(jié)構(gòu)方案有串聯(lián)式、并聯(lián)式和串并聯(lián)混合式。雖然實現(xiàn)了不同程度的節(jié)能，但現(xiàn)有的動力結(jié)構(gòu)均存在一定的局限性，直接影響整車制造成本和節(jié)能效果。目前的油電混合動力車的動力結(jié)構(gòu)難以滿足進(jìn)一步改進(jìn)性能和實用的要求。

永磁同步伺服電機(jī)的特點(diǎn)是效率高、體積小，一臺20KW左右的電機(jī)在100％滿載率下的效率可達(dá)93％，20％滿載率下的效率達(dá)81％，并可由四象限驅(qū)動器控制切換到發(fā)電或電動的不同工作狀態(tài)，若對其進(jìn)行組合、改造，與發(fā)動機(jī)配合應(yīng)用于油電混合動力車中，有可能達(dá)到既便于調(diào)整發(fā)動機(jī)工作點(diǎn)、改進(jìn)傳遞效率，又便于簡化結(jié)構(gòu)和降低重量，實現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能的目的。

(三)實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是設(shè)計一種全新的嵌套式永磁同步電機(jī)，這種電機(jī)基于永磁同步電機(jī)工作原理，但具有兩個轉(zhuǎn)子、兩個軸、兩套繞組和兩個磁路，構(gòu)成兩個分電機(jī)功率可合可分。

本實用新型設(shè)計的嵌套式永磁同步電機(jī)包括定子、外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子，定子為電樞繞組，處于最外層，固定于機(jī)殼；外轉(zhuǎn)子處于定子內(nèi)，其上嵌有內(nèi)外層永磁磁極，外轉(zhuǎn)子外層磁極為定子提供磁場，外轉(zhuǎn)子與定子構(gòu)成外電機(jī)。內(nèi)轉(zhuǎn)子為電樞，位于外轉(zhuǎn)子內(nèi)，外轉(zhuǎn)子內(nèi)層磁極為內(nèi)轉(zhuǎn)子提供磁場，外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子構(gòu)成內(nèi)電機(jī)。外轉(zhuǎn)子軸為本電機(jī)輸出軸，內(nèi)轉(zhuǎn)子軸為本電機(jī)動力輸入軸。

輸出軸上安裝輸出齒輪，輸出齒輪與外部負(fù)載連接。本嵌套式電機(jī)的內(nèi)外電機(jī)均可四象限運(yùn)行，內(nèi)外電機(jī)各配裝伺服驅(qū)動裝置，按運(yùn)行要求分別對內(nèi)外電機(jī)的繞組加載不同的電流矢量，即可控制內(nèi)外電機(jī)分別工作于發(fā)電機(jī)或電動機(jī)狀態(tài)。

嵌套式電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子的軸與發(fā)動機(jī)連接。內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)安裝在其軸上的滑環(huán)與A伺服驅(qū)動器連接；定子繞組直接與B伺服驅(qū)動器連接，A、B伺服驅(qū)動器均與公共直流母線連接，內(nèi)外電機(jī)分別通過其伺服驅(qū)動器吸收電能或輸出電能。