[發(fā)明專利]雙機(jī)械端口電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010228661.1
• 申請(qǐng)日: 2005-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN101924437A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫旭輝;徐隆亞;趙峰;范濤;陳桂蘭;李社偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): H02K16/02
• 分類號(hào): H02K16/02;H02K1/27;H02P27/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?005101307395、申請(qǐng)日為2005年12月27日、發(fā)明名稱為《雙機(jī)械端口電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)》的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及一種具有雙機(jī)械端口的電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，特別涉及混合動(dòng)力車輛用統(tǒng)一磁場的雙機(jī)械端口電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)前，可以用于機(jī)械能和電能分配與傳遞的裝置包括由行星齒輪和兩個(gè)電機(jī)(兼有電動(dòng)和發(fā)電功能)及其驅(qū)動(dòng)控制組成的系統(tǒng)，和雙轉(zhuǎn)子電機(jī)加傳統(tǒng)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制構(gòu)成的系統(tǒng)。

專利WO0034066和EP1481463都公開了一種雙轉(zhuǎn)子的電機(jī)。WO0034066的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)有徑向磁場方案、軸向磁場方案和徑向——軸向磁場混合方案。徑向磁場雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的最外層是定子，中間層是外轉(zhuǎn)子，最內(nèi)層是內(nèi)轉(zhuǎn)子。如圖1所示，其中外轉(zhuǎn)子可以分為三部分，中間部分是鐵心軛部，其他兩部分分別為向外、向內(nèi)的兩組齒槽用于安裝內(nèi)外兩套繞組，外轉(zhuǎn)子分別與定子和內(nèi)轉(zhuǎn)子構(gòu)成機(jī)械上耦合而電磁分離的兩個(gè)電機(jī)。由圖2中的外轉(zhuǎn)子局部示意圖可以看到，這種電機(jī)的外轉(zhuǎn)子做的非常厚，分別為內(nèi)電機(jī)和外電機(jī)提供圓周方向的磁路。EP1481463在WO0034066的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，EP1481463進(jìn)一步提出使內(nèi)外兩個(gè)電機(jī)不僅在機(jī)械上連接，在磁路上也部分耦合。為了兼顧兩個(gè)電機(jī)分別弱磁的工況，如圖3和圖4所示，它用外轉(zhuǎn)子軛部以提供外電機(jī)的圓周方向磁路。這種電機(jī)的外轉(zhuǎn)子還是比較厚，重量較大，其弱磁需要較大的弱磁電流來抵消永磁體產(chǎn)生的磁場，從而加大了電機(jī)損耗，引起電機(jī)的溫升。

專利WO0034066的這種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)作為兩個(gè)單獨(dú)的電機(jī)進(jìn)行控制，在控制方法上可以沿用傳統(tǒng)的電機(jī)控制方法。專利EP1481463沒有提及磁場的耦合給控制帶來的困難及其解決這個(gè)問題的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種統(tǒng)一磁場雙機(jī)械端口電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，本發(fā)明應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車，以減輕轉(zhuǎn)子體積和重量，降低制造難度，提高效率和功率密度。

本發(fā)明根據(jù)雙機(jī)械端口電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式可形成徑向磁通結(jié)構(gòu)和軸向磁通結(jié)構(gòu)兩種形式。

本發(fā)明徑向磁通結(jié)構(gòu)形式雙機(jī)械端口電機(jī)由圓柱狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)轉(zhuǎn)子、圓筒形結(jié)構(gòu)外轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成。內(nèi)轉(zhuǎn)子包括外圓周開有齒槽的鐵心和位于齒槽中的內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組，內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心由齒槽和軛部組成，構(gòu)成了第二機(jī)械端口；在內(nèi)轉(zhuǎn)子外圍是提供統(tǒng)一磁場通路與勵(lì)磁的外轉(zhuǎn)子，即第一機(jī)械端口。在外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間形成的氣隙為內(nèi)氣隙，即第二氣隙。在外轉(zhuǎn)子的外圍是在內(nèi)圓周上開有齒槽的鐵心和位于齒槽中的外轉(zhuǎn)子繞組的定子，定子鐵心由齒槽和軛部組成。在外轉(zhuǎn)子和定子之間形成的氣隙為外氣隙，即第一氣隙。內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、定子之間軸心重合。定子繞組可以為三相或多相繞組，構(gòu)成雙機(jī)械端口電機(jī)的第一電氣端口。內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組可以為三相或多相繞組，構(gòu)成雙機(jī)械端口電機(jī)的第二電氣端口。

徑向磁通結(jié)構(gòu)的雙機(jī)械端口電機(jī)的外轉(zhuǎn)子為圓筒形狀，沿著與外轉(zhuǎn)子的中心軸平行的方向稱為軸向，與外轉(zhuǎn)子的中心軸垂直的方向稱為徑向。本發(fā)明的電機(jī)外轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)為徑向厚度薄于現(xiàn)有技術(shù)中的徑向磁通雙轉(zhuǎn)子電機(jī)外轉(zhuǎn)子。

外轉(zhuǎn)子框架有多種形式：

1、沿著與外轉(zhuǎn)子框架中心軸平行的方向，在框架的圓周上以預(yù)定間隔開槽，槽深貫穿外轉(zhuǎn)子壁，并且向外圓周的槽口寬度小于向內(nèi)圓周的槽口，在槽中嵌入永磁體或填充非導(dǎo)磁材料。

2、沿著與外轉(zhuǎn)子框架中心軸平行的方向，在框架的圓周上以預(yù)定間隔沿軸向開矩形槽，矩形槽的徑向?qū)挾刃∮谕廪D(zhuǎn)子的徑向厚度，并且所述矩形槽在外轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓周和外圓周上均不開口，在凹槽中埋入永磁體或填充非導(dǎo)磁材料。

3、沿著與外轉(zhuǎn)子框架的中心軸平行的方向，在框架的外圓周上以預(yù)定間隔開出凹槽，凹槽的徑向深度小于外轉(zhuǎn)子的徑向厚度，凹槽的開口在外轉(zhuǎn)子的外圓周上，并且向外圓周的槽口寬度小于槽底的寬度，在凹槽中埋入永磁體或填充非導(dǎo)磁材料。

4、沿著外轉(zhuǎn)子框架中心軸平行的方向，在框架的內(nèi)圓周上以預(yù)定間隔開出凹槽，凹槽的徑向深度小于外轉(zhuǎn)子的徑向厚度，凹槽的開口在外轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓周上，在凹槽中埋入永磁體或填充非導(dǎo)磁材料。

上述四種結(jié)構(gòu)中，若框架由導(dǎo)磁或不導(dǎo)磁材料制成的，槽中嵌入釹鐵硼、釤鈷等材料制作的永磁體；若框架由導(dǎo)磁材料制成，則槽中填充非導(dǎo)磁材料。

5、亦可沿著外轉(zhuǎn)子框架的中心軸平行的方向，在導(dǎo)磁材料制成的框架的內(nèi)圓周和外圓周上分別以預(yù)定間隔開出凹槽，在槽中填充非導(dǎo)磁材料。