[發明專利]自弱磁復合磁通切換永磁電機

有效

• 申請號: 201410579552.2
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104362822A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 花為;周令康;程明;王寶安
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/17;H02K1/16;H02K1/22
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

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技術領域

本發明涉及一種能夠實現電子無級變速與自弱磁調速運行的電機，屬于電機制造領域。

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背景技術

隨著世界能源的不斷衰竭，采用新能源汽車取代傳統燃油汽車成為全世界的共識。目前國際上主要研究的新能源汽車主要有三種，即純電動汽車、燃料電池汽車和混合動力汽車，其中前兩者因為技術不成熟、行駛里程不足或經濟成本高昂而在商用、家用乘用車領域難以大范圍推廣?；旌蟿恿ζ噭t因其技術成熟，續航里程長而被廣泛關注并得到了最為普及的應用。

有效實現混合動力汽車基本功能的關鍵技術之一是研發高性能的電子無級調速器（Electrical-Continuous?Variable?Transmission，以下簡稱E-CVT）系統。E-CVT系統作為一種具有機械功率分配的能量傳遞系統，其突出優點是能夠使發動機在全程范圍內運行在最佳燃油經濟線，從而有效提高整車效率。E-CVT系統的核心部件是其功率分配裝置，保證發動機運行于最佳區域，從而實現混合動力汽車傳動系統的綜合最優控制。根據是否采用機械齒輪，可將現有上市混合動力汽車的E-CVT系統以及國內外專家學者廣泛關注的E-CVT系統分為兩大類：一類是采用機械齒輪（行星齒輪）的E-CVT系統，另一類為沒有齒輪嚙合的無齒輪E-CVT系統。

盡管行星齒輪結構較好地解決了發動機功率分配以及驅動轉矩的合成問題，然而，和所有機械齒輪一樣，行星齒輪存在著傳輸損耗和齒輪噪聲的缺點，而且必須人為定期地給齒輪施加潤滑劑加以維護。為了解決這種復合機械結構所存在的弊端，國內外研究人員嘗試采用由一個雙轉子電機來替代行星齒輪結構，即通過無接觸的電磁力（電磁轉矩）作用，以實現能量的集中與分配以及車速的自由調節，即采用電氣聯結方式克服上述問題。然而，這種基于雙轉子電機實現電氣聯結的電子無級調速系統在克服行星齒輪缺點的同時也產生了一個新的問題：系統中所采用的雙轉子電機必需通過滑環和碳制電刷實現轉子中的電能傳遞。而眾所周知，滑環和碳制電刷將產生額外的損耗，而且需要定期維護。

不同于改良的思想，近年來出現了一種全新的電子無級調速系統概念（2012?1?0274466.1），既不需要行星齒輪，也不需要滑環和碳制電刷。這套系統不僅可以從本質上解決現在所有以行星齒輪方式聯結的電子無級調速系統的缺點，而且也可以避免已有的基于滑環和電刷的電氣聯結電子無級調速系統的缺點。然而，作為新能源汽車用電子無級調速系統，往往要求與車輪傳動系統相連的低速轉子具有較大的轉矩輸出能力，而與發動機相連的高速轉子具有較為寬廣的恒功率調速性能。以2008款雷克薩斯LS600h汽車驅動電機為例，其調速范圍為0~10230rpm，額定轉矩輸出為200Nm，最大峰值轉矩為300Nm。而要實現上述目標的電子無級調速系統，需要同時具備較強的恒轉矩輸出能力和較廣的恒功率調速范圍。而專利（2012?1?0274466.1）之中所提復合型磁通切換永磁電機本質上屬于一種由定子永磁型無刷同步電機組成的復合電機系統，很難同時上述大轉矩與寬調速的性能要求。

因此，本發明提出了一種新型自弱磁復合磁通切換無刷電機系統，在能夠實現功率分配的基礎之上，同時滿足大轉矩與寬調速的性能需求。既具備電子無級調速性能，同時實現了無刷化，且還具有較強的自弱磁能力，無需借助傳統恒功率區弱磁調速算法即可實現外電機氣隙磁場的自我調節。

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發明內容

技術問題：本發明提供一種結構堅固、工作模式多樣化、具有較強轉矩輸出能力和較高功率密度的具有自弱磁能力的復合磁通切換永磁無刷電機。???????

技術方案：本發明的自弱磁復合磁通切換永磁電機，由具有相同定子齒數與轉子齒數的內轉子磁通切換永磁電機和外轉子磁通切換永磁電機復合而成，包括位于中心的內轉子、從內至外依次環繞在內轉子外側的內定子、隔磁環、外定子和外轉子；所述內定子和外定子的每個定子齒中均嵌入一塊永磁體，相鄰兩個定子齒中的兩塊永磁體極性交錯分布，即呈NS-SN分布，永磁體磁極方向呈切向分布。

本發明電機的優選方案中，外定子為導磁鐵心和鑲嵌于外定子齒正中間的外定子永磁體拼裝而成。

本發明電機的優選方案中，內定子為導磁鐵心和鑲嵌于內定子齒正中間的內定子永磁體拼裝而成。

本發明電機的優選方案中，外轉子和內轉子上既無永磁體也無繞組，轉子為適合于無刷直流運行的直槽或者適合于無刷交流運行的斜槽。