[發明專利]一種雙機械端口電機的無刷化內轉子

無效

• 申請號: 201510775504.5
• 申請日: 2015-11-15
• 公開（公告）號: CN106712337A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 孫宗賢;彭一書
• 申請（專利權）人: 重慶松瑞汽車銷售有限公司
• 主分類號: H02K1/22
• 分類號: H02K1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種雙機械端口電機無刷化內轉子。

背景技術

為了克服現有車輛中內燃機系統單一驅動車輛造成的效率低，尾氣排放嚴重等問題，各種電機、電池和功率變換器被引入車輛驅動系統。CN1945939專利《雙機械端口電機及其驅動控制系統》給出了一種新型的電機，即雙機械端口電機(DMPM)。美國專利US2004026143，WO0034066和歐洲專利EP1481463等涉及的電機都具有雙機械端口電機的主要特征，即具有一個定子和兩個轉子。

這些專利所涉及的電機的定子和其中一個轉子上都布置有電樞繞組。外部的能量通過電樞繞組進入電機，完成機電能量的轉化。定子是靜止不動的，電流進入定子上的電樞繞組通過簡單的接線就可以完成。而由于轉子是轉動的，因此需要有一個設備，把電流從一個靜止的系統傳輸到旋轉的系統?？梢酝瓿蛇@種功能的設備主要是兩種，第一種是電刷、集電環組合，另一種就是旋轉變壓器。

在上述專利涉及的電機的內轉子無一例外采用了電刷集電環組合。主要原因就在于電刷集電環組合在繞線型異步電機，他勵同步交流發電機等電機中廣泛采用，技術比較成熟，而且價格比較合理。同時，采用旋轉變壓器方式受到供電頻率的限制。變壓器的體積和工作頻率有關，只有變壓器的工作頻率很高時，變壓器才可以具有非常緊湊的體積。相反，當變壓器工作在低頻時不僅體積龐大，更重要的是效率非常低。由于這些原因，旋轉變壓器方案是不能工作在低頻大電流環境下的。

但是，電刷集電環組合也有很嚴重的問題。第一、電刷屬于易損消耗部件，經過一段時間地工作，電刷會被嚴重磨損，需要補充新的電刷。第二、電刷集電環體積比較大，不適用于空間比較受限制的場合。第三、在電刷和集電環之間存在接觸壓降，當通過的電流很大時會在電刷集電環之間產生很大的接觸損耗。這些損耗最終會變成熱量，不僅加重電機整體散熱負擔，還可能損壞電樞和集電環。第四、電刷和集電環摩擦過程中會產生大量的碳粉，這些碳粉需要及時移除，因此采用電刷和集電環的電機需要比較好的通風條件。而這與雙機械端口電機需要密封的要求沖突。

發明內容

為了克服現有技術的缺點。本發明提出一種新的無刷化內轉子。這種內轉子去除了電刷和集電環，而且不采用旋轉變壓器原理，因此可以克服這兩種技術具有的缺點。

本發明提出的無刷化內轉子在結構上分為兩部分：轉子本體和激勵體，這兩個組成部分沿軸線方向同心布置。

轉子本體由兩個對稱的轉子半體牙嵌組成，每個半體對應一相電流。

轉子半體由磁極和集磁環組成，磁極的作用是產生氣隙內的主磁通。集磁環的作用是接受來自激勵鐵心的磁場，并把這個磁場導向到磁極處，產生主磁通。每個轉子半體具有兩個集磁環和兩組磁極。其中一個集磁環和一組磁極構成該轉子半體的南極，而另一個集磁環和一組磁極構成該轉子半體的北極。兩個對稱的轉子半體之間在空間上相差90電角度。

激勵體由兩個相同的激勵半體組成，每個半體對應一相電流。與一般電機不同，本發明無刷化內轉子電樞電流為兩相交流電，每個半體中的電流在時間上相差90電角度。兩相時間上相差90電角度的交流電產生的磁場，通過兩個轉子半體的集磁環導向到空間上相差90電角度的磁極上可以合成旋轉磁場。

激勵半體由激勵鐵心和激勵線圈組成。激勵線圈為同心繞制，由此帶來的好處是線圈繞制方便，下線也更加方便。激勵鐵心為截面為“凹字型”的圓環。

本發明的無刷化內轉子和現有內轉子在結構上完全不同?，F有內轉子由轉子鐵心、轉子繞組、轉子軸以及安裝在軸上的集電環和電刷組成。本發明無刷化內轉子由激勵體和轉子本體兩部分構成。在功能上，本發明無刷化的激勵體相當于現有內轉子的電樞繞組，轉子本體相當于現有內轉子的轉子鐵心。但是在結構上則完全不同：現有內轉子上的電樞繞組安裝在轉子鐵心上，而本發明提出的無刷化內轉子的激勵體是單獨的部件?，F有內轉子的轉子鐵心是由沖片疊壓而成，整體外形簡單規則，本發明無刷化內轉子的轉子本體是由兩個轉子半體牙嵌而成，整體外形復雜。

本發明提出的無刷化內轉子與現有雙機械端口電機內轉子相比具有多方面的優點：