[發明專利]一種磁鏈并聯雙轉子復合電機

有效

• 申請號: 201610108919.1
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105515313B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 花為;蘇鵬;張淦;程明;王寶安
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/14;H02K1/17
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明屬于電機制造技術領域，涉及一種磁鏈并聯雙轉子復合電機。

背景技術

傳統定子永磁型磁通切換電機具有轉矩密度和功率密度高的特點，定子與轉子均為凸極結構，永磁體與電樞繞組均位于定子側，轉子側既無電樞繞組也無永磁體，結構簡單，機械強度高，適合高速運行，且能夠運行于較惡劣的環境條件下。但是，傳統定子永磁型磁通切換電機僅采用單轉子結構，即僅具有外轉子或內轉子，工作模式單一。

文件ZL201210274466.1提出一種復合式磁通切換電機結構，采用雙轉子電機結構，內外兩個電機彼此獨立，分別驅動內外兩個轉子運行。該電機具有多種工作模式，能有效提高系統運行的靈活性，滿足現代電動汽車驅動系統與工業驅動系統中對電機運行靈活性高，可靠性高的要求。但是，復合電機結構由于兩個電機定子軛部采用隔磁環隔離，且為了防止內外電機磁場耦合，必然要求定子軛部厚度較大，從而增加了電機體積。

因此，本發明提出一種磁鏈并聯雙轉子復合電機，通過內外電機磁路并聯，構成兩條相互獨立的功率路徑，在實現電機多工作模式的前提下，有效減小了電機軛部厚度，能滿足電動汽車及工業驅動系統對電機體積小、結構緊湊、功率密度高的要求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種結構緊湊的磁鏈并聯雙轉子復合電機，具有較高的轉矩和功率密度，可實現功率分配及電機運行模式的靈活調控。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明磁鏈并聯雙轉子復合電機，該電機包括從內至外同心設置的內轉子、定子和外轉子，且所述兩個轉子與定子之間均設有氣隙；所述內轉子的外表面和外轉子的內表面均為凸極結構，所述定子內表面和外表面均為凸極結構；所述定子由若干定子鐵心和永磁體構成，相鄰所述定子鐵心之間嵌入所述永磁體，所述永磁體充磁方向為沿定子圓周切向，且相鄰所述永磁體的充磁方向相反；其特征在于，所述的定子鐵心包括兩個內電機導磁齒、定子鐵軛、外電機導磁齒，所述的兩個內電機導磁齒與外電機導磁齒共用所述定子鐵軛，兩個內電機導磁齒與定子鐵軛組成“U”形結構單元，外電機導磁齒與定子鐵軛構成“T”形結構單元；在所述永磁體和其兩側內電機導磁齒共同構成的內電機磁極上均繞置有內電機電樞繞組或者間隔繞置有內電機電樞繞組；在外電機導磁齒上均繞置有外電機電樞繞組或者間隔繞置有外電機電樞繞組；所述的內電機電樞繞組和外電機電樞繞組均采用集中繞組。

進一步地，在所述的外電機導磁齒外表面設置有外電機永磁體，所述的外電機永磁體沿定子外徑圓周徑向充磁，且外電機永磁體充磁方向與永磁體充磁方向在磁路上構成串聯結構。

進一步地，所述的內轉子與外轉子為直槽或斜槽結構。

進一步地，所述的內電機導磁齒、定子鐵軛、外電機導磁齒、內轉子和外轉子均采用硅鋼片導磁材料。

進一步地，所述的永磁體與外電機永磁體為釹鐵硼、釤鈷、鐵氧體或者鋁鎳鈷磁性材料。

本發明磁鏈并聯雙轉子復合電機，內電機由內轉子、內電機導磁齒、鐵軛和永磁體構成，外電機由外轉子、外電機導磁齒、鐵軛和永磁體構成，內電機與外電機在磁路上形成兩條互不干擾的功率流，具有自隔磁能力。因此，該復合電機可看做兩臺獨立的無刷電機，可分別進行獨立控制，提高整個電機系統的運行靈活性與可靠性。

有益效果

本發明磁鏈并聯雙轉子復合電機與現有技術相比，具有如下有益效果：

1）本發明磁鏈并聯雙轉子復合電機可分為內電機和外電機兩個部分，內電機與外電機的永磁磁場均由內電機相鄰兩“U”形鐵心單元間的永磁體提供，有效提高了永磁體的利用率；

2）本發明磁鏈并聯雙轉子復合電機中內電機磁路與外電機磁路并聯，形成兩條互不干擾的功率路徑，具有自隔磁能力；

3）本發明磁鏈并聯雙轉子復合電機內電機定子側設置有永磁體，外電機定子側無永磁體僅有電樞繞組，有效改善了外電機定子側永磁體與電樞繞組間的空間競爭關系，提高了電機定子側的空間利用率，提高了外電機的轉矩密度與功率密度；

4）本發明磁鏈并聯雙轉子復合電機內電機與外電機繞組均采用集中繞組，有效減小繞組端部長度，降低了銅耗，提高了效率；

5）內電機與外電機是兩個相互獨立的電機系統，可分別控制工作在電動-電動、電動-發電、發電-電動、發電-發電狀態，工作模式靈活，適合應用于電動汽車中；

6）內外轉子側既無永磁體也無電樞繞組，省去了電刷和滑環，適合高速運行，有效提高了系統運行的可靠性；