[發(fā)明專利]雙三相永磁同步驅(qū)動電機(jī)、電動汽車及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811308175.3
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109361300B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王道涵;彭晨
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/27;H02K1/16;H02P25/022
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種雙三相永磁同步驅(qū)動電機(jī)的工作方法，雙三相永磁同步驅(qū)動電機(jī)包括徑向定子、軸向定子和轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子套裝于徑向定子內(nèi)部，與徑向定子同軸布設(shè)，所述轉(zhuǎn)子的兩端設(shè)置有軸向定子，軸向定子與轉(zhuǎn)子同心布設(shè)，所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置有轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子槽內(nèi)放置有永磁體，所述永磁體同極性相對，通過聚磁效應(yīng)使轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生徑向磁通和軸向磁通，所述徑向定子的定子槽內(nèi)設(shè)置有徑向電樞繞組，所述軸向定子的定子槽內(nèi)設(shè)置有軸向電樞繞組；通過所述徑向磁通與徑向電樞繞組產(chǎn)生的磁場作用，所述軸向磁通與軸向電樞繞組產(chǎn)生的磁場作用，使得電機(jī)的徑向、軸向均產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)子槽以U型排布，所述轉(zhuǎn)子的兩端部均設(shè)有扇環(huán)結(jié)構(gòu)，其中在一端的扇環(huán)上放置有永磁體，所述扇環(huán)上表貼的永磁體在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的極性和轉(zhuǎn)子槽內(nèi)永磁體在轉(zhuǎn)子鐵芯上產(chǎn)生的極性相同，轉(zhuǎn)子槽內(nèi)永磁體和扇環(huán)上表貼的永磁體通過聚磁效應(yīng)共同作用在轉(zhuǎn)子的徑向和未表貼永磁體的端部的軸向，分別形成徑向磁極和軸向磁極，同時扇環(huán)上表貼的永磁體直接面向電機(jī)的軸向氣隙，也形成軸向磁極，其特征是：徑向定子和扇環(huán)上表貼永磁體的一端的軸向定子產(chǎn)生主驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，扇環(huán)上未表貼永磁體一端的軸向定子實(shí)現(xiàn)弱磁功能并產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩：

當(dāng)徑向電樞繞組和軸向電樞繞組均不通電時，所述轉(zhuǎn)子上的磁通分為三部分，一部分進(jìn)入徑向定子中，另外兩部分分別進(jìn)入兩個軸向定子中，其中未表貼永磁體的一端的軸向定子和徑向定子的磁路構(gòu)成并聯(lián)混合磁路；

當(dāng)電機(jī)正常工作不需要弱磁運(yùn)行時，未表貼永磁體一端的軸向電樞繞組產(chǎn)生d軸電流，使得電機(jī)該定子的軸向主磁通減小，電機(jī)的徑向主磁通增大，電機(jī)轉(zhuǎn)矩主要由徑向主磁通和徑向電樞繞組磁場產(chǎn)生，如果未表貼永磁體的一端的軸向電樞繞組只施加d軸電流，徑向主磁通最大，通過調(diào)節(jié)未表貼永磁體一端軸向定子的軸向電樞繞組的d軸電流便可以調(diào)節(jié)徑向主磁通的大小；

當(dāng)電機(jī)需要弱磁運(yùn)行時，未表貼永磁體一端的軸向電樞繞組的d軸電流減小，電機(jī)徑向主磁通減小，軸向主磁通增大，此時電機(jī)徑向部分工作在弱磁條件，減小未表貼永磁體一端的軸向電樞繞組的d軸電流的同時，同時增大其q軸電流，此時該軸向電樞繞組與軸向主磁通產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩，增大電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種雙三相永磁同步驅(qū)動電機(jī)的工作方法，其特征是：所述轉(zhuǎn)子上設(shè)置的永磁體在轉(zhuǎn)子上共同作用形成徑向磁極和軸向磁極，轉(zhuǎn)子上的磁通一部分沿電機(jī)的徑向方向沿徑向磁極通過徑向氣隙進(jìn)入到徑向定子當(dāng)中，形成徑向主磁通，另一部分沿電機(jī)的軸向方向沿軸向磁極經(jīng)過軸向氣隙進(jìn)入到軸向定子當(dāng)中，形成軸向主磁通；所述徑向主磁通與徑向電樞繞組產(chǎn)生的磁場作用，所述軸向主磁通與軸向電樞繞組產(chǎn)生的磁場作用；

或，所述徑向電樞繞組和軸向電樞繞組所產(chǎn)生的三相磁勢錯開一定角度。

3.如權(quán)利要求1所述的一種雙三相永磁同步驅(qū)動電機(jī)的工作方法，其特征是：所述徑向定子，包括定子槽、定子齒和定子軛部，其中，定子軛部為圓環(huán)狀，定子齒有多個，沿定子軛部圓周均勻分布，定子齒之間有定子槽，所述定子槽內(nèi)放置有徑向電樞繞組；

或，所述軸向定子包括軸向定子背軛、軸向定子槽和軸向定子齒，所述軸向定子背軛位于軸向定子的軸向的一側(cè)，軸向定子齒設(shè)置在軸向定子背軛上，軸向定子齒之間設(shè)置有軸向定子槽，軸向定子槽內(nèi)安放有軸向電樞繞組。

4.如權(quán)利要求1所述的一種雙三相永磁同步驅(qū)動電機(jī)的工作方法，其特征是：所述徑向電樞繞組定子和軸向電樞繞組為三相對稱繞組，可分別獨(dú)立運(yùn)行，電機(jī)運(yùn)行時，徑向電樞繞組和軸向電樞繞組分別采用三相電機(jī)功率逆變器和驅(qū)動控制策略，并根據(jù)軸向定子和徑向定子所通電流產(chǎn)生的磁勢相差的角度實(shí)現(xiàn)多種多相運(yùn)行方式。

5.如權(quán)利要求1所述的一種雙三相永磁同步驅(qū)動電機(jī)的工作方法，其特征是：所述電機(jī)在徑向和軸向定子上的相數(shù)分別大于等于三，極對數(shù)大于等于一，徑向電樞繞組和軸向電樞繞組為單層繞組或雙層繞組，徑向電樞繞組產(chǎn)生的磁場的極數(shù)與徑向磁極極數(shù)相等，軸向電樞繞組產(chǎn)生的磁場的極數(shù)與軸向磁極極數(shù)相等。