[發明專利]一種電磁感生型永磁無刷雙轉子電機

在審

• 申請號: 202310619692.7
• 申請日: 2023-05-29
• 公開（公告）號: CN116613949A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 曾煜;趙文祥;吉敬華
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/22;H02K1/2783;H02K1/276;H02K1/26;H02K3/28;H02K3/12;H02K17/16
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 汪芬

本發明公開一種電磁感生型永磁無刷雙轉子電機，所述電機包括定子、短路環感應器(轉子)和永磁轉子。定子放置電樞繞組，用于處理兩個機械端口間的功率差和轉速差；短路環感應器是通過不同尺寸和形狀的導條相互連接、組合、嵌套，感應出不同幅值、相位的短路電流，進而實現磁場極對數轉換；短路環感應器嵌套在鐵心內部，分別與電樞磁場、永磁磁場耦合，通過感應電流實現電生磁式(電路?磁路)的磁場極對數轉換；短路環轉子鐵心內外開槽，存在極靴，降低氣隙磁阻的同時，減少漏磁；永磁轉子根據不同的永磁體形態特征與布局方式，產生不同的拓撲結構(表貼式、內置式、輻條式等)，并與短路環感應器協同進行機械能的輸入與分配。

技術領域

本發明屬于永磁電機領域，涉及一種永磁無刷雙轉子電機，尤其涉及在永磁無刷雙轉子電機中引入短路環感應器。

背景技術

發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，是應對氣候變化、推動綠色發展的戰略舉。自2012年我國將新能源汽車確定為戰略性新興產業以來，我國始終堅持電車驅動戰略取向，新能源汽車產業發展取得了巨大成就。至2022年，我國新能源汽車市場占有率達到25.6％，逐步進入全面市場化拓展期。混合動力系統中，混聯式構型最具技術創新性，其功率分流與變速傳動裝置承擔發動機曲軸與車輪驅動軸之間的轉速解耦和功率分配，是整個系統的核心部件。因此，研究混合動力汽車高性能電磁變速系統，攻克動力分配和變速傳動關鍵技術，對推動我國汽車產業高端化、綠色化，加快建設汽車強國，具有重要的戰略與科學意義。

磁場調制型無刷雙轉子復合結構電機具備無刷可靠、結構簡單、轉矩密度高等優點，是替代傳統機械傳動的有效電氣化解決方案。磁場調制型電機以“不同極對數磁場產生轉矩”為工作機理，需要電機存在某種拓撲充當“磁場轉換器”功能。無刷雙轉子電機中，該結構多以導磁塊與非導磁塊交替排布組成，并將其命名為調制環，以耦合電樞與永磁磁場。內外磁場轉換過程中，除主極對數磁場通過調制環相互轉換外，還會產生多種階次、相位、旋轉速度和方向不同的無用諧波，它們在時空上交織、耦合，產生轉矩脈動、損耗，引起振動、噪聲，也是造成磁場調制型電機功率因數低的根本原因。此外，調制環為獲得良好的調制效果，非導磁區域占據相當大的比例，一方面造成內外氣隙分布不均、漏磁嚴重，另一方面極大的增加了氣隙等效磁阻，降低了氣隙磁通和功率密度。

發明內容

本發明的目的是使電機基于短路環感應器實現電路到磁路的磁場極對數轉換，克服了傳統磁場調制型永磁雙轉子電機磁場轉換效率低、漏磁大等弊端，進一步提升了功率因數。為此基于電生磁式磁場轉換機制，提出新型的電磁感生型永磁雙轉子功率分流電機。

為了達成上述目的，本發明的技術方案是：

一種電磁感生型永磁無刷雙轉子電機，所述電機由定子、短路環感應器(轉子)、永磁轉子組成。定子上放置電樞繞組，用于處理兩個機械端口間的功率差和轉速差；短路環感應器分別耦合電樞磁場和永磁磁場，并在短路環中感應出電流，建立轉子合成磁動勢，實現內外磁場的極對數轉換與能量交換；永磁轉子提供主要氣隙能量，與短路環感應器協同進行機械能的輸入與分配。

上述短路環感應器，是通過不同尺寸的導條相互連接、組合、嵌套，感應出不同幅值、相位的短路電流，它們產生的磁場相互疊加、合成，進而實現磁場極對數轉換。短路環感應器嵌套在轉子鐵心內部，通過感應電流實現電生磁式(電路-磁路)的磁場極對數轉換；轉子鐵心內外開槽，存在極靴，降低氣隙磁阻的同時，減少漏磁，具備很高的磁場轉換效率。同時，短路環感應器作為鼠籠轉子的變種，具有結構簡單、魯棒性強、可靠性高的優點。

上述短路環感應器的短路線圈單元導條可由1、2、3......n不同數量組成，因而轉子鐵心槽數為p_rn，其中p_r為短路線圈單元數，也就是轉子極對數；短路環感應器極對數p_r與電樞繞組極對數p_s、永磁磁場極對數p_m的關系為：p_r＝p_m+p_s。