[发明专利]一种永磁转矩和磁阻转矩分离型电机及最优效率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特指一种永磁转矩和磁阻转矩分离型电机及最优效率控制方法。

背景技术

近年来，永磁电机以其高效率、高功率因数和高转矩密度优势，受到了商用电动汽车的青睐。

公开号为CN101741154A，名称为“旋转电机”的专利文献提出相比于表贴式和表嵌式结构，内嵌式永磁电机能够利用磁阻转矩，进而提升转矩性能和调速范围。同时，在确保电机转矩能力的基础上，磁阻转矩的充分利用，也可以有效控制电动汽车永磁电机的反电势幅值，利于故障状态下的电机运行。但该内嵌式永磁电机，电机的输出转矩均由永磁转矩和磁阻转矩组成，且在转矩输出时是同时作用的，不能独立的控制电机中的永磁转矩和磁阻转矩。

公开号为CN104716754A，名称为“提升电机转矩密度方法及径向、轴向磁通并联永磁电机”的专利文献提出将径向磁通和轴向磁通进行结合，在转子的径向轴向均表贴永磁体，使得电机的转矩密度提升。但该方案未对径向和轴向磁场进行分离，同时不能让兼顾电机的磁阻转矩，从而不能应用于宽调速范围的场合。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术中的不足，提出一种永磁转矩和磁阻转矩分离型永磁电机。

本发明的装置采用的技术方案是：一种永磁转矩和磁阻转矩分离型电机，包括机壳以及机壳内部的径向电机、左轴向电机、右轴向电机，径向电机两侧分别被所述左轴向电机、右轴向电机所包围；所述径向电机包括径向定子和径向转子；径向定子上采用整数槽分布式绕组结构，同时径向转子采用磁阻式转子结构，以使得径向电机只产生磁阻转矩；所述左轴向电机包括左轴向定子和左轴向转子；所述右轴向电机包括右轴向定子，右轴向转子；右轴向定子和左轴向定子均采用分数槽集中绕组结构，同时右轴向转子和左轴向转子上设有永磁体，永磁体的励磁方向与电机的轴向方向平行，且相邻永磁体的励磁方向相反，以使得轴向电机只产生永磁转矩；所述径向电机为内转子或外转子结构；所述左轴向电机、右轴向电机中，左轴向定子和左轴向转子能够沿轴向位置互换；右轴向定子，右轴向转子能够沿轴向位置互换。所述径向电机产生径向磁通，所述左轴向电机、右轴向电机产生轴向磁通，且径向磁通和轴向磁通方向相互垂直，实现径向磁通、轴向磁通的解耦。

进一步，所述径向电机为内转子结构，径向转子内圈套有轴，径向定子内圈套有径向转子且以径向气隙相隔；径向转子轴端两侧分别设有左轴向转子和右轴向转子，左轴向定子和右轴向定子分别设置于左轴向转子和右轴向转子的最外层，左轴向转子和右轴向转子上的永磁体分别朝向靠近左轴向定子和右轴向定子的一侧设置；径向定子、左轴向定子和右轴向定子分别安装于机壳上。

进一步，所述径向电机为外转子结构，径向转子可以直接安装在车轮内，形成轮毂式结构；径向转子内圈套有径向定子且以径向气隙相隔；径向转子轴端两侧分别设有左轴向转子和右轴向转子，左轴向定子和右轴向定子分别设置于左轴向转子和右轴向转子的最外层，左轴向转子和右轴向转子上的永磁体分别朝向靠近左轴向定子和右轴向定子的一侧设置；径向定子、左轴向定子和右轴向定子与轴相连。

进一步，所述径向电机为内转子结构，径向转子内圈套有轴，径向定子内圈套有径向转子且以径向气隙相隔；左轴向定子和右轴向定子沿着轴向并排放置，同时，径向定子沿轴向嵌套固定在左轴向定子和右轴向定子内部中心，左轴向转子和右轴向转子分别设置于左轴向定子和右轴向定子的最外层，左轴向转子和右轴向转子上的永磁体分别朝向靠近左轴向定子和右轴向定子的一侧设置；左轴向定子和右轴向定子分别安装于机壳上，径向转子、左轴向转子、右轴向转子均和轴相连。

进一步，所述径向转子的转子结构包括：一字型转子，V型转子，多层空气槽转子或者开关磁阻式转子结构。所述永磁体的安装方式可以为表贴、表嵌和Halbach阵列三种，永磁体的表贴系数的范围在0.8-1之间。

进一步，所述径向定子上采用整数槽分布式绕组结构中：槽极配合需保证q＝S/(2*P*m)为整数；所述右轴向定子和左轴向定子均采用分数槽集中绕组结构中，槽极配合应满足S＝2P±2；其中m为电机的相数，S为电机的槽数，P为电机极对数，q为电机的每极每相槽数。

进一步，所述径向转子的外径大于左轴向转子和右轴向转子外径，为了保证永磁转矩的输出能力和端部漏磁的抑制，左轴向转子和径向转子的外径比为0.7-0.9之间。