[发明专利]一种基于磁场调制的双机电端口永磁电机

说明书

本发明公开了一种基于磁场调制的双机电端口永磁电机，包括高速电机部分，低速电机部分以及调制块转子；其中，高速电机部分的转子、调制块转子及低速电机部分的转子依次沿轴向布置，高速电机部分的转子与调制块转子之间和调制块转子与低速电机部分的转子之间均设有气隙，高速电机部分的转子、调制块转子及低速电机部分的转子组合成磁力齿轮结构。本发明中提供的双机电端口永磁电机中，高速电机转子、低速电机转子和调制转子在轴向上基于磁场调制原理实现转矩变换，实现了转矩产生部分和转矩变换部分的解耦；由于产生转矩部分的高速电机部分或低速电机部分只有单层气隙，且该双机电端口永磁电机在径向上结构更为紧凑，使得转矩密度更高。

技术领域

本发明属于永磁电机技术领域，更具体地，涉及一种基于磁场调制的双机电端口永磁电机。

背景技术

在很多工业应用场合，特别是混合动力汽车中，转速与转矩传动比可变的无级变速器引起了越来越多的关注。现有的混合动力汽车动力系统，以丰田普锐斯为代表，大多采用行星齿轮来完成内燃机和车轮负载之间的转速解耦；通过另一套电动机/发电机的转矩调节作用，内燃机和车轮之间的转矩也得以解耦。在实现了内燃机和负载的转速、转矩解耦之后，内燃机可以始终工作在最大效率点上并且不影响车轮负载运行。该系统大大提高了内燃机的工作效率，降低了车辆油耗与尾气的排放量。但这种纯机械传动装置，不可避免的会有机械结构的振动、噪声以及机械磨损等问题。

为了弥补这一缺陷，有发明提出了基于双机械端口的电气传动方案。专利文献CN105375714A公开了一种双机械端口、双电端口永磁电机，将磁场调制电机与普通永磁电机沿径向嵌入到同一台电机内，外部定子与永磁体构成一台普通永磁电机，内部定子、调制环与永磁体构成一台磁场调制电机。该结构通过内、外定子绕组的电流频率独立控制两转子的转速，通过普通永磁电机在永磁转子上施加额外转矩实现两转子的转矩解耦，从而利用无刷结构实现双机械端口电机的功能。但由于该电机结构永磁体产生的励磁磁场需要穿过三层气隙，其磁路磁阻较大，造成磁场较弱，削弱了电机的转矩输出能力。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于磁场调制的双机电端口永磁电机，其目的在于解决现有的双机电端口永磁电机由于永磁体结构需要穿过三层气隙使得磁路磁阻大进而削弱电机转矩的技术问题，本发明提出一种能实现转速、转矩解耦，结构紧凑，转矩密度高的电机。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于磁场调制的双机电端口永磁电机，该双机电端口永磁电机包括高速电机部分I，低速电机部分III以及调制块转子II，其中，高速电机部分I的转子、调制块转子II及低速电机部分III的转子依次沿轴向布置，高速电机部分I的转子与调制块转子II之间和调制块转子II与低速电机部分III的转子之间均设有气隙，高速电机部分I的转子、调制块转子II及低速电机部分III的转子组合成磁力齿轮结构。

进一步地，当调制块转子转速不为零时，高速电机部分I的转子、低速电机部分III的转子以及调制块转子II中任意两个可以作为双机电端口永磁电机的不耦合的机械端口。

进一步地，高速电机部分I的定子和低速电机部分III的定子为双机电端口永磁电机的不耦合的电端口。

进一步地，调制块转子II包括多个导磁块和多个磁钢，且一个磁钢嵌于两个相邻导磁块之间，磁钢充磁方向为周向，且两个相邻的磁钢充磁方向相反。

进一步地，高速电机部分I和低速电机部分III均可采用游标永磁电机结构或同步磁阻电机结构。

进一步地，高速电机部分I的极对数p，调制块转子II导磁块数n，低速电机部分III的极对数q，满足公式n＝p+q。

进一步地，高速电机部分I的转子转速Ω₁，调制块转子II转速Ω₂以及低速电机部分III的转子转速Ω₃满足n·Ω₂＝p·Ω₁+q·Ω₃。