一种双机械端口双电端口永磁电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于永磁电机领域，更具体地，涉及一种双机械端口双电端口永磁电机。
【背景技术】
[0002] 混合电动汽车是指有两种或两种以上的储能器、能源或转换器作为驱动能源，并 且其中至少有一种能为混合电动汽车提供驱动能源。现有的混合电动汽车动力系统主要是 以丰田Prius作为代表的基于行星齿轮完成内燃机和车轮负载之间转速解耦的驱动系统。 通过一套电动机/发电机与行星齿轮配合，内燃机与车轮负载之间的转速可实现解耦。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 了内燃机和负载同时的转速转矩解耦后，内燃机始终工作在最大效率工作点上并且不影响 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。上 述系统已经发展成熟，但由于行星齿轮属于纯机械装置，其结构运转将不可避免的带来机 械传动损耗、振动噪声、磨损以及维护的问题。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双机械端口双电端口永 磁电机，其目的在于提出一种既能实现转速解耦，又能实现转矩解耦的电机，由此解决电机 的磨损以及维护的技术问题，能够显著地提高电机的使用效率。
[0004] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种双机械端口双电端口永磁 电机，其特征在于，该永磁电机包括双定子、永磁转子以及调制环转子，其中所述调整环转 子、所述永磁转子及定子I组合成磁场调制永磁电机的结构，所述永磁转子与所述定子II 组合成永磁电机结构。
[0005] 进一步地，所述双定子分别外接两个独立的电端口，所述调制环转子与所述电动 汽车的内燃机相连，所述永磁转子与所述负载相连。
[0006] 进一步地，所述定子I电枢磁场极对数为p，所述调制环转子导磁块单元数为q， 所述永磁转子磁场极对数为n，则q = p+n。
[0007] 进一步地，所述定子I的电枢磁场转速Ω i，所述调制环转子的电枢磁场转速 为Ω2，所述永磁转子的电枢磁场转速为Ω3，所述定子II内电枢磁场的转速为Ω4，则
[0008] 进一步地，所述定子I的电磁转矩为?\，所述调制环转子的电磁转矩为Τ2，所述永 磁转子的电磁转矩为Τ3,则
[0009] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于调制环转子 的磁场调制作用，定子I电枢磁场在调制环转子和永磁转子间产生了极对数不等于定子I 电枢磁场的气隙磁场。由磁场调制电机的运行原理可知，定子I的电枢磁场、永磁转子转速 和调制环转子的转速存在代数关系。在调制环转子转速固定的条件下，改变定子I内电磁 枢场的转速可以改变永磁转子的转速，实现调制环转子与永磁转子转速之间的解耦。在混 合电动汽车驱动场合中，由于内燃机最佳工作区域很窄，为了保证内燃机始终工作在最佳 工作点，内燃机的轴承可与调制环转子相连并保持在最佳转速不变，车轮负载与永磁转子 相连且转速可通过改变定子I内电磁枢场的转速的方式调节，此时即实现了内燃机和车 轮负载的转速解耦。
[0010] 转矩解耦利用的是永磁转子和定子II之间的相互作用。永磁转子和定子II的组 合可以看成一个普通的永磁同步电机。通过改变定子II中的定子绕组中通入电流的情况， 可调节整个永磁同步电机的输出转矩，则可实现内燃机输出转矩和车轮负载转矩之间的解 耦，由此可以显著地提高电机的使用效率。
【附图说明】
[0011] 图1为按照本发明实现的双机械端口 -双电端口轴向磁通电机的结构图（以调制 电机为6槽2极电机，转矩调节电机为12槽10极电机为例）；
[0012] 图2为按照本发明实现的双机械端口-双电端口径向磁通电机的结构图；
[0013] 图3为按照本发明实现的双机械端口-双电端口轴向磁通电机的外部装置示意图 (带箭头细线表示电路，无箭头粗线表示机械连接）。
[0014] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0015] 1一定子I 2-调制环转子3-永磁转子4一定子II
【具体实施方式】
[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0017] 下面结合附图，具体说明该电机的特点及工作原理。
[0018] 以图2径向结构为例，从内到外共4层依次为定子I 1、调制环转子2、永磁转子3 和定子II 4,其中定子I 1和定子II 4分别外接两个独立的电端口；调制环转子2直接和内 燃机连接，同步旋转；永磁转子3则直接和负载连接，同步旋转，当然该种结构也同样适用 于轴向磁通电机，如图1所示，并且如图3所示，展示了按照本发明的按照本发明设计的电 机的使用示意图，出除了上述双定子，调制环转子和永磁转子等的连接的结构，其中两个定 子还通过逆变器与蓄电池相连。
[0019] 该双机械端口 -双电端口电机可看成由一磁场调制永磁电机与一永磁同步电机 组合而成的电机拓扑。其中，定子I 1，调制环转子2和永磁转子3构成了磁场调制永磁电 机，永磁转子3和定子II 4构成了永磁同步电机。对于磁场调制永磁电机来说，假定定子 I 1电枢磁场极对数为P，调制环转子2导磁块单元数为q，永磁转子3磁场极对数为n，则 这三个量满足如下关系：
[0020] q = p+n (1)
[0021] 由此可知，在选择极对数时，只要满足定子I 1电枢磁场的极对数与永磁转子3磁 场极对数之和等于调制块数即可，定子I 1电枢磁场极对数与永磁转子3磁场极对数无需 相同，由此种设置则可实现磁场调制。
[0022] 假定定子I 1电枢磁场转速、调制环转子2转速和永