磁转子3转速分别为Ωρ Ω2和Ω3，则三个转速满足如下关系：
[0024] 通过分析定子I 1电枢磁场转速、调制环转子2转速和永磁转子3转速可知，当调 制环转子2转速Ω2固定时，通过改变定子I 1电枢磁场转速Ω i即可实现调制环转子2转 速Ω2与永磁转子3转速Ω 3之间的解耦。因此，结合内燃机的最高效率带较窄的特点，保 证内燃机转速恒定时车轮负载的转速将不会影响内燃机的工作。
[0025] 假定定子I 1、调制环转子2和永磁转子3的电磁转矩分别为1\，1~2和Τ3，则三者 转矩满足如下关系：
[0028] 从转矩公式中可看出，定子I 1、调制环转子2和永磁转子3的转矩之间存在制约 关系。其中，最为核心的制约关系在于力的作用是相互的，即：
[0029] WTf 0 (5)
[0030] 当改变一个的转矩时，另两方转矩也会发生变化。由此可知，仅依据磁场调制电机 无法实现内燃机与车轮负载之间的转矩解耦。因此，需要将磁场调制结构与永磁电机结构 相结合才能实现转速转矩双解親。
[0031] 引入定子II 4后，由于定子II 4与永磁转子3构成的普通永磁同步电机的工作谐 波与前述磁场调制电机工作谐波次数不同，二者存在电磁隔离。假定定子II 4内电枢磁场 的转速为Ω4，产生的转矩为!；，依据能量关系可列出如下表达式：
[0034] 同时，对于定子II 4来说，其电枢磁场转速与永磁转子3转速相同，即：
[0035] Ω3= Ω 4 (8)
[0036] 结合Ω。02和Ω 3之间的关系，可得到如下表达式：
[0039] 对于该双机械端口-双电端口永磁电机来说，当调制环与内燃机相连时〇Vg 定），通过调节定子II 4的转矩输出T4，即可实现电机输入转矩T2与输出转矩T 3的解耦。
[0040] 结合电机设计的常用方法给出设计步骤如下：
[0041] 1、依据用户的设计需求确定电机的电磁负荷及热负荷，定电机相数；
[0042] 2、选择合适的极槽配合：本结构极槽配合的设计重点为磁场调制部分的极槽配合 设计。其中，定子I 1的电枢磁场极对数Ρ、调制环转子2导磁块单元数q和永磁转子3磁 场极对数η需满足式（1)。说明书附图中给出一套可行方案：定子I 1电枢磁场极对数p = 1，调制环转子2导磁块单元数q = 6，永磁转子3磁场极对数η = 5,根据用户需求不同， 在q-定的情况下，若需较大转矩，则可选择相对较小的Ρ，若对功率因数有较高要求，则可 选择相对较大的P ;
[0043] 3、尺寸估计：根据用户需求结合现有电机设计的尺寸公式估计电机尺寸，估计值 一般与仿真有一定误差，故仅作为仿真的初始方案，后续将不断调整设计尺寸；
[0044] 4、优化设计方案：以尺寸估计的结果作为初始方案，在保证电机几何尺寸重量等 不超出用户接受范围的条件下，针对电压、电流、转矩及功率因数等电磁性能要求对电机尺 寸不断微调，直至满足用户需求；
[0045] 5、设计样机，测试性能。
[0046] 综上，相比传统的基于行星齿轮的电动汽车传动系统，本发明公开的双机械端 口-双电端口永磁电机能实现内燃机与车轮负载之间的转速转矩解耦，并同时能够避免由 于行星齿轮带来的机械传动损耗、振动噪声、磨损及维护的问题，是一种可行的电动汽车传 动装置。
[0047] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原。所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 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（1，4)、永 磁转子（3)W及调制环转子（2)，其中所述调整环转子（2)、所述永磁转子（3)及定子I(1) 组合成磁场调制永磁电机的结构，所述永磁转子（3)与所述定子II(4)组合成永磁电机结 构。2. 如权利要求1所述的双机械端口双电端口永磁电机，其特征在于，所述双定子（1，4) 分别外接两个独立的电端口，所述调制环转子（2)与所述电动汽车的内燃机相连，所述永 磁转子（3)与所述负载相连。3. 如权利要求1或2所述的双机械端口双电端口永磁电机，其特征在于，所述定子 I(1)电枢磁场极对数为P，所述调制环转子（2)导磁块单元数为q，所述永磁转子（3)磁 场极对数为n，则q=p+n。4. 如权利要求3所述的双机械端口双电端口永磁电机，其特征在于，所述定子I(I)的 电枢磁场转速Q1，所述调制环转子（2)的电枢磁场转速为Q2,所述永磁转子（3)的电枢 磁场转速为Q3,所述定子II (4)内电枢磁场的转速为Q4,则：5. 如权利要求4所述的双机械端口双电端口永磁电机，其特征在于，所述定子I(1)的 电磁转矩为Tl,所述调制环转子（2)的电磁转矩为Tz,所述永磁转子（3)的电磁转矩为Ts,
【专利摘要】本发明公开了一种双机械端口-双电端口永磁电机，该永磁电机具有双定子和双转子结构，每个定子对应一个独立电端口，每个转子对应一个独立机械端口，其中，两定子的电枢磁场极数不同，定子Ⅰ上的绕组与永磁转子和调制环转子作用，调制出定子Ⅰ的电枢磁场，在调制环转子转速固定时，通过调节定子电枢磁场的转速能够改变永磁转子的转速，从而实现两转子转速独立。定子Ⅱ上的绕组与永磁转子作用，实现转矩调节功能。该电机存在两个机械端口和两个电端口。将内燃机和调制环转子相连，负载和永磁转子相连，电端口与蓄电池连接，能够保证内燃机持续工作在最高效率点的条件下满足不同的负载需求。
【IPC分类】H02K1/27, H02K1/22, H02K16/00, H02K1/12
【公开号】CN105375714
【申请号】CN201510824775
【发明人】李健, 张芮, 曲荣海, 李大伟
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月24日