混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机，属于电磁齿轮传动系统技术领域。
【背景技术】
[0002]传统动力汽车燃油利用率低、尾气排放污染环境，节能减排已成为人们关注的焦点，其中混合动力汽车作为一种新能源汽车，具有燃油经济性高、尾气排放低、续航里程长等优点，成为解决该问题的有效途径。
[0003 ]混合动力汽车的动力耦合系统主要分为机械式和电磁式两种工作方式。机械式混合动力耦合系统主要是把由电机和内燃机提供的两种动力源通过多自由度机械行星齿轮高效耦合，两种动力源在不同行驶工况下灵活配合，使内燃机工作于最佳燃油区域，但其存在机械式行星齿轮电机体积庞大、机械结构复杂，且易出现机械疲劳、摩擦损耗、震动噪音及润滑障碍等问题;最为典型的电磁式混合动力耦合系统由双转子电机构成，可有效规避机械式动力耦合系统存在的上述问题，但在该类系统中，采用集电环和电刷与外部电路相连的内转子电枢绕组在高速旋转时易使集电环和电刷之间产生火花和相应磨损;无刷化电磁式混合动力耦合系已成为电磁式混合动力汽车采取的热门技术解决方案，但由于现有无刷化双转子电机结构内电机体积小，难以实现大功率的动力合成与转矩传递，又使得该类电磁式混合动力系统难以在重型运输、公共交通等大功率作业场合使用。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的上述不足，本实用新型提出一种复合电机混合动力驱动系统解决方案，结合永磁同步电机设计方法和机械式谐波齿轮传动原理，并利用少极差磁场错极原理及磁导谐波技术，使得两种不同极数的永久磁场在特定波数的区域异极性相互耦合，实现力矩传递、变速传动及能量流的分配与传输。
[0005]该混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机主要零部件包括定子机壳、定子铁芯、定子绕组、复合转子铁芯、复合转子内圈永磁体、复合转子外圈永磁体、磁导波转子、磁导波转子支撑架、内转子铁芯、内转子永磁体、输入轴和输出轴、轴承、轴承端盖、支撑架及液压缸，其中内转子铁芯与输入轴相连，内转子永磁体与复合转子内圈永磁体以及复合转子外圈永磁体均以N、S极交替排列，磁导波转子与内转子铁芯及复合转子铁芯同轴安装，并与内转子永磁体及复合转子内圈永磁体之间均存在气隙，定子铁芯上缠有定子绕组，且定子铁芯与复合转子外圈永磁体之间存在气隙。
[0006]结合图3来说明该混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机的工作原理，输入轴和输出轴作为两个机械端口分别与内燃机和车轮相连，定子机壳、定子铁芯、定子绕组以及复合转子外圈永磁体构成外电机，是系统电功率的输入端口，通过内燃机和外电机的共同作用，实现机械功率流与电功率流的合成及能量传输，通过控制两种功率流的比例，并与离合一制动系统配合，使混合动力汽车在启动、重载、爬坡、加速、刹车以及高速巡航等不同运行工况下，内燃机始终运行于最佳燃油经济区，实现整车的效率最高和排放最少。
[0007]该混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机的主要参数之间存在如下关系:定子铁芯的槽数为Ns，复合转子外圈永磁体极对数为pm，二者之间存在多种配比关系，为了获得较大的转矩密度，应当使电机的节距和极距相近，因此，定子铁芯的槽数Ns和复合转子外圈永磁体极对数Pm之间满足Ns = 2pm ± 2的约束条件;对于三相永磁电机来说，定子铁芯的槽数Ns还应能够被3整除;复合转子内圈永磁体极对数为pi，内转子永磁体的极对数为P2，磁导波转子波数为他，极对数口1和口2为彼此互素的正整数对，并满足口1>2 4112=他、1 <Nb〈4的约束条件。
[0008]采用上述技术方案可以达到如下技术效果:(1)克服了机械式齿轮传动易出现机械疲劳、摩擦损耗、震动噪音及润滑障碍等问题，传动效率大大提高，具有高效节能、低碳环保经济特点，广泛推广可极大地节省能源；(2)采用少极差磁场错极原理及磁导谐波技术，使得内部永磁谐波齿轮的磁场耦合程度明显增大，且凸极式磁导波转子的凸极波数有限，不仅提高了系统转矩密度，而且传动机构的寿命极限得到显著提高，具有结构紧凑、传动效率高、可靠性好等优点；(3)采用永磁传动技术，可以使机构在过载时因主、从动轮滑转而随时切断传动关系，对负载和原动机起到保护作用；(4)多端口结构可以实现内燃机和外电机的共同作用，实现机械功率流与电功率流的合成及能量传输，通过控制两种功率流的比例，使混合动力汽车在不同运行工况下，内燃机始终运行于最佳燃油经济区，实现整车的效率最高和排放最少。
【附图说明】
[0009]图1是混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机具体结构图。
[0010]图2是混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机径向结构拓扑图。
[0011 ]图3是混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机工作原理示意图。
[0012]以上图中:1.支撑架，2.液压缸，3.轴承，4.轴承，5.轴承端盖，6.轴承，7.输入轴，8.磁导波转子，9.复合转子内圈永磁体，10.复合转子铁芯，11.定子铁芯，12.定子绕组，13.引出线，14.复合转子外圈永磁体，15.磁导波转子支撑架，16.轴承，17.轴承，18.支撑架，19.轴承，20.轴承端盖，21.输出轴，22.内转子铁芯，23.内转子永磁体，24.定子机壳，25.车轮，26.输出轴，27.整流器一，28.蓄电池，29.整流器二，30.起发动机，31.传送带，32.离合器，33.内燃机。
【具体实施方式】
[0013]本实用新型提出一种混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机，它是针对机械式混合动力耦合系统存在电机体积庞大、机械结构复杂、易出现机械疲劳、摩擦损耗、震动噪音及润滑障碍等问题，由双转子电机构成的电磁式混合动力耦合系统在内转子电枢绕组高速旋转时易使集电环和电刷之间产生火花和相应磨损的问题，以及当前无刷化双转子电机结构内电机体积小，难以实现大功率动力合成与转矩传递，限制其在重型运输、公共交通等大功率作业场合使用的问题而提出的。
[0014]从图1和图2可知，混合动力驱动磁导谐波式磁齿轮复合电机主要由内部永磁式谐波齿轮和外部模块化永磁驱动电机组成，其中内部永磁式谐波齿轮的主要零部件包括内转子铁芯22、内转子永磁体23、磁导波转子8、磁导波转子支撑架15、复合转子内圈永磁体9，其中内转