CN101090221B - 无刷双转子电机 - Google Patents

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Abstract

一种无刷双转子电机，由一个径向式永磁磁路结构的内电机与一个励磁磁路结构的外电机组成，内电机由输入轴、内转子铁心、内转子永磁磁钢、外转子铁心和外转子内绕组组成；外电机由定子绕组、定子铁心、外转子铁心和外转子外绕组组成；具体结构位置由里到外依次是输入轴、内转子铁心、内转子永磁磁钢、外转子铁心、外转子内绕组、外转子外绕组、定子铁心、定子绕组、机壳，内转子铁心被固定在输入轴上并与之一起旋转，定子铁心被固定在机壳上，外转子铁心与输出轴刚性相连，并与输出轴一起旋转，外转子内绕组和外转子外绕组相互连接形成回路。电机只需要通过一套逆变器即可控制内外两个电机协调工作。本发明成本低、结构紧凑、工作可靠、使用寿命长。

Description

无刷双转子电机
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是一种无刷双转子电机。
背景技术
混合动力驱动***有串联、并联和混联三种形式。串联混合动力***是先由发电机将发动机输出的动力全部转换为电能，再经电动机将电能转换为机械能驱动车轮，其优点是可实现发动机的最优控制，缺点是经两次能量全部转换，损失能量过大。并联***是在传统的汽车传动***基础上，另加一路电动驱动***，为汽车加速或爬坡时提供辅助动力，其优点是能量转换的比例较少，缺点是发动机与车轮间靠直接的机械连接，发动机不能总在高效率点工作。普通的混联***是通过特制的动力分配装置将来自发动机的动力分为机械和电力两条路径，可发挥串联式和并联式的优点，但结构复杂，成本很高，同时复杂的传动机构会降低传动效率。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种采用一个径向式永磁磁路结构的内电机与一个励磁磁路结构的外电机组成一体化的无刷双转子电机，其输入轴与发动机曲轴相连，输出轴与驱动桥相连，通过一套逆变器即可控制内外两个电机协调工作，使发动机运行于最高效率点，从而提高整个***的效率，并且低成本、轻量化、结构紧凑；同时由于没有碳刷和集电环，电机还具有结构简单、工作可靠、使用寿命长的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无刷双转子电机，其特征在于，其由一个径向式永磁磁路结构的内电机与一个励磁磁路结构的外电机组成，该内电机由输入轴、内转子铁心、内转子永磁磁钢、外转子内铁心和外转子内绕组组成；该外电机由定子绕组、定子铁心、外转子外铁心和外转子外绕组组成；具体结构位置由里到外依次是输入轴、内转子铁心、内转子永磁磁钢、外转子内铁心、外转子内绕组、外转子外铁心、外转子外绕组、定子铁心、定子绕组、机壳，内转子铁心被固定在输入轴上并与之一起旋转，定子铁心被固定在机壳上，外转子内铁心和外转子外铁心与输出轴刚性相连，并与输出轴一起旋转，其中外转子内绕组和外转子外绕组相互连接形成闭合回路，定子绕组与逆变器相连接。
所述内转子永磁磁钢位于内转子铁心表面，形成表面式磁钢内转子结构。
所述内转子永磁磁钢内置于内转子铁心中，形成内置式磁钢内转子结构。
本发明的有益效果是：1.本发明***中，电机不使用碳刷和集电环，电机尺寸小，结构紧凑，成本低，工作可靠，使用寿命长。2.本发明***中，只需要一套逆变器即可控制内外两个电机协调工作，电机***结构紧凑，质量轻，成本低。2.由于发动机与车轮间没有直接的机械连接，可以调节发动机在高效率点工作，当负载情况变化时，只需调整定子磁场所产生的电磁转矩即可，这样发动机大多数工况都能够以最高效率运行，与负载的变化关系不大。因而该混合动力调速传动***燃料消耗少，排放少，效率高，绿色环保。3.汽车减速时，内电机的电磁力可以解除，外电机可充分回馈制动能量，提高了能源利用率，节省了能源。4.汽车行驶速度和发动机转速相互独立，电机可以实现发动机至车轮的无级变速传动；5.本发明***中，省去了一些机械传动装置，不需要安装离合器，使用小变速箱甚至无变速箱，因而能量转换较少，传动环节少，传动效率高，而且零件少，结构简单，成本低。
附图说明
图1为本发明的表面式磁钢无刷双转子电机结构的侧面图。
图2为本发明的表面式磁钢无刷双转子电机内转子截面图。
主要部件附图标记说明
1.输入轴，2.内转子铁心，3.内转子永磁磁钢，4.外转子内绕组，5.外转子外绕组，6.外转子铁心，7.定子铁心，8.定子绕组，9.输出轴，10.机壳，11.逆变器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的双转子混合动力复合永磁电机作进一步详细说明：
如图1、2所示，一种无刷双转子永磁电机，其特征在于由一个径向式永磁磁路结构的内电机与一个励磁磁路结构的外电机组成，包括由输入轴1、内转子铁心2、内转子永磁磁钢3、外转子铁心6和外转子内绕组4组成的内电机；和由定子绕组8、定子铁心7、外转子铁心6和外转子外绕组5组成的外电机；具体结构位置由里到外依次是输入轴1、内转子铁心2、内转子永磁磁钢3、外转子内铁心6、外转子内绕组4、外转子外绕组5、定子铁心7、定子绕组8、机壳10。内转子铁心2被固定在输入轴1上并与之一起旋转，定子铁心7被固定在机壳10上，外转子铁心6与输出轴9刚性相连，并与输出轴9一起旋转。其中外转子内绕组4和外转子外绕组5相互连接形成闭合回路，定子绕组8与逆变器11相连。
输入轴1与发动机曲轴相连。内转子表面安有永磁磁钢并且内转子固定于输入轴1上用来传递来自发动机的功率和能量；外转子有内外两组电枢绕组，并和输出轴9机械相连，而输出轴与负载相连，来输出功率和能量。如上所述的双转子电机结构可见，无刷双转子混合励磁电机是集成了两个电机，其中，外转子与定子组成一组电机，外转子又与内转子组成一组电机。
内转子结构中的永磁磁钢可以固定在内转子表面或***转子内部。
根据永磁磁钢固定的位置不同，内转子可分为表面式内转子结构和内置式内转子结构。永磁磁钢固定在内转子表面，为表面式内转子结构，其特点是电机有较大的有效气隙，电枢反应大大降低，并且结构简单；永磁磁钢***转子内部，为内置式内转子结构，其特点是电机的磁显性较高，可以产生额外的磁阻矩分量，有利于恒功率运行状态，并且永磁磁钢嵌入转子，可以保持高速运行时的机械完整件。

Claims (3)

1.一种无刷双转子电机，其特征在于：其是由一个径向式永磁磁路结构的内电机与一个励磁磁路结构的外电机组件组成，该内电机由输入轴(1)、内转子铁心(2)、内转子永磁磁钢(3)、外转子铁心(6)和外转子内绕组(4)组成；该外电机由定子绕组(8)、定子铁心(7)、外转子铁心(6)和外转子外绕组(5)组成；具体结构位置由里到外依次是输入轴(1)、内转子铁心(2)、内转子永磁磁钢(3)、外转子铁心(6)、外转子内绕组(4)、外转子外绕组(5)、定子铁心(7)、定子绕组(8)、机壳(10)，内转子铁心(2)被固定在输入轴(1)上并与之一起旋转，定子铁心(7)被固定在机壳(10)上，外转子铁心(6)与输出轴(9)刚性连接，并与输出轴(9)一起旋转，其中外转子内绕组(4)和外转子外绕组(5)共用一个相互连接形成回路，定子绕组(8)与逆变器(11)相连接；其输入轴与发动机曲轴相连，输出轴与驱动桥相连，通过一套逆变器即可控制内外电机协调工作，使发动机工作于最高效率点；当负载情况变化时，只需调整定子磁场所产生的电磁转矩即可，这样发动机大多数工况都能够以最高效率运行，与负载的变化关系不大；汽车减速时，内电机的电磁力可以解除，外电机可充分回馈制动能量；汽车行驶速度与发动机转速相互独立，电机可以实现发动机至车轮的无级变速传动。
2.根据权利要求1所述的无刷双转子电机，其特征在于所述内转子永磁磁钢(3)位于内转子铁心(2)表面，形成表面式磁钢内转子结构。
3.根据权利要求1所述的无刷双转子电机，其特征在于所述内转子永磁磁钢(3)内置于内转子铁心(2)中，形成内置式磁钢内转子结构。
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