一種磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，從內(nèi)到外依次包括電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子、內(nèi)氣隙、電機(jī)外轉(zhuǎn)子、外氣隙、定子及其繞組。電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子包括內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心、主磁極永磁體、副磁極永磁體。主磁極永磁體采用輻條式排列并嵌于內(nèi)轉(zhuǎn)子中，主磁極永磁體朝向電機(jī)轉(zhuǎn)軸側(cè)的端部設(shè)有端槽。相鄰的兩個(gè)主磁極永磁體的端槽之間均嵌有副磁極永磁體，副磁極永磁體和端槽之間的鐵心形成筋結(jié)構(gòu)。主磁極永磁體沿圓周切向充磁，相鄰的主磁極永磁體充磁方向相反，副磁極永磁體沿徑向充磁，相鄰的副磁極永磁體充磁方向相反。本發(fā)明可以減少輻條排列的主磁極永磁體向轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的漏磁，降低電機(jī)鐵耗，有效改善電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。
【專利說明】
一種磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，適用于電動(dòng)汽車混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)場合，本發(fā)明涉及永磁電機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)與電磁齒輪技術(shù)均為當(dāng)前電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?；旌蟿?dòng)力汽車的功率分配系統(tǒng)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效狀態(tài)，然而以行星齒輪為核心的功率分配技術(shù)長期被豐田汽車集團(tuán)壟斷。除了商業(yè)壟斷以外，機(jī)械齒輪機(jī)構(gòu)本身也有間隙和磨損的缺點(diǎn)，因此采用全電氣化的傳動(dòng)系統(tǒng)解決方案也是汽車工業(yè)發(fā)展的大方向。
[0003]近年來，電機(jī)學(xué)領(lǐng)域的電磁齒輪技術(shù)得到了學(xué)界內(nèi)廣泛的關(guān)注，其中同軸磁齒輪的速比關(guān)系恰好與行星齒輪組的速比關(guān)系類似?；谕S磁齒輪原理的磁齒輪雙轉(zhuǎn)子電機(jī)被證明可以取代以行星齒輪為核心的功率分配系統(tǒng)。不僅如此，磁齒輪本身就具有優(yōu)于機(jī)械裝置的特性，例如:電氣傳動(dòng)不需要潤滑系統(tǒng)，磁齒輪本身具有過載保護(hù)特性。因此，深入研究磁齒輪雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，針對混合動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用做出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有十分重要的工程意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出了一種磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，減小內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體向轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的漏磁。
[0005]技術(shù)方案:一種磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，該電機(jī)從里到外依次包括電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子、內(nèi)氣隙、電機(jī)外轉(zhuǎn)子、外氣隙、定子及其繞組；
[0006]所述電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子包括內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心、主磁極永磁體、副磁極永磁體;所述主磁極永磁體采用福條式排列并嵌于內(nèi)轉(zhuǎn)子中，所述主磁極永磁體朝向電機(jī)轉(zhuǎn)軸側(cè)的端部設(shè)有端槽；相鄰的兩個(gè)主磁極永磁體的端槽之間均嵌有所述副磁極永磁體，所述副磁極永磁體和端槽之間的鐵芯形成筋結(jié)構(gòu);其中，所述主磁極永磁體沿圓周切向充磁，相鄰的主磁極永磁體充磁方向相反，所述副磁極永磁體沿徑向充磁，相鄰的副磁極永磁體充磁方向相反。
[0007]進(jìn)一步，所述筋結(jié)構(gòu)的切向?qū)挾葹?.5?2.0mm。
[0008]進(jìn)一步，所述電機(jī)外轉(zhuǎn)子由外轉(zhuǎn)子鐵心以及承托外轉(zhuǎn)子鐵心的隔磁環(huán)構(gòu)成。
[0009]進(jìn)一步，所述隔磁環(huán)采用環(huán)氧樹脂制備。
[0010]進(jìn)一步，所述的副磁極永磁體徑向長度為與切向長度比例為3:4。
[0011 ]有益效果:與傳統(tǒng)米用表貼式永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的磁齒輪雙轉(zhuǎn)子電機(jī)相比，本發(fā)明將主磁極永磁體和副磁極永磁體嵌入內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心中，主磁極永磁體采用輻條式排列以獲得聚磁效果，主磁極永磁體朝向電機(jī)轉(zhuǎn)軸側(cè)的端部設(shè)有端槽，副磁極永磁體嵌入相鄰的兩個(gè)主磁極永磁體的端槽之間，并且采用筋結(jié)構(gòu)支撐內(nèi)轉(zhuǎn)子的永磁體區(qū)域，減少輻條排列的主磁極永磁體向轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的漏磁，降低電機(jī)鐵耗，有效改善雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。
[0012]對于一般的輻條式排列永磁體而言，由于向內(nèi)漏磁的存在，轉(zhuǎn)子軸需要采用不銹鋼材料，以減少漏磁。而本發(fā)明的磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)由于抑制了輻條式排列的永磁體向轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)漏磁，從而使得內(nèi)轉(zhuǎn)子軸上沒有磁場分布，因此內(nèi)轉(zhuǎn)子軸材料可以采用普通鋼材，降低加工制造成本。
【附圖說明】
[0013]圖1為磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)截面圖；
[0014]圖2為內(nèi)轉(zhuǎn)子的聚磁式磁極局部磁路分布示意圖；
[0015]圖3為內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心無端槽情況的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0017]如圖1所示，本實(shí)施例的磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)是一種非接觸式電機(jī)，可用于電動(dòng)汽車混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)場合，具有轉(zhuǎn)矩密度高的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)從里到外依次包括電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子1、內(nèi)氣隙15、電機(jī)外轉(zhuǎn)子2、外氣隙23、定子及其繞組3。電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子I包括內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心12、主磁極永磁體11、gU磁極永磁體13 ο主磁極永磁體11采用輻條式排列并嵌于內(nèi)轉(zhuǎn)子中，主磁極永磁體11朝向電機(jī)轉(zhuǎn)軸側(cè)的端部設(shè)有端槽17。相鄰的兩個(gè)主磁極永磁體11的端槽17之間均嵌有副磁極永磁體13，副磁極永磁體13和端槽17之間的鐵芯形成筋結(jié)構(gòu)14;內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心12采用筋結(jié)構(gòu)14支撐含有永磁體的區(qū)域。電機(jī)外轉(zhuǎn)子2包括外轉(zhuǎn)子鐵心21、承托外轉(zhuǎn)子鐵心21的隔磁環(huán)22，外轉(zhuǎn)子鐵心21和外轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)22組成一個(gè)整體。
[0018]本實(shí)施例中，內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心12、外轉(zhuǎn)子鐵心21由硅鋼片堆疊而成，承托外轉(zhuǎn)子鐵心21的隔磁環(huán)22由環(huán)氧樹脂或其他非導(dǎo)磁材料構(gòu)成。電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子I和電機(jī)外轉(zhuǎn)子2同軸安裝，彼此通過軸承聯(lián)接，可自由旋轉(zhuǎn)。主磁極永磁體11沿圓周切向充磁，相鄰主磁極永磁體充磁方向相反;副磁極永磁體13徑向長度約為3 mm，切向長度約為4mm，它沿徑向充磁，且相鄰副磁極永磁體充磁方向相反，以抑制主磁極永磁體向內(nèi)漏磁。由主磁極永磁體11、gU磁極永磁體13構(gòu)成的聚磁結(jié)構(gòu)中，每個(gè)磁極是由兩個(gè)主磁極永磁體11和一個(gè)副磁極永磁體13共同作用形成的，如圖2所示，從而實(shí)現(xiàn)聚磁效應(yīng)，同時(shí)抑制向內(nèi)側(cè)漏磁。
[0019]副磁極永磁體13嵌入相鄰的兩個(gè)主磁極永磁體的端槽之間，若副磁極永磁體13沿徑向向外偏移，即設(shè)置在相鄰的兩個(gè)主磁極永磁體11之間，則會(huì)減小主磁極永磁體11磁場強(qiáng)度;若副磁極永磁體13沿徑向向內(nèi)偏移，則筋結(jié)構(gòu)14會(huì)相應(yīng)變粗，筋結(jié)構(gòu)14本質(zhì)上為內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心一部分，其材料為硅鋼片，筋結(jié)構(gòu)14變粗必然導(dǎo)致漏磁增加。
[0020 ]內(nèi)轉(zhuǎn)子采用筋結(jié)構(gòu)14支撐永磁體區(qū)域，筋結(jié)構(gòu)14為副磁極永磁體13與端槽17之間的細(xì)條形內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心。若內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心無端槽17，如圖3所示，則筋結(jié)構(gòu)14會(huì)變粗，導(dǎo)致漏磁增加，故筋結(jié)構(gòu)14的寬度要足夠窄，以保證其處于高度飽和狀態(tài)從而抑制漏磁。筋結(jié)構(gòu)14距離轉(zhuǎn)子軸心的徑向位置要合理，以保證筋結(jié)構(gòu)14能夠支撐永磁體區(qū)域的離心力。筋結(jié)構(gòu)14的寬度優(yōu)選范圍為1.5?2.0mm;本實(shí)施例中筋結(jié)構(gòu)14寬度設(shè)計(jì)為1.5mm，對于多極數(shù)轉(zhuǎn)子，筋結(jié)構(gòu)14比較多，因此強(qiáng)度可以保證。
[0021]本發(fā)明提出的磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，大幅提高永磁體利用率，提升轉(zhuǎn)矩傳遞能力，減少漏磁，降低電機(jī)鐵耗。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示的內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于:該電機(jī)從里到外依次包括電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子(I)、內(nèi)氣隙(15)、電機(jī)外轉(zhuǎn)子(2)、外氣隙(23)、定子及其繞組(3); 所述電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子(I)包括內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心(12)、主磁極永磁體(11)、副磁極永磁體(13);所述主磁極永磁體(11)采用福條式排列并嵌于內(nèi)轉(zhuǎn)子中，所述主磁極永磁體(11)朝向電機(jī)轉(zhuǎn)軸側(cè)的端部設(shè)有端槽(17);相鄰的兩個(gè)主磁極永磁體(11)的端槽(17)之間均嵌有所述副磁極永磁體(13)，所述副磁極永磁體(13)和端槽(17)之間的鐵芯形成筋結(jié)構(gòu)(14);其中，所述主磁極永磁體(11)沿圓周切向充磁，相鄰的主磁極永磁體(11)充磁方向相反，所述副磁極永磁體(13)沿徑向充磁，相鄰的副磁極永磁體(13)充磁方向相反。2.根據(jù)權(quán)利要求1任一所述的磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于:所述筋結(jié)構(gòu)(14)的切向?qū)挾葹?.5?2.0mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于:所述電機(jī)外轉(zhuǎn)子(2)由外轉(zhuǎn)子鐵心(21)以及承托外轉(zhuǎn)子鐵心(21)的隔磁環(huán)(22)構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于:所述隔磁環(huán)(22)采用環(huán)氧樹脂制備。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場調(diào)制式聚磁雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于:所述的副磁極永磁體(13)徑向長度為與切向長度比例為3:4。
【文檔編號】H02K16/02GK105827080SQ201610356787
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】程明, 文宏輝, 孫樂, 宋利華
【申請人】東南大學(xué)