中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器制造技術

中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器，屬于混合動力汽車領域，本發明專利技術為解決現有混合動力汽車中的復合結構電機存在結構復雜、體積較大、集成度低的問題。本發明專利技術方案：調制環轉子位于雙繞組定子與永磁轉子之間；調制環轉子和雙繞組定子之間存在徑向氣隙L1；調制環轉子與永磁轉子之間存在徑向氣隙L2；本發明專利技術具有兩個獨立的轉軸，且兩個軸的轉矩轉速完全獨立，雙繞組定子形成p

【技術實現步驟摘要】
中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器
本專利技術屬于混合動力汽車領域。
技術介紹
混合動力汽車是目前最具發展潛力和市場價值的新能源汽車。由于混合動力汽車能夠很好的結合發動機技術和電驅動技術，因此混合動力汽車在燃油經濟性和節能減排方面具有非常大的優勢。混合動力技術中主要包括兩種，一種是以機械行星齒輪為核心的機械式混合動力系統(如Prius系統)，一種是以復合結構電機為核心的純電氣式混合動力系統。行星齒輪是一種精密的機械部件，因此機械式混合動力系統不可避免地會出現振動、噪聲、磨損和定期維護等問題。相比之下，復合結構電機不僅無上述問題，而且具有結構簡單、易于控制的優勢。復合結構電機中無刷復合結構電機方案具有更高的可靠性和實用價值，是該領域的熱點研究方向。中國專利CN101938199B、CN101951088B和CN101924438B介紹了一類無刷復合電機方案，該類方案實際上是由一臺無刷雙轉子電機和一個永磁同步電機串聯構成的復合結構電機方案。盡管該方案實現了復合結構電機無刷化，但它也有結構復雜、體積較大、集成度低等缺點。
技術實現思路
本專利技術目的是為了解決現有混合動力汽車中的復合結構電機存在結構復雜、體積較大、集成度低的問題，提供了一種中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器。本專利技術所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器包括機殼、雙繞組定子、永磁轉子、調制環轉子、永磁轉子輸出軸和調制環轉子輸出軸；雙繞組定子固定在機殼的內圓表面上，雙繞組定子內部由外向內依次設置有調制環轉子和永磁轉子；永磁轉子固定在永磁轉子輸出軸上，永磁轉子輸出軸的一端通過第二軸承和第四軸承與調制環轉子轉動連接，永磁轉子輸出軸的另一端從機殼的一個端蓋伸出，且通過第一軸承與機殼轉動連接；調制環轉子位于雙繞組定子與永磁轉子之間，調制環轉子輸出軸的一端固定在調制環轉子上，調制環轉子輸出軸的另一端從機殼的另一個端蓋伸出，且通過第三軸承與機殼轉動連接；調制環轉子和雙繞組定子之間存在徑向氣隙L1；調制環轉子與永磁轉子之間存在徑向氣隙L2；調制環轉子輸出軸和永磁轉子輸出軸的軸線重合；雙繞組定子由定子鐵心、第一定子繞組和第二定子繞組構成；第一定子繞組是一個m1相定子繞組，當第一定子繞組通有m1相交流電流時，會形成ps1極對數的旋轉電樞磁場，m1、ps1為正整數；第二定子繞組是一個m2相定子繞組，當第二定子繞組通有m2相交流電流時，會形成ps2極對數的旋轉電樞磁場，m2、ps2為正整數；永磁轉子極對數為pPM，pPM為正整數；調制環轉子由pm個導磁塊、pm個非導磁塊和轉子支架構成，pm為正整數；轉子支架外圓表面沿圓周方向交錯設置導磁塊和非導磁塊；同時滿足條件ps1＝|kpPM+jpm|和ps2＝kpPM，其中k是正整數，j是整數。優選地，導磁塊選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體。優選地，永磁轉子由永磁轉子鐵心和2pPM個永磁體單元構成，2pPM個永磁體單元沿圓周方向均勻分布排列，2pPM個永磁體單元固定在永磁轉子鐵心的外圓表面上，相鄰兩塊永磁體單元的充磁方向相反。優選地，永磁轉子由永磁轉子鐵心和2pPM個永磁體單元構成，2pPM個永磁體單元沿圓周方向均勻分布排列，永磁體單元嵌入到永磁轉子鐵心的外圓表面，相鄰兩塊永磁體單元的充磁方向相反，永磁體單元的充磁方向為徑向充磁或平行充磁。優選地，永磁轉子由永磁轉子鐵心和2pPM個永磁體單元構成，2pPM個永磁體單元沿圓周方向均勻分布排列，永磁體單元嵌入到永磁轉子鐵心內，永磁體單元的橫截面為矩形，2pPM個永磁體單元以永磁轉子輸出軸為中心在永磁轉子鐵心的內部放射狀分布，永磁體單元的充磁方向為切向充磁。優選地，永磁體單元的橫截面為矩形，2pPM個永磁體單元在永磁轉子鐵心的內部以永磁轉子輸出軸為中心均布，每相鄰兩個永磁體單元的夾角為360°/2pPM，永磁體單元的充磁方向為平行充磁。優選地，永磁轉子由永磁轉子鐵心和2pPM個永磁體單元構成，2pPM個永磁體單元沿圓周方向均勻分布排列，每個永磁體單元由兩塊橫截面為矩形的永磁體構成V字形結構，兩塊永磁體的充磁方向為分別垂直于V字形的兩條邊，且同時指向V字形的開口方向或同時背離V字形的開口方向，2pPM個V字形的永磁體單元以永磁轉子輸出軸為中心均布在永磁轉子鐵心的內部，V字形的開口沿徑向朝外開口。優選地，永磁轉子包括pPM個永磁體單元、pPM個鐵心凸起單元和永磁轉子鐵心；pPM個永磁體單元和pPM個鐵心凸起單元沿圓周方向均勻交錯分布在永磁轉子鐵心上；pPM個永磁體單元的充磁方向相同。永磁體單元的充磁方向為徑向充磁或平行充磁。鐵心凸起單元和永磁轉子鐵心為硅鋼片或實心鐵構成的一體件。本專利技術的優點：本專利技術的中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器具有兩個獨立的轉軸，且兩個軸的轉矩轉速完全獨立，因此，本專利技術特別適合應用在電動汽車、風力發電、魚雷推進等需要雙轉軸獨立控制的場合。本專利技術屬于無刷結構方案，方案中沒有電刷滑環機構，相比于現有的有刷復合結構電機方案而言，本專利技術的效率、可靠性得到明顯提升。同時相比于現有的無刷復合結構方案而言，本專利技術具有明顯的結構簡單、體積小、集成度高等優勢。附圖說明圖1是實施例一所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是實施例二所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖4是圖3的B-B剖視圖；圖5是實施例三所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖6是圖5的C-C剖視圖；圖7是實施例四所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖8是圖7的D-D剖視圖；圖9是實施例五所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖10是圖9的E-E剖視圖；圖11是實施例六所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖12是圖11的F-F剖視圖；圖13是第一定子繞組的繞組排布示意圖；圖14是第二定子繞組的繞組排布示意圖。具體實施方式下面結合圖1～圖14對本專利技術作進一步說明。混合動力汽車中的變速器采用復合結構電機現有技術中有一類無刷復合電機，如中國專利CN101938199B、CN101951088B和CN101924438B公開的方案，該類方案實際上是由一臺無刷雙轉子電機和一個永磁同步電機串聯構成的復合結構電機方案。盡管該方案實現了復合結構電機無刷化，但它也有結構復雜、體積較大、集成度低等缺點。本專利技術提出一種中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器，本專利技術無級變速器具有兩個獨立的轉軸，且兩個軸的轉矩轉速完全獨立，本專利技術屬于無刷結構方案，方案中沒有電刷滑環機構，相比于現有的有刷復合結構電機方案而言，本專利技術的效率、可靠性得到明顯提升。實施例一：圖1和圖2為實施例一中的中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器的結構示意圖。中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器包括機殼4、雙繞組定子5、永磁轉子7、調制環轉子6、永磁轉子輸出軸1和調制環轉子輸出軸9；雙繞組定子5固定在機殼4的內圓表面上，雙繞組定子5內部由外向內依次設置有調制環轉子6和永磁轉子7；永磁轉子7固定在永磁轉子輸出軸1上，永磁轉子輸出軸1的一端通過第二軸承3和第四軸承10與調制環轉子6轉動連接，永磁轉子輸出軸1的另一端從機殼4的一個端蓋伸出，且通過第一軸承2與機本文檔來自技高網...

【技術保護點】
中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器，其特征在于，包括機殼(4)、雙繞組定子(5)、永磁轉子(7)、調制環轉子(6)、永磁轉子輸出軸(1)和調制環轉子輸出軸(9)；雙繞組定子(5)固定在機殼(4)的內圓表面上，雙繞組定子(5)內部由外向內依次設置有調制環轉子(6)和永磁轉子(7)；永磁轉子(7)固定在永磁轉子輸出軸(1)上，永磁轉子輸出軸(1)的一端通過第二軸承(3)和第四軸承(10)與調制環轉子(6)轉動連接，永磁轉子輸出軸(1)的另一端從機殼(4)的一個端蓋伸出，且通過第一軸承(2)與機殼(4)轉動連接；調制環轉子(6)位于雙繞組定子(5)與永磁轉子(7)之間，調制環轉子輸出軸(9)的一端固定在調制環轉子(6)上，調制環轉子輸出軸(9)的另一端從機殼(4)的另一個端蓋伸出，且通過第三軸承(8)與機殼(4)轉動連接；調制環轉子(6)和雙繞組定子(5)之間存在徑向氣隙L1；調制環轉子(6)與永磁轉子(7)之間存在徑向氣隙L2；調制環轉子輸出軸(9)和永磁轉子輸出軸(1)的軸線重合；雙繞組定子(5)由定子鐵心(5?3)、第一定子繞組(5?1)和第二定子繞組(5?2)構成；第一定子繞組(5?1)是一個m...

【技術特征摘要】
1.中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器，其特征在于，包括機殼(4)、雙繞組定子(5)、永磁轉子(7)、調制環轉子(6)、永磁轉子輸出軸(1)和調制環轉子輸出軸(9)；雙繞組定子(5)固定在機殼(4)的內圓表面上，雙繞組定子(5)內部由外向內依次設置有調制環轉子(6)和永磁轉子(7)；永磁轉子(7)固定在永磁轉子輸出軸(1)上，永磁轉子輸出軸(1)的一端通過第二軸承(3)和第四軸承(10)與調制環轉子(6)轉動連接，永磁轉子輸出軸(1)的另一端從機殼(4)的一個端蓋伸出，且通過第一軸承(2)與機殼(4)轉動連接；調制環轉子(6)位于雙繞組定子(5)與永磁轉子(7)之間，調制環轉子輸出軸(9)的一端固定在調制環轉子(6)上，調制環轉子輸出軸(9)的另一端從機殼(4)的另一個端蓋伸出，且通過第三軸承(8)與機殼(4)轉動連接；調制環轉子(6)和雙繞組定子(5)之間存在徑向氣隙L1；調制環轉子(6)與永磁轉子(7)之間存在徑向氣隙L2；調制環轉子輸出軸(9)和永磁轉子輸出軸(1)的軸線重合；雙繞組定子(5)由定子鐵心(5-3)、第一定子繞組(5-1)和第二定子繞組(5-2)構成；第一定子繞組(5-1)是一個m1相定子繞組，當第一定子繞組(5-1)通有m1相交流電流時，會形成ps1極對數的旋轉電樞磁場，m1、ps1為正整數；第二定子繞組(5-2)是一個m2相定子繞組，當第二定子繞組(5-2)通有m2相交流電流時，會形成ps2極對數的旋轉電樞磁場，m2、ps2為正整數；永磁轉子(7)極對數為pPM，pPM為正整數；調制環轉子(6)由pm個導磁塊(6-1)、pm個非導磁塊(6-2)和轉子支架(6-3)構成，pm為正整數；轉子支架(6-3)外圓表面沿圓周方向交錯設置導磁塊(6-1)和非導磁塊(6-2)；同時滿足條件ps1＝|kpPM+jpm|和ps2＝kpPM，其中k是正整數，j是整數。2.根據權利要求1所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器，其特征在于，導磁塊(6-1)選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體。3.根據權利要求1所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器，其特征在于，永磁轉子(7)由永磁轉子鐵心(7-2)和2pPM個永磁體單元(7-1)構成，2pPM個永磁體單元(7-1)沿圓周方向均勻分布排列，2pPM個永磁體單元(7-1)固定在永磁轉子鐵心(7-2)的外圓表面上，相鄰兩塊永磁體單元(7-1)的充磁方向相反。4.根據權利要求1所述中間調磁型徑向集成式電氣無級變速器，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：白金剛，鄭萍，劉家琦，王明嶠，尹佐生，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23