單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器制造技術

單側調磁型軸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：包括機殼、兩個雙繞組定子、永磁轉子、調制環轉子、調制環轉子輸出軸和永磁轉子輸出軸；永磁轉子位于雙繞組定子與調制環轉子之間，永磁轉子和雙繞組定子之間存在軸向氣隙L1；永磁轉子與調制環轉子之間存在軸向氣隙L2；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，雙繞組定子形成p

【技術實現步驟摘要】
單側調磁型軸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。申請號為CN104377918A、CN104393726A和CN104377919A的專利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，提供了一種單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器。本專利技術所述單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器第一種結構：單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器包括機殼、兩個雙繞組定子、永磁轉子、調制環轉子、調制環轉子輸出軸和永磁轉子輸出軸；兩個雙繞組定子的各一個外圓環端面分別固定在機殼的左右端面內壁上，兩個雙繞組定子之間區域由外向內依次設置有永磁轉子和調制環轉子；調制環轉子固定在調制環轉子輸出軸上，調制環轉子輸出軸的一端通過第二軸承和第四軸承與永磁轉子轉動連接，調制環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；永磁轉子位于雙繞組定子與調制環轉子之間，永磁轉子輸出軸的一端固定在永磁轉子上，永磁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；永磁轉子和雙繞組定子之間存在軸向氣隙L1；永磁轉子與調制環轉子之間存在軸向氣隙L2；永磁轉子輸出軸和調制環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；永磁轉子由多個永磁單元和轉子支架構成，轉子支架是由兩個圓端面和一個圓環構成的封閉框架，永磁體單元設置在兩個圓端面里，每個圓端面所形成的磁場極對數為pPM，pPM為正整數；調制環轉子由2pm個突起單元和調制環轉子鐵心構成，pm為正整數；調制環轉子鐵心為圓環形，兩側的圓端面各有pm個突起單元；且上述參數滿足ps1＝|kpPM+jpm|和ps2＝kpPM，其中k是正整數，j是整數。優選地，永磁轉子兩側圓盤端面的結構對稱、位置對稱，永磁轉子的每個圓盤端面上表貼設置或嵌入設置的pPM個第一永磁體單元和pPM個第二永磁體單元以調制環轉子輸出軸為中心呈放射線狀均勻排布，第一永磁體單元和第二永磁體單元沿軸向充磁，且二者充磁方向相反。優選地，永磁轉子的每個圓盤端面上交錯設置pPM個第一永磁體單元和pPM個鐵心凸起單元，同時它們以調制環轉子輸出軸為中心呈放射線狀均勻排布，第一永磁體單元沿軸向充磁，同一圓盤端面所有第一永磁體單元的充磁方向相同，兩側圓盤端面上位置對稱的兩塊第一永磁體單元充磁方向相同。優選地，突起單元和調磁環轉子鐵心選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體。優選地，2pm個突起單元和調制環轉子鐵心為一體件或分立件，突起單元的形狀隨意。本專利技術所述單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器第二種結構：單側調磁型軸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、調制環轉子輸出軸和永磁轉子輸出軸；雙繞組定子的外圓環端面固定在機殼的端面內壁上；調制環轉子固定在調制環轉子輸出軸的一端，調制環轉子輸出軸的另一端從機殼的一個端蓋伸出，且通過第三軸承與機殼轉動連接；永磁轉子位于雙繞組定子與調制環轉子之間，永磁轉子輸出軸的一端通過第二軸承與調制環轉子輸出軸轉動連接，永磁轉子輸出軸的另一端從機殼的另一個端蓋伸出，且通過第一軸承與機殼轉動連接；永磁轉子和雙繞組定子之間存在軸向氣隙L1；永磁轉子與調制環轉子之間存在軸向氣隙L2；永磁轉子輸出軸和調制環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；永磁轉子的極對數為pPM，pPM為正整數；永磁轉子由多個永磁單元和轉子支架構成，多個永磁單元設置在圓環形的支架里；調制環轉子由pm個突起單元和調制環轉子鐵心構成，pm為正整數；調制環轉子鐵心為圓環形，圓端面有pm個突起單元；且上述參數滿足ps1＝|kpPM+jpm|和ps2＝kpPM，其中k是正整數，j是整數。優選地，永磁轉子的圓環形的支架里表貼設置或嵌入設置的pPM個第一永磁體單元和pPM個第二永磁體單元以永磁轉子輸出軸為中心呈放射線狀均勻排布，第一永磁體單元和第二永磁體單元沿軸向充磁，且二者充磁方向相反。優選地，永磁轉子的圓環形的支架里交錯設置pPM個第一永磁體單元和pPM個鐵心單元，同時它們以永磁轉子輸出軸為中心呈放射線狀均勻排布，第一永磁體單元沿軸向充磁，所有第一永磁體單元的充磁方向相同。優選地，突起單元和調磁環轉子鐵心選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體。優選地，2pm個突起單元和調制環轉子鐵心為一體件或分立件，突起單元的形狀隨意。本專利技術的優點：本專利技術的單側調磁型軸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。本專利技術電機具有功率密度高、轉矩密度高的優點。附圖說明圖1是實施例一所述單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖2是圖1的C-C剖視圖；圖3是圖1的D-D剖視圖；圖4是實施例二所述單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖5是圖6的E-E剖視圖；圖6是圖6的F-F剖視圖；圖7是實施例三所述單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖8是圖11的G-G剖視圖；圖9是圖11的H-H剖視圖；圖10是實施例四所述單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器的結構示意圖；圖11是圖16的I-I剖視圖；圖12是圖16的J-J剖視圖；圖13是圖1的A-A剖視圖；圖14是圖13的四分之一放大圖；圖15是圖1的B-本文檔來自技高網...

【技術保護點】
單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器，其特征在于，包括機殼(4)、兩個雙繞組定子(5)、永磁轉子(6)、調制環轉子(7)、調制環轉子輸出軸(1)和永磁轉子輸出軸(9)；兩個雙繞組定子(5)的各一個外圓環端面分別固定在機殼(4)的左右端面內壁上，兩個雙繞組定子(5)之間區域由外向內依次設置有永磁轉子(6)和調制環轉子(7)；調制環轉子(7)固定在調制環轉子輸出軸(1)上，調制環轉子輸出軸(1)的一端通過第二軸承(3)和第四軸承(10)與永磁轉子(6)轉動連接，調制環轉子輸出軸(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；永磁轉子(6)位于雙繞組定子(5)與調制環轉子(7)之間，永磁轉子輸出軸(9)的一端固定在永磁轉子(6)上，永磁轉子輸出軸(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；永磁轉子(6)和雙繞組定子(5)之間存在軸向氣隙L1；永磁轉子(6)與調制環轉子(7)之間存在軸向氣隙L2；永磁轉子輸出軸(9)和調制環轉子輸出軸(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.單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器，其特征在于，包括機殼(4)、兩個雙繞組定子(5)、永磁轉子(6)、調制環轉子(7)、調制環轉子輸出軸(1)和永磁轉子輸出軸(9)；兩個雙繞組定子(5)的各一個外圓環端面分別固定在機殼(4)的左右端面內壁上，兩個雙繞組定子(5)之間區域由外向內依次設置有永磁轉子(6)和調制環轉子(7)；調制環轉子(7)固定在調制環轉子輸出軸(1)上，調制環轉子輸出軸(1)的一端通過第二軸承(3)和第四軸承(10)與永磁轉子(6)轉動連接，調制環轉子輸出軸(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；永磁轉子(6)位于雙繞組定子(5)與調制環轉子(7)之間，永磁轉子輸出軸(9)的一端固定在永磁轉子(6)上，永磁轉子輸出軸(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；永磁轉子(6)和雙繞組定子(5)之間存在軸向氣隙L1；永磁轉子(6)與調制環轉子(7)之間存在軸向氣隙L2；永磁轉子輸出軸(9)和調制環轉子輸出軸(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(6)由多個永磁單元和轉子支架(6-3)構成，轉子支架(6-3)是由兩個圓端面和一個圓環構成的封閉框架，永磁體單元設置在兩個圓端面里，每個圓端面所形成的磁場極對數為pPM，pPM為正整數，調制環轉子(7)由2pm個突起單元(7-1)和調制環轉子鐵心(7-2)構成，pm為正整數；調制環轉子鐵心(7-2)為圓環形，兩側的圓端面各有pm個突起單元(7-1)；且上述參數滿足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所述單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器，其特征在于，永磁轉子(6)兩側圓盤端面的結構對稱、位置對稱，永磁轉子(6)的每個圓盤端面上表貼設置或嵌入設置的pPM個第一永磁體單元(6-1)和pPM個第二永磁體單元(6-2)以也調制環轉子輸出軸(1)為中心呈放射線狀均勻排布，第一永磁體單元(6-1)和第二永磁體單元(6-2)沿軸向充磁，且二者充磁方向相反。3.根據權利要求1所述單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器，其特征在于，永磁轉子(6)的每個圓盤端面上交錯設置pPM個第一永磁體單元(6-1)和pPM個鐵心凸起單元(6-4)，同時它們以調制環永磁轉子輸出軸(1)為中心呈放射線狀均勻排布，第一永磁體單元(6-1)沿軸向充磁，同一圓盤端面所有第一永磁體單元(6-1)的充磁方向相同，兩側圓盤端面上位置對稱的兩塊第一永磁體單元(6-1)充磁方向相同。4.根據權利要求1所述單側調磁型軸向集成式電氣無級變速器，其特征在于，突起單元(7-1)和調磁環轉子鐵心(7-2)選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或...

【專利技術屬性】
技術研發人員：白金剛，佟誠德，王明嶠，劉家琦，王傳澤，
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