[发明专利]双机械端口电机及其驱动控制系统

说明书

技术领域

本申请是申请号为2005101307395、申请日为2005年12月27日、发明名称为《双机械端口电机及其驱动控制系统》的分案申请。

本发明涉及一种具有双机械端口的电机及其驱动控制系统，特别涉及混合动力车辆用统一磁场的双机械端口电机及其驱动系统。

背景技术

当前，可以用于机械能和电能分配与传递的装置包括由行星齿轮和两个电机(兼有电动和发电功能)及其驱动控制组成的系统，和双转子电机加传统电机及其驱动控制构成的系统。

专利WO0034066和EP1481463都公开了一种双转子的电机。WO0034066的双转子电机有径向磁场方案、轴向磁场方案和径向——轴向磁场混合方案。径向磁场双转子电机的最外层是定子，中间层是外转子，最内层是内转子。如图1所示，其中外转子可以分为三部分，中间部分是铁心轭部，其他两部分分别为向外、向内的两组齿槽用于安装内外两套绕组，外转子分别与定子和内转子构成机械上耦合而电磁分离的两个电机。由图2中的外转子局部示意图可以看到，这种电机的外转子做的非常厚，分别为内电机和外电机提供圆周方向的磁路。EP1481463在WO0034066的基础上进行了改进，EP1481463进一步提出使内外两个电机不仅在机械上连接，在磁路上也部分耦合。为了兼顾两个电机分别弱磁的工况，如图3和图4所示，它用外转子轭部以提供外电机的圆周方向磁路。这种电机的外转子还是比较厚，重量较大，其弱磁需要较大的弱磁电流来抵消永磁体产生的磁场，从而加大了电机损耗，引起电机的温升。

专利WO0034066的这种双转子电机作为两个单独的电机进行控制，在控制方法上可以沿用传统的电机控制方法。专利EP1481463没有提及磁场的耦合给控制带来的困难及其解决这个问题的控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种统一磁场双机械端口电机及其驱动控制系统，本发明应用于混合动力汽车，以减轻转子体积和重量，降低制造难度，提高效率和功率密度。

本发明根据双机械端口电机的转子结构形式可形成径向磁通结构和轴向磁通结构两种形式。

本发明径向磁通结构形式双机械端口电机由圆柱状结构的内转子、圆筒形结构外转子和定子构成。内转子包括外圆周开有齿槽的铁心和位于齿槽中的内转子绕组，内转子铁心由齿槽和轭部组成，构成了第二机械端口；在内转子外围是提供统一磁场通路与励磁的外转子，即第一机械端口。在外转子和内转子之间形成的气隙为内气隙，即第二气隙。在外转子的外围是在内圆周上开有齿槽的铁心和位于齿槽中的外转子绕组的定子，定子铁心由齿槽和轭部组成。在外转子和定子之间形成的气隙为外气隙，即第一气隙。内转子、外转子、定子之间轴心重合。定子绕组可以为三相或多相绕组，构成双机械端口电机的第一电气端口。内转子绕组可以为三相或多相绕组，构成双机械端口电机的第二电气端口。

径向磁通结构的双机械端口电机的外转子为圆筒形状，沿着与外转子的中心轴平行的方向称为轴向，与外转子的中心轴垂直的方向称为径向。本发明的电机外转子的特点为径向厚度薄于现有技术中的径向磁通双转子电机外转子。

外转子框架有多种形式：

1、沿着与外转子框架中心轴平行的方向，在框架的圆周上以预定间隔开槽，槽深贯穿外转子壁，并且向外圆周的槽口宽度小于向内圆周的槽口，在槽中嵌入永磁体或填充非导磁材料。

2、沿着与外转子框架中心轴平行的方向，在框架的圆周上以预定间隔沿轴向开矩形槽，矩形槽的径向宽度小于外转子的径向厚度，并且所述矩形槽在外转子的内圆周和外圆周上均不开口，在凹槽中埋入永磁体或填充非导磁材料。

3、沿着与外转子框架的中心轴平行的方向，在框架的外圆周上以预定间隔开出凹槽，凹槽的径向深度小于外转子的径向厚度，凹槽的开口在外转子的外圆周上，并且向外圆周的槽口宽度小于槽底的宽度，在凹槽中埋入永磁体或填充非导磁材料。

4、沿着外转子框架中心轴平行的方向，在框架的内圆周上以预定间隔开出凹槽，凹槽的径向深度小于外转子的径向厚度，凹槽的开口在外转子的内圆周上，在凹槽中埋入永磁体或填充非导磁材料。

上述四种结构中，若框架由导磁或不导磁材料制成的，槽中嵌入钕铁硼、钐钴等材料制作的永磁体；若框架由导磁材料制成，则槽中填充非导磁材料。

5、亦可沿着外转子框架的中心轴平行的方向，在导磁材料制成的框架的内圆周和外圆周上分别以预定间隔开出凹槽，在槽中填充非导磁材料。