[发明专利]横向-轴向磁通结构无刷复合式永磁电机

说明书

技术领域

本发明涉及横向-轴向磁通结构无刷复合式永磁电机，属于永磁电机的技术领域。

背景技术

传统内燃机汽车的燃油消耗和尾气污染是举世关注的热点问题。相比而言，电动汽车则具有低能耗、低排放的特点。然而，车载电池作为电动汽车的关键部件之一，仍有能量密度低、寿命短、价格高等问题，使得电动汽车的性价比与传统的内燃机汽车有较大差距。为了解决这种问题，融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力汽车，成为新型汽车开发的热点方案，并获得了迅速的发展。

混合动力汽车现有的串联式驱动装置，其特点是：可使发动机不受汽车行驶工况的影响，始终运行在最佳的工作区，并可选用功率较小的发动机，但要求发电机和电动机的功率足够大。在这种结构中，发动机的输出将全部转化为电能再转换为驱动汽车的机械能，受限于较低的机电能量转换和电池充放电的效率，使得燃油能量的利用率比较低。相对地，并联式驱动装置则具有能量利用率较高的特点，但其发动机会受到汽车行驶工况的影响，因此不适于变化频繁的行驶工况。另外，相比于串联式结构，并联式结构还需要更为复杂的变速装置、动力复合装置和传动机构。与以上两种驱动方式不同，混联式驱动装置采用两台电机来同时实现发动机的转矩和转速控制，并可提高发动机的效率和降低排放，具有较好的运行性能，但需要通过行星齿轮实现动力的分配，结构复杂，成本较高。因此在上述驱动装置中，存在发动机和系统其他部件不能简单高效配合的问题，从而使整个系统存在体积笨重、结构复杂、成本偏高、性能受限等问题，而不能有效地将动力输出。

发明内容

本发明为了解决现有串联式、并联式和混联式驱动装置中发动机和系统其他部件不能简单高效配合，从而使整个系统存在体积笨重、结构复杂、成本偏高、性能受限，而不能有效地将动力输出的问题，本发明提供了一种横向-轴向磁通结构无刷复合式永磁电机。

本发明所述横向轴向磁通结构无刷复合式永磁电机，它包括壳体和端盖，壳体的两端设置有端盖，其特征在于，在壳体内并列设置有横向磁通双转子电机和轴向转矩调节电机，所述横向磁通双转子电机包括第一定子、横向磁通转子、第一永磁转子、永磁转子输出轴和横向磁通转子输出轴，所述轴向转矩调节电机包括第二定子和第二永磁转子，横向磁通转子输出轴同时作为轴向转矩调节电机的转子轴，

所述轴向转矩调节电机的第二定子固定在端盖的内壁上，第二永磁转子固定在横向磁通转子输出轴上，第二定子和第二永磁转子之间沿轴向方向有气隙，所述气隙宽度为L3；第二定子由第二定子绕组和第二定子铁心组成；

所述横向磁通双转子电机的第一定子固定在壳体的内侧壁上，第一永磁转子固定在永磁转子输出轴上，横向磁通转子位于第一定子与第一永磁转子之间，所述横向磁通转子固定在横向磁通转子输出轴上，并且所述横向磁通转子通过轴承与永磁转子输出轴转动连接；横向磁通转子和第一定子之间有气隙，所述气隙宽度为L1；所述横向磁通转子与第一永磁转子之间有气隙，所述气隙宽度为L2；

第一定子由m个结构相同的相单元沿轴向紧密排列组成；每个相单元均由第一定子铁心和第一定子绕组构成；每个第一定子铁心的截面为“凹”字形，“凹”字形的开口面向横向磁通转子，第一定子绕组嵌在所述“凹”字形的开口中；

横向磁通转子由支撑部分和m个横向磁通单元组成，每个横向磁通单元含有n对横向磁通转子齿，所有横向磁通转子齿固定在支撑部分上；m个横向磁通单元沿轴向均匀排列，且每个横向磁通单元分别与第一定子中的一个相单元相对应，

每个横向磁通单元的n对横向磁通转子齿分成平行的左右两列，每列横向磁通转子齿沿圆周均匀分布组成圆环状；同列中相邻两个横向磁通转子齿之间的间距为d，两列中位置相对应的两个横向磁通转子齿位于横向磁通转子的同一条母线上，并组成横向磁通转子的一对极；每个横向磁通单元中的两列横向磁通转子齿沿圆周组成的两个圆环与位置相对应的第一定子铁心的“凹”字形开口的两侧凸出部分分别对齐；

相邻横向磁通单元沿圆周方向错开1/m倍的同列相邻两个横向磁通转子齿间距d所占的空间角度；

第一永磁转子由第一永磁转子铁心和m个第一永磁体单元构成，第一永磁转子铁心的外圆周表面设置有m个永磁体单元，m个永磁体单元沿轴向均匀分布，且每个永磁体单元与一个横向磁通单元相对应，