[发明专利]一种多定子混合磁路永磁同步电机及方法

权利要求书

1.一种多定子混合磁路永磁同步电机，其特征是：包括径向定子、轴向定子和转子，其中，所述转子内放置有永磁体，所述永磁体使转子上产生磁通，一部分磁通沿电机的径向方向通过径向气隙进入到径向定子当中，形成径向主磁通，另一部分磁通沿轴向方向通过轴向气隙进入到轴向定子当中，形成轴向主磁通，径向主磁通和轴向主磁通组成混合磁路，通过调控混合磁路，使电机实现在增磁运行状态和弱磁扩速运行状态之间的转换；

根据电机工作的额定转速，额定转矩以及性能要求，设置电机的径向气隙长度、轴向气隙长度和径向电枢绕组和轴向电枢绕组的匝数，确定电机径向定子和轴向定子的作用为产生主驱动转矩或实现弱磁，以决定电机的工作状态；

所述电机的工作状态具体包括三种：

(1)轴向电枢绕组施加d轴电流，径向定子产生主驱动转矩，轴向定子实现弱磁功能并产生助力转矩；

(2)径向电枢绕组施加d轴电流，轴向定子产生主驱动转矩，径向定子实现弱磁功能产生助力转矩；

(3)电机的径向电枢绕组和轴向电枢绕组均不施加d轴电流，均只产生q轴电流，径向主磁通和径向定子电枢磁场产生驱动转矩，轴向主磁通和轴向定子电枢磁场产生驱动转矩，电机转矩密度和功率密度达到最大。

2.如权利要求1所述的一种多定子混合磁路永磁同步电机，其特征是：具体包括径向定子、轴向定子和转子，其中，所述转子套装于径向定子内部，与径向定子同轴布设，所述转子的一端或两端设置有轴向定子，轴向定子与转子同心布设；

所述径向定子的定子槽内设置有径向绕组，所述轴向定子的定子槽内设置有轴向绕组；

所述转子上设置有转子槽，转子槽内放置有永磁体，所述永磁体使转子上产生径向磁极和轴向磁极，所述径向磁极面向电机径向定子，所述轴向磁极面向电机轴向定子，使得电机径向、轴向均产生转矩，形成混合磁路，通过调控混合磁路，使电机实现在增磁运行状态和弱磁扩速运行状态之间的转换。

3.如权利要求1所述的一种多定子混合磁路永磁同步电机，其特征是：所述径向定子和转子外沿之间存在径向气隙，所述轴向定子和转子端部之间存在轴向气隙；所述径向主磁通与径向电枢绕组产生的磁场相互作用产生转矩，轴向主磁通与轴向电枢绕组产生的磁场相互作用产生转矩。

4.如权利要求1所述的一种多定子混合磁路永磁同步电机，其特征是：所述径向定子，包括定子槽、定子齿和定子轭部，其中，定子轭部为圆环状，定子齿有多个，沿定子轭部圆周均匀分布，定子齿之间有定子槽，所述定子槽内放置有径向绕组；

所述轴向定子包括轴向定子背轭、轴向定子槽和轴向定子齿，所述轴向定子背轭位于轴向定子的轴向的一侧，轴向定子齿设置在轴向定子背轭上，轴向定子齿之间设置有轴向定子槽，轴向定子槽内安放有轴向绕组。

5.如权利要求1所述的一种多定子混合磁路永磁同步电机，其特征是：所述电机的径向主磁通和轴向主磁通为并联关系，电机空载径向主磁通和轴向主磁通占比由径向气隙和轴向气隙的长度决定。

6.如权利要求1所述的一种多定子混合磁路永磁同步电机，其特征是：所述电机相数m≥3，极对数p≥1，径向电枢绕组和轴向电枢绕组为单层绕组或双层绕组，径向电枢绕组产生的磁场极数与径向磁极极数相等，轴向电枢绕组产生的磁场的极数与轴向磁极极数相等。

7.如权利要求1所述的一种多定子混合磁路永磁同步电机，其特征是：所述转子为软磁复合材料制成，转子上设有安放永磁体的槽，所述转子端部加工成扇环形状，形成轴向磁极，轴向磁极的极数和径向磁极的极数相等。

8.一种电动汽车，其特征是：包括了如权利要求1-7中任一项所述的一种多定子混合磁路永磁同步电机。