[发明专利]双三相永磁同步驱动电机、电动汽车及其方法

权利要求书

1.一种双三相永磁同步驱动电机的工作方法，双三相永磁同步驱动电机包括径向定子、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，所述转子的两端设置有轴向定子，轴向定子与转子同心布设，所述转子上设置有转子槽，转子槽内放置有永磁体，所述永磁体同极性相对，通过聚磁效应使转子上产生径向磁通和轴向磁通，所述径向定子的定子槽内设置有径向电枢绕组，所述轴向定子的定子槽内设置有轴向电枢绕组；通过所述径向磁通与径向电枢绕组产生的磁场作用，所述轴向磁通与轴向电枢绕组产生的磁场作用，使得电机的径向、轴向均产生转矩；转子槽以U型排布，所述转子的两端部均设有扇环结构，其中在一端的扇环上放置有永磁体，所述扇环上表贴的永磁体在转子铁芯内侧产生的极性和转子槽内永磁体在转子铁芯上产生的极性相同，转子槽内永磁体和扇环上表贴的永磁体通过聚磁效应共同作用在转子的径向和未表贴永磁体的端部的轴向，分别形成径向磁极和轴向磁极，同时扇环上表贴的永磁体直接面向电机的轴向气隙，也形成轴向磁极，其特征是：径向定子和扇环上表贴永磁体的一端的轴向定子产生主驱动转矩，扇环上未表贴永磁体一端的轴向定子实现弱磁功能并产生助力转矩：

当径向电枢绕组和轴向电枢绕组均不通电时，所述转子上的磁通分为三部分，一部分进入径向定子中，另外两部分分别进入两个轴向定子中，其中未表贴永磁体的一端的轴向定子和径向定子的磁路构成并联混合磁路；

当电机正常工作不需要弱磁运行时，未表贴永磁体一端的轴向电枢绕组产生d轴电流，使得电机该定子的轴向主磁通减小，电机的径向主磁通增大，电机转矩主要由径向主磁通和径向电枢绕组磁场产生，如果未表贴永磁体的一端的轴向电枢绕组只施加d轴电流，径向主磁通最大，通过调节未表贴永磁体一端轴向定子的轴向电枢绕组的d轴电流便可以调节径向主磁通的大小；

当电机需要弱磁运行时，未表贴永磁体一端的轴向电枢绕组的d轴电流减小，电机径向主磁通减小，轴向主磁通增大，此时电机径向部分工作在弱磁条件，减小未表贴永磁体一端的轴向电枢绕组的d轴电流的同时，同时增大其q轴电流，此时该轴向电枢绕组与轴向主磁通产生助力转矩，增大电机的转矩密度和功率密度。

2.如权利要求1所述的一种双三相永磁同步驱动电机的工作方法，其特征是：所述转子上设置的永磁体在转子上共同作用形成径向磁极和轴向磁极，转子上的磁通一部分沿电机的径向方向沿径向磁极通过径向气隙进入到径向定子当中，形成径向主磁通，另一部分沿电机的轴向方向沿轴向磁极经过轴向气隙进入到轴向定子当中，形成轴向主磁通；所述径向主磁通与径向电枢绕组产生的磁场作用，所述轴向主磁通与轴向电枢绕组产生的磁场作用；

或，所述径向电枢绕组和轴向电枢绕组所产生的三相磁势错开一定角度。

3.如权利要求1所述的一种双三相永磁同步驱动电机的工作方法，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电枢绕组；

或，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电枢绕组。

4.如权利要求1所述的一种双三相永磁同步驱动电机的工作方法，其特征是：所述径向电枢绕组定子和轴向电枢绕组为三相对称绕组，可分别独立运行，电机运行时，径向电枢绕组和轴向电枢绕组分别采用三相电机功率逆变器和驱动控制策略，并根据轴向定子和径向定子所通电流产生的磁势相差的角度实现多种多相运行方式。

5.如权利要求1所述的一种双三相永磁同步驱动电机的工作方法，其特征是：所述电机在径向和轴向定子上的相数分别大于等于三，极对数大于等于一，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的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。