轴径向－径向磁通结构复合式永磁电机.pdf

轴径向－径向磁通结构复合式永磁电机，它涉及的是永磁电机的技术领域。它是为了克服现有串联式驱动装置、并联式驱动装置中，存在发动机和系统其他部件不能协调配合的问题，使整个系统存在体积笨重、结构复杂、耗能大、尾气排放量大的问题，而不能有效的将动力输出。铁芯转子(4)的左侧轴孔(4－3)套接在第一转轴(4－4)的右侧端头上，第一转轴(4－4)的左侧中部通过第三轴承(4－5)与壳体(1)左侧上的轴孔(1－2)转动连接，定子(2)的右侧端面连接在壳体(1)的内部右侧端面上，永磁转子(3)的转轴(3－1)的右侧中部通过第一轴承(3－2)与轴孔(1－1)转动连接，永磁转子(3)的转轴(3－1)的左侧端通过第二轴承(3－3)与轴孔(4－7)转动连接。本发明能使内燃机不依赖于路况，始终运行在最高效率区。

1、  轴径向-径向磁通结构复合式永磁电机，其特征在于它由壳体(1)、定子(2)、永磁转子(3)、铁芯转子(4)组成；定子(2)为圆环形铁心，定子(2)的外圆表面上开有多个槽(2-1)，槽(2-1)的开口中心线都围绕定子(2)的轴心线均匀排列，所有槽(2-1)中共同镶嵌有绕组(2-2)；铁芯转子(4)为圆环形铁心，沿铁芯转子(4)的环壁四周开有若干个槽(4-1)，在所有槽(4-1)中共同镶嵌有绕组(4-2)；永磁转子(3)的右侧圆筒的内圆壁面上连接有多个永磁体(3-4-1)，永磁转子(3)的左侧圆筒的内圆壁面上连接有多个永磁体(3-4-2)，永磁转子(3)的左侧圆筒的内侧右端面上连接有多个永磁体(3-4-3)，永磁转子(3)的左侧圆筒的内侧左端面上连接有多个永磁体(3-4-4)；铁芯转子(4)的左侧轴孔(4-3)套接在第一转轴(4-4)的右侧端头上，第一转轴(4-4)的左侧中部通过第三轴承(4-5)与壳体(1)左侧上的轴孔(1-2)转动连接，定子(2)的右侧端面连接在壳体(1)的内部右侧端面上，永磁转子(3)的转轴(3-1)的右侧中部通过第一轴承(3-2)与壳体(1)右侧上的轴孔(1-1)转动连接，永磁转子(3)的转轴(3-1)的左侧端通过第二轴承(3-3)与铁芯转子(4)右侧轴孔(4-7)转动连接；永磁转子(3)设置在定子(2)和铁芯转子(4)之间，定子(2)设置在永磁转子(3)的右侧圆筒内，铁芯转子(4)设置在永磁转子(3)的左侧圆筒内；永磁转子(3)的右侧圆筒的内圆壁面与定子(2)的外圆壁面之间有间隙(L1)，永磁转子(3)的左侧圆筒的内圆壁面与铁芯转子(4)的外圆壁面之间有间隙(L2)，永磁转子(3)的左侧圆筒内的右端面和铁芯转子(4)的右侧端面之间有间隙(L3)，永磁转子(3)的左侧圆筒内的左端面和铁芯转子(4)的左侧端面之间有间隙(L4)；定子(2)的轴心线、永磁转子(3)的轴心线、铁芯转子(4)的轴心线与第一转轴(4-4)的轴心线相重合。

2、  根据权利要求1所述的轴径向-径向磁通结构复合式永磁电机，其特征在于所述永磁转子(3)的右侧圆筒的内圆壁面上的每个永磁体(3-4-1)和左侧圆筒的内圆壁面上的每个永磁体(3-4-2)都围绕永磁转子(3)的轴心线均匀排列，永磁转子(3)的左侧圆筒内的右端面上的每个永磁体(3-4-3)和左侧圆筒内的左端面上的每个永磁体(3-4-4)都围绕永磁转子(3)的轴心线扇形均匀排列。

3、  根据权利要求1所述的轴径向-径向磁通结构复合式永磁电机，其特征在于所述永磁转子(3)的右侧圆筒的内圆壁面上的每个永磁体(3-4-1)和左侧圆筒的内圆壁面上的每个永磁体(3-4-2)的充磁方向都与永磁转子(3)的轴心线相垂直，永磁转子(3)的左侧圆筒内的右端面上的每个永磁体(3-4-3)和左侧圆筒内的左端面上的每个永磁体(3-4-4)的充磁方向都与永磁转子(3)的轴心线相平行。

4、  根据权利要求1所述的轴径向-径向磁通结构复合式永磁电机，其特征在于每相邻的两个永磁体(3-4-1)、每相邻的两个永磁体(3-4-2)、每相邻的两个永磁体(3-4-3)及每相邻的两个永磁体(3-4-4)的充磁方向相反。

5、  根据权利要求1或2所述的轴径向-径向磁通结构复合式永磁电机，其特征在于所述永磁转子(3)的右侧圆筒的内圆壁面中镶嵌有多个永磁体(3-4-1)、左侧圆筒的内圆壁面中镶嵌有多个永磁体(3-4-2)、左侧圆筒内的右端面中镶嵌有多个永磁体(3-4-3)与左侧圆筒内的左端面中镶嵌有多个永磁体(3-4-4)。

轴径向-径向磁通结构复合式永磁电机
技术领域
本发明涉及的是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排放污染是举世关注的热点问题。使用电动汽车可实现低能耗、低排放，但由于作为电动汽车的关键部件之一的电池其能量密度、寿命、价格等方面的问题，使得电动汽车的性价比无法与传统的内燃机汽车相抗衡，在这种情况下，融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车发展迅速，成为新型汽车开发的热点。
现有串联式驱动装置的特点是：可使发动机不受汽车行驶工况的影响，始终在其最佳的工作区稳定运行，并可选用功率较小的发动机，但需要功率足够大的发电机和电动机，发动机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能，由于机电能量转换和电池充放电的效率较低，使得燃油能量的利用率比较低；并联式驱动装置能量利用率相对较高，但发动机工况要受汽车行驶工况的影响，因此不适于变化频繁的行驶工况，相比于串联式结构，需要较为复杂的变速装置和动力复合装置以及传动机构。在上述驱动装置中，存在发动机和系统其它部件不能协调配合的问题，使整个系统存在体积笨重、结构复杂、耗能大、尾气排放量大的问题，而不能有效的将动力输出。
发明内容
本发明是为了克服现有串联式驱动装置、并联式驱动装置中，存在发动机和系统其他部件不能协调配合的问题，使整个系统存在体积笨重、结构复杂、耗能大、尾气排放量大的问题，而不能有效的将动力输出；进而提出了一种轴径向-径向磁通结构复合式永磁电机。本发明由壳体1、定子2、永磁转子3、铁芯转子4组成；定子2为圆环形铁心，定子2的外圆表面上开有多个槽2-1，槽2-1的开口中心线都围绕定子2的轴心线均匀排列，所有槽2-1中共同镶嵌有绕组2-2；铁芯转子4为圆环形铁心，沿铁芯转子4的环壁四周开有若干个槽4-1，在所有槽4-1中共同镶嵌有绕组4-2；永磁转子3的右侧圆筒的内圆壁面上连接有多个永磁体3-4-1，永磁转子3的左侧圆筒的内圆壁面上连接有多个永磁体3-4-2，永磁转子3的左侧圆筒的内侧右端面上连接有多个永磁体3-4-3，永磁转子3的左侧圆筒的内侧左端面上连接有多个永磁体3-4-4；铁芯转子4的左侧轴孔4-3套接在第一转轴4-4的右侧端头上，第一转轴4-4的左侧中部通过第三轴承4-5与壳体1左侧上的轴孔1-2转动连接，定子2的右侧端面连接在壳体1的内部右侧端面上，永磁转子3的转轴3-1的右侧中部通过第一轴承3-2与壳体1右侧上的轴孔1-1转动连接，永磁转子3的转轴3-1的左侧端通过第二轴承3-3与铁芯转子4右侧轴孔4-7转动连接；永磁转子3设置在定子2和铁芯转子4之间，定子2设置在永磁转子3的右侧圆筒内，铁芯转子4设置在永磁转子3的左侧圆筒内；永磁转子3的右侧圆筒的内圆壁面与定子2的外圆壁面之间有间隙L1，永磁转子3的左侧圆筒的内圆壁面与铁芯转子4的外圆壁面之间有间隙L2，永磁转子3的左侧圆筒内的右端面和铁芯转子4的右侧端面之间有间隙L3，永磁转子3的左侧圆筒内的左端面和铁芯转子4的左侧端面之间有间隙L4；定子2的轴心线、永磁转子3的轴心线、铁芯转子4的轴心线与第一转轴4-4的轴心线相重合。
工作原理：定子2上的绕组2-2产生一个旋转磁场，而拖动永磁转子3同向同速旋转，铁芯转子4上的绕组4-2产生一个旋转磁场，旋转磁场拖动永磁转子3同向旋转，而铁芯转子4和永磁转子3做相对旋转运动。可以将第一转轴4-4的左侧端作为外部旋转动力输入端，永磁转子3的转轴3-1的右侧端作为旋转动力输出端；或者将永磁转子3的转轴3-1的右侧端作为旋转动力输入端，将第一转轴4-4的左侧端作为旋转动力输出端。
本发明在与内燃机结合使用时(汽车)，能使内燃机不依赖于路况，始终运行在最高效率区，从而降低了燃油消耗和尾气排放，实现节能降耗；它同时也能取代汽车中变速箱，离合器和飞轮等部件，使汽车结构简化，成本降低。它能通过电子器件实现汽车的速度驾驶控制、宽范围平稳调速；同时还具有不需要复杂的冷却装置、结构简单、体积小、成本低廉的优点。它还可应用在不同转速的两个机械转轴同时工作的工业装置中。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1中永磁转子3的左侧圆筒的径向剖的左视图，图3是图1中永磁转子3的右视图，图4是图1中铁芯转子4的径向剖视图，图5是图1中定子2的径向剖视图，图6是具体实施方式三的结构示意图，图7是图6中永磁转子3的左侧圆筒的径向剖的左视图，图8是图6中永磁转子3的右视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5说明本实施方式，本实施方式由壳体1、定子2、永磁转子3、铁芯转子4组成；定子2为圆环形铁心，定子2的外圆表面上开有多个槽2-1，槽2-1的开口中心线都围绕定子2的轴心线均匀排列，所有槽2-1中共同镶嵌有绕组2-2；铁芯转子4为圆环形铁心，沿铁芯转子4的环壁四周开有若干个槽4-1，在所有槽4-1中共同镶嵌有绕组4-2；永磁转子3的右侧圆筒的内圆壁面上连接有多个永磁体3-4-1，永磁转子3的左侧圆筒的内圆壁面上连接有多个永磁体3-4-2，永磁转子3的左侧圆筒的内侧右端面上连接有多个永磁体3-4-3，永磁转子3的左侧圆筒的内侧左端面上连接有多个永磁体3-4-4；铁芯转子4的左侧轴孔4-3套接在第一转轴4-4的右侧端头上，第一转轴4-4的左侧中部通过第三轴承4-5与壳体1左侧上的轴孔1-2转动连接，定子2的右侧端面连接在壳体1的内部右侧端面上，永磁转子3的转轴3-1的右侧中部通过第一轴承3-2与壳体1右侧上的轴孔1-1转动连接，永磁转子3的转轴3-1的左侧端通过第二轴承3-3与铁芯转子4右侧轴孔4-7转动连接；永磁转子3设置在定子2和铁芯转子4之间，定子2设置在永磁转子3的右侧圆筒内，铁芯转子4设置在永磁转子3的左侧圆筒内；永磁转子3的右侧圆筒的内圆壁面与定子2的外圆壁面之间有间隙L1，永磁转子3的左侧圆筒的内圆壁面与铁芯转子4的外圆壁面之间有间隙L2，永磁转子3的左侧圆筒内的右端面和铁芯转子4的右侧端面之间有间隙L3，永磁转子3的左侧圆筒内的左端面和铁芯转子4的左侧端面之间有间隙L4；定子2的轴心线、永磁转子3的轴心线、铁芯转子4的轴心线与第一转轴4-4的轴心线相重合。
铁芯转子4上的绕组4-2以三角形接法或星形接法连接后，通过第一转轴4-4上的三个导电滑环4-6、壳体1上的三个电刷1-3与外部三相正弦交流电源相连接；定子2上的绕组2-2以三角形接法或星形接法连接后，与外部三相正弦交流电源相连接。
具体实施方式二：结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述永磁转子3的右侧圆筒的内圆壁面上的每个永磁体3-4-1和左侧圆筒的内圆壁面上的每个永磁体3-4-2都围绕永磁转子3的轴心线均匀排列，永磁转子3的左侧圆筒内的右端面上的每个永磁体3-4-3和左侧圆筒内的左端面上的每个永磁体3-4-4都围绕永磁转子3的轴心线扇形均匀排列。
具体实施方式三：结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于永磁转子3的右侧圆筒的内圆壁面上的每个永磁体3-4-1和左侧圆筒的内圆壁面上的每个永磁体3-4-2的充磁方向都与永磁转子3的轴心线相垂直，永磁转子3的左侧圆筒内的右端面上的每个永磁体3-4-3和左侧圆筒内的左端面上的每个永磁体3-4-4的充磁方向都与永磁转子3的轴心线相平行。
具体实施方式四：结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于每相邻的两个永磁体3-4-1、每相邻的两个永磁体3-4-2、每相邻的两个永磁体3-4-3及每相邻的两个永磁体3-4-4的充磁方向相反。
具体实施方式五：结合图6、图7、图8说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二的不同点在于所述永磁转子3的右侧圆筒的内圆壁面中镶嵌有多个永磁体3-4-1、左侧圆筒的内圆壁面中镶嵌有多个永磁体3-4-2、左侧圆筒内的右端面中镶嵌有多个永磁体3-4-3与左侧圆筒内的左端面中镶嵌有多个永磁体3-4-4。