軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器的制造方法
【專利摘要】軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，屬于汽車電機領域，本發明為解決現有串聯式、并聯式和混聯式驅動裝置中發動機和系統其他部件不能簡單高效配合，從而使系統體積笨重、結構復雜、成本偏高、性能受限，不能有效將動力輸出的問題。本發明將殼體分兩部分，分別設置軸向雙轉子電機和徑向轉矩調節電機，軸向雙轉子電機中帶有q個突起單元的調磁轉子由原動機驅動，其定子形成2p極磁場，由其2n極數永磁轉子的輸出軸輸出所需轉速，且p＝|hn+kq|，其輸出轉速不依賴輸入轉速，實現無級變速；徑向轉矩調節電機根據實際負載需要，輸入驅動轉矩或者制動轉矩，滿足負載的實際轉矩需求，使得永磁轉子輸出軸輸入和輸出的能量相平衡。
【專利說明】軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種復合結構電機構成的功率分配器，屬于汽車電機領域。
【背景技術】
[0002] 傳統內燃機汽車的燃油消耗和尾氣排放污染是舉世關注的熱點問題。使用電動汽 車可實現低能耗、低排放，但由于作為電動汽車的關鍵部件之一的電池其能量密度、壽命、 價格等方面的問題，使得電動汽車的性價比無法與傳統的內燃機汽車相抗衡，在這種情況 下，融合內燃機汽車和電動汽車優點的混合動力電動汽車發展迅速，成為新型汽車開發的 執占。
[0003] 現有串聯式驅動裝置的特點是：可使發動機不受汽車行駛工況的影響，始終在其 最佳的工作區穩定運行，并可選用功率較小的發動機，但需要功率足夠大的發電機和電動 機，發動機的輸出需全部轉化為電能再變為驅動汽車的機械能，由于機電能量轉換和電池 充放電的效率較低，使得燃油能量的利用率比較低；并聯式驅動裝置能量利用率相對較高， 但發動機工況要受汽車行駛工況的影響，因此不適于變化頻繁的行駛工況，相比于串聯式 結構，需要較為復雜的變速裝置和動力復合裝置以及傳動機構；混聯式驅動裝置融合了串 聯式和并聯式的優點，由于整個驅動系統的能量流動更加靈活，因此發動機、發電機、電動 機等部件能夠進一步得到優化，從而使整個系統效率更高。但是仍然需要較為復雜的變速 裝置和動力復合裝置以及傳動機構。
[0004] 在上述驅動裝置中，存在發動機和系統其他部件不能協調配合的問題，使整個系 統存在體積笨重、結構復雜、耗能大、尾氣排放量大的問題，而不能有效的將動力輸出。
【發明內容】
[0005] 本發明目的是為了解決現有串聯式、并聯式和混聯式驅動裝置中發動機和系統其 他部件不能簡單高效配合，從而使整個系統存在體積笨重、結構復雜、成本偏高、性能受限， 而不能有效地將動力輸出的問題，提供了一種軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器。
[0006] 本發明所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器的第一種結構：
[0007] 軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器的殼體通過分隔件被分成左右兩部分， 軸向雙轉子電機和徑向轉矩調節電機分別設置在殼體的左右兩部分內，所述軸向雙轉子電 機包括兩個第一定子、第一永磁轉子、調磁轉子、調磁轉子輸出軸和永磁轉子輸出軸，所述 徑向轉矩調節電機包括第二定子和第二永磁轉子，永磁轉子輸出軸同時作為徑向轉矩調節 電機的轉子軸；
[0008] 徑向轉矩調節電機的第二定子固定在殼體右部分的內圓表面上，第二永磁轉子固 定在永磁轉子輸出軸上，第二定子與第二永磁轉子之間存在徑向氣隙L3 ;
[0009] 軸向雙轉子電機的兩個第一定子各有一個外圓環端面分別固定在殼體左端蓋內 壁上和分隔件左側壁上，調磁轉子固定在調磁轉子輸出軸上，調磁轉子輸出軸的一端通過 第二軸承和第四軸承與第一永磁轉子轉動連接，調磁轉子輸出軸的另一端從殼體左端蓋伸 出，并通過第一軸承與殼體的左端蓋轉動連接；
[0010] 第一永磁轉子位于兩個第一定子之間、調磁轉子的外部，永磁轉子輸出軸的一端 固定在第一永磁轉子上，永磁轉子輸出軸的另一端依次從分隔件及殼體的右端蓋伸出，并 通過第三軸承與分隔件轉動連接，通過第五軸承與殼體的右端蓋轉動連接；第一永磁轉子 和兩個第一定子的圓環端面之間存在均軸向氣隙L1 ;第一永磁轉子與內部的調磁轉子之 間存在兩個軸向氣隙L2,調磁轉子輸出軸和永磁轉子輸出軸的軸線重合；
[0011] 第一定子由第一定子鐵心和m相第一定子繞組構成，第一定子繞組通有m相對稱 交流電流時，形成2p極數的旋轉磁場，m、p為正整數；
[0012] 第一永磁轉子為對稱結構，兩側均為極對數為n的轉子，n為正整數；
[0013] 調磁轉子由調磁轉子鐵心和2q個突起單元構成，調磁轉子鐵心為圓盤形，該圓盤 的兩側端面均設置q個突起單元，該q個突起單元沿圓周方向均勻排布，q為正整數；
[0014] 且滿足p = |hn+kq|關系式成立，其中，h是正奇數，k是整數。
[0015] 本發明所述軸向徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器的第二種結構：
[0016] 軸向徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器的殼體通過分隔件被分成左右兩部分，徑 向轉矩調節電機和軸向雙轉子電機分別設置在殼體的左右兩部分內，所述軸向雙轉子電機 包括第一定子、第一永磁轉子、調磁轉子、調磁轉子輸出軸和永磁轉子輸出軸，所述徑向轉 矩調節電機包括第二定子和第二永磁轉子，永磁轉子輸出軸同時作為徑向轉矩調節電機的 轉子軸；
[0017] 徑向轉矩調節電機的第二定子固定在殼體左部分的內圓表面上，第二永磁轉子固 定在永磁轉子輸出軸上，第二定子與第二永磁轉子之間存在徑向氣隙L3 ;
[0018] 軸向雙轉子電機的第一定子的外圓環端面固定在分隔件的右側壁上，調磁轉子固 定在調磁轉子輸出軸上，調磁轉子輸出軸的力矩輸出端從殼體的右端蓋伸出，并通過第三 軸承與殼體的右端蓋轉動連接；
[0019] 第一永磁轉子位于第一定子與調磁轉子之間，第一永磁轉子固定在永磁轉子輸出 軸上，永磁轉子輸出軸的一端通過第二軸承與調磁轉子轉動連接，永磁轉子輸出軸的另一 端依次從分隔件和殼體的左端蓋伸出，并通過第一軸承與分隔件轉動連接，通過第四軸承 與殼體的左端蓋轉動連接；第一永磁轉子和第一定子之間存在軸向氣隙L1 ;第一永磁轉子 與調磁轉子之間存在軸向氣隙L2,調磁轉子輸出軸和永磁轉子輸出軸的軸線重合；
[0020] 第一定子由第一定子鐵心和m相第一定子繞組構成，第一定子繞組通有m相對稱 交流電流時，形成2p極數的旋轉磁場，m、p為正整數；
[0021] 第一永磁轉子為極對數為n的轉子，n為正整數；
[0022] 調磁轉子由調磁轉子鐵心和q個突起單元構成，調磁轉子鐵心為圓盤形，q個突起 單元設置在調磁轉子鐵心面向第一永磁轉子的端面上，該q個突起單元沿圓周方向均勻排 布，q為正整數；
[0023] 且滿足p = |hn+kq|關系式成立，其中，h是正奇數，k是整數。
[0024] 本發明的優點：本發明所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器為復合結構 的電機，具有兩個轉軸，這兩個轉軸的轉速彼此獨立且轉速可調，兩個轉軸輸出的轉矩彼此 獨立且轉矩可調，這樣可以使一個轉軸實現高速小轉矩運行，另一個轉軸實現低速大轉矩 運行。
[0025] 本發明在與內燃機結合使用時，能使內燃機不依賴于路況，始終運行在最高效率 區，從而降低了燃油消耗和尾氣排放，實現節能降耗；它同時也能取代汽車中變速箱，離合 器和飛輪等部件，使汽車結構簡化，成本降低。它能通過電子器件實現汽車的速度駕駛控 制、寬范圍平穩調速；同時還具有不需要復雜的冷卻裝置、結構簡單、體積小、成本低廉的優 點。它還可應用在不同轉速的兩個機械轉軸同時工作的工業裝置中。
[0026] 本發明屬于無刷結構，克服了有刷復合結構電機因采用電刷滑環饋電結構而導致 的運行效率下降、可靠性降低以及經常需要對電刷等部件進行維護等問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 圖1、圖3、圖5、圖7和圖9是實施方式二所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率 分配器的結構示意圖；
[0028] 圖2是圖1的D-D剖視圖；
[0029] 圖4是圖3的E-E剖視圖；
[0030] 圖6是圖5的F-F剖視圖；
[0031] 圖8是圖7的G-G剖視圖；
[0032] 圖10是圖9的H-H剖視圖；
[0033] 圖11是圖1、圖3、圖5、圖7和圖9的A-A剖視圖；
[0034] 圖12是圖1、圖3、圖5、圖7和圖9的B-B剖視圖；
[0035] 圖13是圖1、圖3、圖5、圖7和圖9的C-C剖視圖；
[0036] 圖14是實施方式三所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器的結構示意 圖；
[0037] 圖15是圖14的S-S剖視圖；
[0038] 圖16是實施方式五所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器的結構不意 圖；
[0039] 圖17是圖14的I-I剖視圖；
[0040] 圖18是圖14的J-J剖視圖；
[0041] 圖19是圖14的K-K剖視圖；
[0042] 圖20是實施方式六所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器的結構示意 圖；
[0043] 圖21是圖14的V-V剖視圖；
[0044] 圖22是中國專利CN101924436A所述軸向磁場調制型無刷雙轉子電機的磁路示意 圖；
[0045] 圖23是實施方式二的軸向雙轉子電機的磁路示意圖；
[0046] 圖24是中國專利CN101924436A所述軸向磁場調制型無刷雙轉子電機的外氣隙磁 場波形示意圖；
[0047] 圖25是中國專利CN101924436A所述軸向磁場調制型無刷雙轉子電機的內氣隙磁 場波形示意圖；
[0048] 圖26是實施方式二的軸向雙轉子電機的外氣隙磁場波形示意圖；
[0049] 圖27是實施方式二的軸向雙轉子電機的內氣隙磁場波形示意圖；
[0050] 圖28是中國專利CN101924436A和實施方式二的軸向雙轉子電機的反電勢波形對 比示意圖；圖中實線波形為實施方式二的軸向雙轉子電機的反電勢波形，虛線波形為中國 專利CN101924436A的反電勢波形。
[0051] 圖29是中國專利CN101924436A和實施方式二的軸向雙轉子電機的調磁轉子的電 磁轉矩波形對比示意圖；圖中實線波形為實施方式二的軸向雙轉子電機的調磁轉子的電磁 轉矩波形，虛線波形為中國專利CN101924436A的調磁轉子的電磁轉矩波形。
[0052] 圖30是中國專利CN101924436A和實施方式二的軸向雙轉子電機的永磁轉子的電 磁轉矩波形對比示意圖，圖中實線波形為實施方式二的軸向雙轉子電機的永磁轉子的電磁 轉矩波形，虛線波形為中國專利CN101924436A的永磁轉子的電磁轉矩波形。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0053] 一：下面結合圖1至圖15說明本實施方式，本實施方式所述軸 向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，殼體4通過分隔件被分成左右兩部分，軸向雙轉子 電機和徑向轉矩調節電機分別設置在殼體4的左右兩部分內，所述軸向雙轉子電機包括兩 個第一定子5、第一永磁轉子6、調磁轉子7、調磁轉子輸出軸1和永磁轉子輸出軸9,所述徑 向轉矩調節電機包括第二定子11和第二永磁轉子12,永磁轉子輸出軸9同時作為徑向轉矩 調節電機的轉子軸；
[0054] 徑向轉矩調節電機的第二定子11固定在殼體4右部分的內圓表面上，第二永磁轉 子12固定在永磁轉子輸出軸9上，第二定子11與第二永磁轉子12之間存在徑向氣隙L3 ;
[0055] 軸向雙轉子電機的兩個第一定子5各有一個外圓環端面分別固定在殼體4左端蓋 內壁上和分隔件左側壁上，調磁轉子7固定在調磁轉子輸出軸1上，調磁轉子輸出軸1的一 端通過第二軸承3和第四軸承10與第一永磁轉子6轉動連接，調磁轉子輸出軸1的另一端 從殼體4左端蓋伸出，并通過第一軸承2與殼體4的左端蓋轉動連接；
[0056] 第一永磁轉子6位于兩個第一定子5之間、調磁轉子7的外部，永磁轉子輸出軸9 的一端固定在第一永磁轉子6上，永磁轉子輸出軸9的另一端依次從分隔件及殼體4的右 端蓋伸出，并通過第三軸承8與分隔件轉動連接，通過第五軸承13與殼體4的右端蓋轉動 連接；第一永磁轉子6和兩個第一定子5的圓環端面之間存在均軸向氣隙L1 ;第一永磁轉 子6與內部的調磁轉子7之間存在兩個軸向氣隙L2,調磁轉子輸出軸1和永磁轉子輸出軸 9的軸線重合；
[0057] 第一定子5由第一定子鐵心5-2和m相第一定子繞組5-1構成，第一定子繞組5-1 通有m相對稱交流電流時，形成2p極數的旋轉磁場，m、p為正整數；
[0058] 第一永磁轉子6為對稱結構，兩側均為極對數為n的轉子，n為正整數；
[0059] 調磁轉子7由調磁轉子鐵心7-2和2q個突起單元7-1構成，調磁轉子鐵心7-2為 圓盤形，該圓盤的兩側端面均設置q個突起單元7-1，該q個突起單元7-1沿圓周方向均勻 排布，q為正整數；
[0060] 且滿足p = |hn+kq|關系式成立，其中，h是正奇數，k是整數。
[0061] 第一定子鐵心5-2為圓環形，第一定子鐵心5-2的外圓環端面固定在殼體4的端 蓋內壁上，第一定子鐵心5-2的內圓環端面上沿徑向開有多個槽，所述多個槽的開口中心 線以永磁轉子輸出軸9為中心呈放射線狀均勻分布，第一定子繞組5-1分別嵌入所述槽內 形成m相繞組，m為正整數。
[0062] 本實施方式中的軸向雙轉子電機為雙邊對稱結構，左右兩側都設置一個n對極轉 子與一個第一定子5相對。
【具體實施方式】 [0063] 二：下面結合圖1至圖15、圖22至圖30說明本實施方式，本實施方 式對實施方式一作進一步說明，第一永磁轉子6包括轉子支架6-3、2n個第一永磁體單元 6-1和2n個第二永磁體單元6-2,轉子支架6-3面向兩個第一定子5的兩個端面上均設置 n個第一永磁體單元6-1和n個第二永磁體單元6-2, n個第一永磁體單元6-1和n個第二 永磁體單元6-2沿圓周方向交錯設置，n個第一永磁體單元6-1的充磁方向相同，n個第二 永磁體單兀6-2的充磁方向相同，第一永磁體單兀6-1和第二永磁體單兀6-2充磁方向相 反；第一永磁體單兀6-1和第二永磁體單兀6-2的充磁方向為軸向充磁。
[0064] 第二定子11由第二定子鐵心11-1和m'相第二定子繞組11-2構成，第二定子鐵 心11-1為圓環形，其內圓表面沿軸向開有多個槽，所述多個槽的開口中心線圍繞永磁轉子 輸出軸9均勻分布，第二定子繞組11-2分別嵌入所述槽內形成m'相繞組，m'為正整數；
[0065] 第二永磁轉子12由第二永磁轉子鐵心12-2和2r個第四永磁體單元12-1構成， 第二永磁轉子鐵心12-2固定在永磁轉子輸出軸9上，2i個第四永磁體單元12-1沿圓周方 向均勻分布排列，2r個第四永磁體單元12-1嵌入第二永磁轉子鐵心12-2內部或固定在第 二永磁轉子鐵心12-2的外圓表面上，相鄰兩塊第四永磁體單兀12-1的充磁方向相反，r為 正整數。
[0066] 第四永磁體單元12-1按以下五種方式中的任意一種進行設置：
[0067] 第一種：第四永磁體單元12-1設置在第二永磁轉子鐵心12-2的外圓表面上，第四 永磁體單元12-1沿徑向充磁或沿徑向平行充磁；參見圖1和圖2。
[0068] 第二種：第四永磁體單元12-1嵌入設置在第二永磁轉子鐵心12-2的外圓表面內， 第四永磁體單元12-1沿徑向充磁或沿徑向平行充磁；參見圖3和圖4。
[0069] 第三種：第四永磁體單元12-1的橫截面為矩形，2r個第四永磁體單元12-1以永 磁轉子輸出軸9為中心在第二永磁轉子鐵心12-2的內部放射狀分布，第四永磁體單元12-1 的充磁方向為沿切向平行充磁；參見圖5和圖6。
[0070] 第四種：第四永磁體單元12-1的橫截面為矩形，21個第四永磁體單元12-1在第 二永磁轉子鐵心12-2的內部以永磁轉子輸出軸9為中心均布，每相鄰兩個第四永磁體單元 12-1的夾角為360° /2r，第四永磁體單元12-1的充磁方向為沿徑向平行充磁。參見圖7 和圖8。
[0071] 第五種：每個第四永磁體單元12-1由兩塊橫截面為矩形的永磁體構成V字形結 構，兩塊永磁體的充磁方向為分別垂直于V字形的兩條邊，且同時指向V字形的開口方向或 同時背離V字形的開口方向，2i個V字形的第四永磁體單元12-1以永磁轉子輸出軸9為 中心均布在第二永磁轉子鐵心12-2的內部，V字形的開口沿徑向朝外開口。參見圖9和圖 10。
[0072] 下面先詳細分析一下軸向雙轉子電機的工作原理：
[0073] 本實施方式軸向雙轉子電機結構中存在兩個氣隙L1，這兩個氣隙中磁場作用機理 是相同的；本實施方式軸向雙轉子電機結構中存在兩個氣隙L2,這兩個氣隙中磁場作用機 理也是相同的。該實施方式為左右對稱結構，下面以左側的定子、第一永磁轉子的左側端面 和調磁轉子的左側面為例說明該實施方式的工作原理，右側作用機理與左側相同。
[0074] 首先原動機通過調磁轉子輸出軸1以驅動轉矩T驅動調磁轉子7逆時針旋轉，其 旋轉速度為，從第一定子5向調磁轉子7方向看，下面說明中的視圖方向相同；
[0075] 為了使調磁轉子7所受力矩平衡，此時將第一定子5的第一定子繞組5-1中通入m 相對稱交流電流，在外層氣隙L1和內層氣隙L2中產生2p極數的定子旋轉磁場，所述定子 旋轉磁場的旋轉速度為;
[0076] 所述定子旋轉磁場通過調磁轉子7的磁場調制作用，在外層氣隙L1和內層氣隙L2 中產生與第一永磁轉子6相同極數的旋轉磁場，通過磁場的相互作用，產生的永磁轉矩T pm 作用在第一永磁轉子6上，且永磁轉矩Tpm的方向為逆時針方向；同時永磁轉子輸出軸9以 永磁轉矩T PM驅動負載；
[0077] 又根據作用力與反作用力的原理可知，存在與永磁轉矩TPM大小相等且方向相反 的力矩T' PM同時作用在調磁轉子7上，T' PM的方向為順時針方向；
[0078] 同時，以速度QPM旋轉的第一永磁轉子6產生的永磁轉子旋轉磁場通過調磁轉子 7的磁場調制作用，在外層氣隙L1和內層氣隙L2中產生2p極數的旋轉磁場，與定子旋轉 磁場相互作用，可產生定子轉矩T s，并作用在第一定子5上，且定子轉矩Ts方向為逆時針方 向；
[0079] 根據作用力與反作用力的原理可知，存在與定子轉矩Ts大小相等且方向相反的力 矩T' s同時作用在調磁轉子7上，且方向為順時針方向；
[0080] 因此，調磁轉子7的轉矩Tm滿足條件：Tm = T' S+T' PM = _(TS+TPM)，且方向為順時針 方向；由上述分析可知，作用在調磁轉子7上的轉矩L與驅動轉矩T的方向是相反的；當二 者大小相等時，調磁轉子7處于穩定狀態。
[0081] 由此可以看出，調磁轉子7的轉矩Tm是永磁轉矩TPM與定子轉矩T s的合成轉矩。 因此，調磁轉子7的轉矩Tm將大于第一永磁轉子6的輸出轉矩TPM，并且二者具有一定的變 比。
[0082] 本發明的雙轉子結構電機是根據磁場調制原理工作的，由磁場調制原理可推導 出，第一定子5旋轉磁場的旋轉速度、調磁轉子7的旋轉速度^^和第一永磁轉子6的 旋轉速度QPM滿足關系式（1):
【權利要求】
1. 軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，殼體（4)通過分隔件被分成 左右兩部分，軸向雙轉子電機和徑向轉矩調節電機分別設置在殼體（4)的左右兩部分內， 所述軸向雙轉子電機包括兩個第一定子（5)、第一永磁轉子（6)、調磁轉子（7)、調磁轉子輸 出軸（1)和永磁轉子輸出軸（9)，所述徑向轉矩調節電機包括第二定子（11)和第二永磁轉 子（12)，永磁轉子輸出軸（9)同時作為徑向轉矩調節電機的轉子軸； 徑向轉矩調節電機的第二定子（11)固定在殼體（4)右部分的內圓表面上，第二永磁轉 子（12)固定在永磁轉子輸出軸（9)上，第二定子（11)與第二永磁轉子（12)之間存在徑向 氣隙L3 ; 軸向雙轉子電機的兩個第一定子（5)各有一個外圓環端面分別固定在殼體（4)左端 蓋內壁上和分隔件左側壁上，調磁轉子（7)固定在調磁轉子輸出軸（1)上，調磁轉子輸出軸 (1)的一端通過第二軸承（3)和第四軸承（10)與第一永磁轉子（6)轉動連接，調磁轉子輸 出軸（1)的另一端從殼體（4)左端蓋伸出，并通過第一軸承（2)與殼體（4)的左端蓋轉動 連接； 第一永磁轉子（6)位于兩個第一定子（5)之間、調磁轉子（7)的外部，永磁轉子輸出軸 (9)的一端固定在第一永磁轉子（6)上，永磁轉子輸出軸（9)的另一端依次從分隔件及殼體 (4)的右端蓋伸出，并通過第三軸承（8)與分隔件轉動連接，通過第五軸承（13)與殼體（4) 的右端蓋轉動連接；第一永磁轉子（6)和兩個第一定子（5)的圓環端面之間存在均軸向氣 隙L1 ;第一永磁轉子（6)與內部的調磁轉子（7)之間存在兩個軸向氣隙L2,調磁轉子輸出 軸（1)和永磁轉子輸出軸（9)的軸線重合； 第一定子（5)由第一定子鐵心（5-2)和m相第一定子繞組（5-1)構成，第一定子繞組 (5-1)通有m相對稱交流電流時，形成2p極數的旋轉磁場，m、p為正整數； 第一永磁轉子（6)為對稱結構，兩側均為極對數為n的轉子，n為正整數； 調磁轉子（7)由調磁轉子鐵心（7-2)和2q個突起單元（7-1)構成，調磁轉子鐵心（7-2) 為圓盤形，該圓盤的兩側端面均設置q個突起單元（7-1)，該q個突起單元（7-1)沿圓周方 向均勻排布，q為正整數； 且滿足P= |hn+kq|關系式成立，其中，h是正奇數，k是整數。
2. 根據權利要求1所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，第一 永磁轉子（6)包括轉子支架（6-3)、2n個第一永磁體單元（6-1)和2n個第二永磁體單元 (6-2)，轉子支架（6-3)面向兩個第一定子（5)的兩個端面上均設置n個第一永磁體單元 (6-1)和n個第二永磁體單元（6-2)，n個第一永磁體單元（6-1)和n個第二永磁體單元 (6-2)沿圓周方向交錯設置，n個第一永磁體單元（6-1)的充磁方向相同，n個第二永磁體 單兀（6-2)的充磁方向相同，第一永磁體單兀（6-1)和第二永磁體單兀（6-2)充磁方向相 反；第一永磁體單兀（6-1)和第二永磁體單兀（6-2)的充磁方向為軸向充磁。
3. 根據權利要求1所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，第一 永磁轉子（6)包括轉子支架（6-3)、2n個第一永磁體單元（6-1)和2n個第一永磁轉子鐵心 (6-4)，轉子支架（6-3)面向兩個定子5的兩個端面上均設置n個第一永磁體單元（6-1)和 n個第一永磁轉子鐵心（6-4)，n個第一永磁體單元（6-1)和n個第一永磁轉子鐵心（6-4) 沿圓周方向交錯設置，n個第一永磁體單元（6-1)的充磁方向相同。
4. 軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，殼體（4)通過分隔件被分成 左右兩部分，徑向轉矩調節電機和軸向雙轉子電機分別設置在殼體（4)的左右兩部分內， 所述軸向雙轉子電機包括第一定子（5)、第一永磁轉子（6)、調磁轉子（7)、調磁轉子輸出 軸（1)和永磁轉子輸出軸（9)，所述徑向轉矩調節電機包括第二定子（11)和第二永磁轉子 (12)，永磁轉子輸出軸（9)同時作為徑向轉矩調節電機的轉子軸； 徑向轉矩調節電機的第二定子（11)固定在殼體（4)左部分的內圓表面上，第二永磁轉 子（12)固定在永磁轉子輸出軸（9)上，第二定子（11)與第二永磁轉子（12)之間存在徑向 氣隙L3 ; 軸向雙轉子電機的第一定子（5)的外圓環端面固定在分隔件的右側壁上，調磁轉子 (7)固定在調磁轉子輸出軸（1)上，調磁轉子輸出軸（1)的力矩輸出端從殼體（4)的右端蓋 伸出，并通過第三軸承（8)與殼體（4)的右端蓋轉動連接； 第一永磁轉子（6)位于第一定子（5)與調磁轉子（7)之間，第一永磁轉子（6)固定在 永磁轉子輸出軸（9)上，永磁轉子輸出軸（9)的一端通過第二軸承（3)與調磁轉子（7)轉 動連接，永磁轉子輸出軸（9)的另一端依次從分隔件和殼體（4)的左端蓋伸出，并通過第一 軸承⑵與分隔件轉動連接，通過第四軸承（10)與殼體⑷的左端蓋轉動連接；第一永磁 轉子（6)和第一定子（5)之間存在軸向氣隙L1 ;第一永磁轉子（6)與調磁轉子（7)之間存 在軸向氣隙L2,調磁轉子輸出軸（1)和永磁轉子輸出軸（9)的軸線重合； 第一定子（5)由第一定子鐵心（5-2)和m相第一定子繞組（5-1)構成，第一定子繞組 (5-1)通有m相對稱交流電流時，形成2p極數的旋轉磁場，m、p為正整數； 第一永磁轉子（6)為極對數為n的轉子，n為正整數； 調磁轉子（7)由調磁轉子鐵心（7-2)和q個突起單元（7-1)構成，調磁轉子鐵心（7-2) 為圓盤形，q個突起單元（7-1)設置在調磁轉子鐵心（7-2)面向第一永磁轉子（6)的端面 上，該q個突起單元（7-1)沿圓周方向均勻排布，q為正整數； 且滿足P= |hn+kq|關系式成立，其中，h是正奇數，k是整數。
5. 根據權利要求4所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，第一永 磁轉子（6)包括轉子支架（6-3)、n個第一永磁體單元（6-1)和n個第二永磁體單元（6-2)， 轉子支架（6-3)為圓環形，其端面上沿圓周方向均勻交錯分布第一永磁體單元（6-1)和 第二永磁體單兀（6-2)，n個第一永磁體單兀（6-1)的充磁方向相同，n個第二永磁體單兀 (6-2)的充磁方向相同，第一永磁體單兀（6-1)和第二永磁體單兀（6-2)充磁方向相反；第 一永磁體單兀（6-1)和第二永磁體單兀（6-2)的充磁方向為軸向充磁。
6. 根據權利要求4所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，第一 永磁轉子（6)包括轉子支架（6-3)、n個第一永磁體單元（6-1)和n個第一永磁轉子鐵心 (6-4)，轉子支架（6-3)為圓環形，其端面沿圓周方向均勻交錯分布第一永磁體單元（6-1) 和第一永磁轉子鐵心（6-4)，n個第一永磁體單元（6-1)的充磁方向相同；第一永磁體單元 (6-1)的充磁方向為軸向充磁。
7. 根據權利要求1或4所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，調 磁轉子鐵心（7-2)和突起單元（7-1)選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體。
8. 根據權利要求7所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，調磁轉 子鐵心（7-2)和突起單元（7-1)為一體件。
9. 根據權利要求1或4所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，第 一定子鐵心（5-2)為圓環形，第一定子鐵心（5-2)的外圓環端面固定在殼體（4)的端蓋內 壁上，第一定子鐵心（5-2)的內圓環端面上沿徑向開有多個槽，所述多個槽的開口中心線 以永磁轉子輸出軸（9)為中心呈放射線狀均勻分布，第一定子繞組（5-1)分別嵌入所述槽 內形成m相繞組，m為正整數； 第二定子（11)由第二定子鐵心（11-1)和m'相第二定子繞組（11-2)構成，第二定子 鐵心（11-1)為圓環形，其內圓表面沿軸向開有多個槽，所述多個槽的開口中心線圍繞永磁 轉子輸出軸（9)均勻分布，第二定子繞組（11-2)分別嵌入所述槽內形成m'相繞組，m'為 正整數； 第二永磁轉子（12)由第二永磁轉子鐵心（12-2)和2r個第四永磁體單元（12-1)構成， 第二永磁轉子鐵心（12-2)固定在永磁轉子輸出軸（9)上，2i個第四永磁體單元（12-1)沿 圓周方向均勻分布排列，2r個第四永磁體單元（12-1)嵌入第二永磁轉子鐵心（12-2)內部 或固定在第二永磁轉子鐵心（12-2)的外圓表面上，相鄰兩塊第四永磁體單元（12-1)的充 磁方向相反，r為正整數。
10.根據權利要求9所述軸向-徑向磁場電磁行星齒輪功率分配器，其特征在于，第四 永磁體單元（12-1)按以下五種方式中的任意一種進行設置： 第一種：第四永磁體單元（12-1)設置在第二永磁轉子鐵心（12-2)的外圓表面上，第四 永磁體單元（12-1)沿徑向充磁或沿徑向平行充磁； 第二種：第四永磁體單元（12-1)嵌入設置在第二永磁轉子鐵心（12-2)的外圓表面內， 第四永磁體單元（12-1)沿徑向充磁或沿徑向平行充磁； 第三種：第四永磁體單元（12-1)的橫截面為矩形，2i個第四永磁體單元（12-1)以永 磁轉子輸出軸（9)為中心在第二永磁轉子鐵心（12-2)的內部放射狀分布，第四永磁體單元 (12-1)的充磁方向為沿切向平行充磁； 第四種：第四永磁體單元（12-1)的橫截面為矩形，2i個第四永磁體單元（12-1)在第 二永磁轉子鐵心（12-2)的內部以永磁轉子輸出軸（9)為中心均布，每相鄰兩個第四永磁體 單元（12-1)的夾角為360° /2r，第四永磁體單元（12-1)的充磁方向為沿徑向平行充磁。 第五種：每個第四永磁體單元（12-1)由兩塊橫截面為矩形的永磁體構成V字形結構， 兩塊永磁體的充磁方向為分別垂直于V字形的兩條邊，且同時指向V字形的開口方向或同 時背離V字形的開口方向，2i個V字形的第四永磁體單元（12-1)以永磁轉子輸出軸（9)為 中心均布在第二永磁轉子鐵心（12-2)的內部，V字形的開口沿徑向朝外開口。
【文檔編號】H02K7/00GK104377918SQ201410757495
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月10日 優先權日:2014年12月10日
【發明者】劉勇, 白金剛, 劉家琦, 靳增峰, 楊康 申請人:哈爾濱工業大學