本發(fā)明屬于混合動力汽車領域。

背景技術：

混合動力汽車是目前最具發(fā)展?jié)摿褪袌鰞r值的新能源汽車。由于混合動力汽車能夠很好的結(jié)合發(fā)動機技術和電驅(qū)動技術，因此混合動力汽車在燃油經(jīng)濟性和節(jié)能減排方面具有非常大的優(yōu)勢。

混合動力技術中主要包括兩種，一種是以機械行星齒輪為核心的機械式混合動力系統(tǒng)(如Prius系統(tǒng))，一種是以復合結(jié)構電機為核心的純電氣式混合動力系統(tǒng)。行星齒輪是一種精密的機械部件，因此機械式混合動力系統(tǒng)不可避免地會出現(xiàn)振動、噪聲、磨損和定期維護等問題。相比之下，復合結(jié)構電機不僅無上述問題，而且具有結(jié)構簡單、易于控制的優(yōu)勢。

復合結(jié)構電機中無刷復合結(jié)構電機方案具有更高的可靠性和實用價值，是該領域的熱點研究方向。中國專利CN101938201B、CN101951089B和CN101938200B介紹了一類無刷復合電機方案，該類方案實際上是由一臺無刷雙轉(zhuǎn)子電機和一個永磁同步電機串聯(lián)構成的復合結(jié)構電機方案。盡管該方案實現(xiàn)了復合結(jié)構電機無刷化，但它也有結(jié)構復雜、體積較大、集成度低等缺點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有無刷復合結(jié)構電機方案存在的結(jié)構復雜、體積較大、集成度低等問題，提供了一種中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器。

本發(fā)明所述中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的第一結(jié)構：

中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器包括機殼、兩個雙繞組定子、永磁轉(zhuǎn)子、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子輸出軸和調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸；

兩個雙繞組定子的各一個外圓環(huán)端面分別固定在機殼的左右端面內(nèi)壁上，雙繞組定子之間區(qū)域由外向內(nèi)依次設置有調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子；永磁轉(zhuǎn)子固定在永磁轉(zhuǎn)子輸出軸上，永磁轉(zhuǎn)子輸出軸的一端通過第二軸承和第四軸承與調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動連接，永磁轉(zhuǎn)子輸出軸的另一端從機殼的一個端蓋伸出，且通過第一軸承與機殼轉(zhuǎn)動連接；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子位于雙繞組定子與永磁轉(zhuǎn)子之間，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸的一端固定在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子上，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸的另一端從機殼的另一個端蓋伸出，且通過第三軸承與機殼轉(zhuǎn)動連接；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和雙繞組定子之間存在軸向氣隙L1；調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子之間存在軸向氣隙L2；調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸和永磁轉(zhuǎn)子輸出軸的軸線重合；

雙繞組定子由定子鐵心、第一定子繞組和第二定子繞組構成；第一定子繞組是一個m₁相定子繞組，當?shù)谝欢ㄗ永@組通有m₁相交流電流時，會形成p_s1極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)電樞磁場，m₁、p_s1為正整數(shù)；第二定子繞組是一個m₂相定子繞組，當?shù)诙ㄗ永@組通有m₂相交流電流時，會形成p_s2極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)電樞磁場，m₂、p_s2為正整數(shù)；

永磁轉(zhuǎn)子由永磁轉(zhuǎn)子鐵心和多個永磁體單元構成，永磁轉(zhuǎn)子鐵心為圓盤形，永磁轉(zhuǎn)子鐵心的兩側(cè)圓盤端面上對稱設置永磁體單元，每個圓端面所形成的磁場極對數(shù)為p_PM，p_PM為正整數(shù)；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子由p_m個導磁塊、p_m個非導磁塊和轉(zhuǎn)子支架構成，p_m為正整數(shù)；轉(zhuǎn)子支架是由兩個圓端面和一個圓環(huán)構成的封閉框架，每個圓端面上交錯設置p_m個導磁塊和p_m個非導磁塊，且以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸為中心呈放射線狀均勻排布；導磁塊選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體；

且上述參數(shù)滿足p_s1＝|kp_PM+jp_m|和p_s2＝kp_PM，其中k是正整數(shù)，j是整數(shù)。

優(yōu)選地，永磁轉(zhuǎn)子鐵心的每個圓盤端面上表貼設置或嵌入設置的2p_PM個永磁體單元以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸為中心呈放射線狀均勻排布，永磁體單元沿軸向充磁，同一圓盤端面相鄰兩塊永磁體單元的充磁方向相反，兩側(cè)圓盤端面上位置對稱的兩塊永磁體單元充磁方向相同。

優(yōu)選地，導磁塊選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體。

優(yōu)選地，永磁轉(zhuǎn)子鐵心的每個圓盤端面上交錯設置p_PM個永磁體單元和p_PM個鐵心凸起單元，同時它們以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸為中心呈放射線狀均勻排布，永磁體單元沿軸向充磁，同一圓盤端面所有永磁體單元的充磁方向相同，兩側(cè)圓盤端面上位置對稱的兩塊永磁體單元充磁方向相同。

本發(fā)明所述中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的第二結(jié)構：

中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器，其特征在于，包括機殼、雙繞組定子、永磁轉(zhuǎn)子、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子輸出軸和調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸，

雙繞組定子固定在機殼的端蓋內(nèi)壁上；永磁轉(zhuǎn)子固定在永磁轉(zhuǎn)子輸出軸的一端，永磁轉(zhuǎn)子輸出軸的另一端從機殼的一個端蓋伸出，且通過第三軸承與機殼轉(zhuǎn)動連接；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子位于雙繞組定子與永磁轉(zhuǎn)子之間，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子固定在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸上，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸的一端通過第二軸承與永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動連接，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸的另一端從機殼的另一個端蓋伸出，且通過第一軸承與機殼轉(zhuǎn)動連接；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和雙繞組定子之間存在軸向氣隙L1；調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子之間存在軸向氣隙L2；調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸和永磁轉(zhuǎn)子輸出軸的軸線重合；

雙繞組定子由定子鐵心、第一定子繞組和第二定子繞組構成；第一定子繞組是一個m₁相定子繞組，當?shù)谝欢ㄗ永@組通有m₁相交流電流時，會形成p_s1極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)電樞磁場，m₁、p_s1為正整數(shù)；第二定子繞組是一個m₂相定子繞組，當?shù)诙ㄗ永@組通有m₂相交流電流時，會形成p_s2極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)電樞磁場，m₂、p_s2為正整數(shù)；

永磁轉(zhuǎn)子極對數(shù)為p_PM，p_PM為正整數(shù)；永磁轉(zhuǎn)子由永磁轉(zhuǎn)子鐵心和多個永磁體單元構成，永磁轉(zhuǎn)子鐵心為圓盤形，永磁轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)側(cè)圓盤端面上設置永磁體單元；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子由p_m個導磁塊、p_m個非導磁塊和轉(zhuǎn)子支架構成，p_m為正整數(shù)；轉(zhuǎn)子支架上沿圓周方向交錯設置導磁塊和非導磁塊；導磁塊選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體；

且上述參數(shù)滿足p_s1＝|kp_PM+jp_m|和p_s2＝kp_PM，其中k是正整數(shù)，j是整數(shù)。

優(yōu)選地，導磁塊選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體。

優(yōu)選地，永磁轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)側(cè)圓盤端面上表貼設置或嵌入設置的2p_PM個永磁體單元以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸為中心呈放射線狀均勻排布，永磁體單元沿軸向充磁，相鄰兩塊永磁體單元的充磁方向相反。

優(yōu)選地，永磁轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)側(cè)圓盤端面上交錯設置p_PM個永磁體單元和p_PM個鐵心凸起單元，同時它們以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸為中心呈放射線狀均勻排布，永磁體單元沿軸向充磁，所有永磁體單元的充磁方向相同。

本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明的中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器具有兩個獨立的轉(zhuǎn)軸，且兩個軸的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速完全獨立，因此，本發(fā)明特別適合應用在電動汽車、風力發(fā)電、魚雷推進等需要雙轉(zhuǎn)軸獨立控制的場合。

本發(fā)明屬于無刷結(jié)構方案，方案中沒有電刷滑環(huán)機構，相比于現(xiàn)有的有刷復合結(jié)構電機方案而言，本發(fā)明的效率、可靠性得到明顯提升。同時相比于現(xiàn)有的無刷復合結(jié)構方案而言，本發(fā)明具有明顯的結(jié)構簡單、體積小、集成度高等優(yōu)勢。

本發(fā)明電機具有功率密度高、轉(zhuǎn)矩密度高的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是實施例一所述中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的結(jié)構示意圖；

圖2是圖1的C-C剖視圖；

圖3是圖1的D-D剖視圖；

圖4是實施例二所述中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的結(jié)構示意圖；

圖5是圖6的E-E剖視圖；

圖6是圖6的F-F剖視圖；

圖7是實施例三所述中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的結(jié)構示意圖；

圖8是圖11的G-G剖視圖；

圖9是圖11的H-H剖視圖；

圖10是實施例四所述中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的結(jié)構示意圖；

圖11是圖16的I-I剖視圖；

圖12是圖16的J-J剖視圖；

圖13是圖1的A-A剖視圖；

圖14是圖13的四分之一放大圖；

圖15是圖1的B-B剖視圖；

圖16是圖15的六分之一放大圖；

圖17是第一定子繞組的繞組排布示意圖；

圖18是第二定子繞組的繞組排布示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1～圖18對本發(fā)明作進一步說明。

混合動力汽車中的變速器采用復合結(jié)構電機現(xiàn)有技術中有一類無刷復合電機，如中國專利CN101938201B、CN101951089B和CN101938200B公開的方案，該類方案實際上是由一臺無刷雙轉(zhuǎn)子電機和一個永磁同步電機串聯(lián)構成的復合結(jié)構電機方案。盡管該方案實現(xiàn)了復合結(jié)構電機無刷化，但它也有結(jié)構復雜、體積較大、集成度低等缺點。本發(fā)明提出一種中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器，本發(fā)明無級變速器具有兩個獨立的轉(zhuǎn)軸，且兩個軸的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速完全獨立，本發(fā)明屬于無刷結(jié)構方案，方案中沒有電刷滑環(huán)機構，相比于現(xiàn)有的有刷復合結(jié)構電機方案而言，本發(fā)明的效率、可靠性得到明顯提升。

實施例一：

圖1～圖3為實施例一中的中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的結(jié)構示意圖。

中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器包括機殼4、兩個雙繞組定子5、永磁轉(zhuǎn)子7、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6、永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1和調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸9；

兩個雙繞組定子5的各一個外圓環(huán)端面分別固定在機殼4的左右端面內(nèi)壁上，雙繞組定子5之間區(qū)域由外向內(nèi)依次設置有調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6和永磁轉(zhuǎn)子7；永磁轉(zhuǎn)子7固定在永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1上，永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1的一端通過第二軸承3和第四軸承10與調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6轉(zhuǎn)動連接，永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1的另一端從機殼4的一個端蓋伸出，且通過第一軸承2與機殼4轉(zhuǎn)動連接；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6位于雙繞組定子5與永磁轉(zhuǎn)子7之間，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸9的一端固定在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6上，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸9的另一端從機殼4的另一個端蓋伸出，且通過第三軸承8與機殼4轉(zhuǎn)動連接；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6和雙繞組定子5之間存在軸向氣隙L1；調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6與永磁轉(zhuǎn)子7之間存在軸向氣隙L2；調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸9和永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1的軸線重合；

雙繞組定子5由定子鐵心5-3、第一定子繞組5-1和第二定子繞組5-2構成；第一定子繞組5-1是一個m₁相定子繞組，當?shù)谝欢ㄗ永@組5-1通有m₁相交流電流時，會形成p_s1極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)電樞磁場，m₁、p_s1為正整數(shù)；第二定子繞組5-2是一個m₂相定子繞組，當?shù)诙ㄗ永@組5-2通有m₂相交流電流時，會形成p_s2極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)電樞磁場，m₂、p_s2為正整數(shù)；

永磁轉(zhuǎn)子7由永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2和多個永磁體單元7-1構成，永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2為圓盤形，永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2的兩側(cè)圓盤端面上對稱設置永磁體單元7-1，每個圓端面所形成的磁場極對數(shù)為p_PM，p_PM為正整數(shù)；每個圓盤端面上表貼設置或嵌入設置的2p_PM個永磁體單元7-1以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1為中心呈放射線狀均勻排布，永磁體單元7-1沿軸向充磁，同一圓盤端面相鄰兩塊永磁體單元7-1的充磁方向相反，兩側(cè)圓盤端面上位置對稱的兩塊永磁體單元7-1充磁方向相同；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6由p_m個導磁塊6-1、p_m個非導磁塊6-2和轉(zhuǎn)子支架6-3構成，p_m為正整數(shù)；轉(zhuǎn)子支架6-3是由兩個圓端面和一個圓環(huán)構成的封閉框架，每個圓端面上交錯設置p_m個導磁塊6-1和p_m個非導磁塊6-2，且以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1為中心呈放射線狀均勻排布；導磁塊6-1選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體；

且上述參數(shù)滿足p_s1＝|kp_PM+jp_m|和p_s2＝kp_PM，其中k是正整數(shù)，j是整數(shù)。

為了說明本發(fā)明的工作原理，下面以圖1～3、圖13～圖18所示結(jié)構為例進行說明。

設永磁轉(zhuǎn)子極對數(shù)為p_PM，轉(zhuǎn)速為Ω_PM，初始相位角為θ_PM，則永磁轉(zhuǎn)子所形成的永磁磁動勢F_PM(θ,t)可表示為

式中F_k——各次諧波磁動勢幅值；

k——永磁磁動勢諧波次數(shù)；

θ——機械角；

t——時間。

設調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的導磁塊數(shù)為p_m，轉(zhuǎn)速為Ω_m，初始相位角為θ_m，則調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子作用下隨時間變化的空間比磁導λ(θ,t)可表示為

式中λ₀、λ_i——各次諧波比磁導幅值；

i——諧波比磁導次數(shù)。

永磁體磁動勢在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子作用下產(chǎn)生的永磁磁場可表示為

式中B_k——自然諧波磁場幅值，且B_k＝F_kλ₀；

B_k,i——調(diào)制諧波磁場幅值，且B_k,i＝F_kλ_i。

由式(3)可知，永磁轉(zhuǎn)子和調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的共同作用下將會產(chǎn)生兩類磁場。第一類為自然諧波磁場，該類磁場的特點是它的磁場極對數(shù)和轉(zhuǎn)速與永磁轉(zhuǎn)子磁動勢的極對數(shù)和轉(zhuǎn)速相同，該類磁場的幅值為B_k。第二類為調(diào)制諧波磁場，該類磁場的特點是它的磁場極對數(shù)與永磁轉(zhuǎn)子極對數(shù)和調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子中導磁塊數(shù)相關，它的磁場轉(zhuǎn)速也與永磁轉(zhuǎn)子和調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子二者的轉(zhuǎn)速相關，該類磁場的幅值為B_k,i，如下：

p_k,j＝|kp_PM+jp_m| (4)

j＝0,±1,±2,...(6)

式中p_k,j、Ω_k,j——調(diào)制諧波磁場的極對數(shù)和同步角速度。

根據(jù)機電能量轉(zhuǎn)換原理可知，只有當兩個磁場的極對數(shù)和轉(zhuǎn)速相同情況下，才能產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。因此，將第一定子繞組5-1通過繞組排布設計成可產(chǎn)生與調(diào)制諧波磁場相同極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的電樞磁場。那么，第一定子繞組5-1、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子就構成了磁場調(diào)制型的雙轉(zhuǎn)子電機，其具體工作原理與中國專利CN101938201B、CN101951089B和CN101938200B相同。在這種情況下，作用在調(diào)制環(huán)上的電磁轉(zhuǎn)矩等于作用在定子和永磁轉(zhuǎn)子的二者的電磁轉(zhuǎn)矩之和，而且它們的電磁轉(zhuǎn)矩方向相反。同時，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間以及調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和第一定子繞組5-1之間的轉(zhuǎn)矩關系始終成一定比例。此外，第一定子繞組5-1產(chǎn)生的電樞磁場轉(zhuǎn)速與調(diào)制諧波磁場轉(zhuǎn)速相等，因此，可參考式(5)進行調(diào)速。因此，由第一定子繞組5-1、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子相互作用下，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子只能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速解耦，但他們之間的轉(zhuǎn)矩仍然是耦合的。

進一步將第二定子繞組5-2通過繞組排布設計可產(chǎn)生與自然諧波磁場相同極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的電樞磁場。那么，第二定子繞組5-2和永磁轉(zhuǎn)子就構成了一個永磁同步電機。此時，第二定子繞組5-2只與永磁轉(zhuǎn)子作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而不與調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。此外，由于第一定子繞組5-1和第二定子繞組5-2產(chǎn)生的電樞磁場極對數(shù)不同，因此它們之間不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，換言之，它們之間不會產(chǎn)生影響。因此，通過第二定子繞組5-2和永磁轉(zhuǎn)子相互作用，可實現(xiàn)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩解耦。

通過上述分析可知，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩只與第一定子繞組5-1相關，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與第一定子繞組5-1的電樞磁場和永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相關；而永磁轉(zhuǎn)子上電磁轉(zhuǎn)矩不僅與第一定子繞組5-1相關，而且受第二定子繞組5-2的影響，同時永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速只與第二定子繞組5-2的電樞磁場轉(zhuǎn)速相同。因此，對于中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器來說，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速與永磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速完全獨立，這就實現(xiàn)了從一個機械端口(調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子或永磁轉(zhuǎn)子)到另一個機械端口(永磁轉(zhuǎn)子或調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子)的無級變速功能。

相比中國專利CN101938201B、CN101951089B和CN101938200B中的無刷復合電機方案而言，本發(fā)明可省去這些方案中的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)電機，因此，本方案要比這些方案結(jié)構簡單、體積小、集成度高。

結(jié)合圖1～圖3、圖13～圖18，具體如下：

圖1～圖3中永磁轉(zhuǎn)子的極對數(shù)是6，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子中導磁塊數(shù)是10。由式(4)可知，氣隙中會產(chǎn)生一系列的調(diào)制諧波磁場。這些調(diào)制諧波磁場當中，通常是k＝1,j＝-1時對應的調(diào)制諧波磁場幅值最大，也就是說調(diào)制諧波磁場中4對極磁場幅值最大。因此，將第一定子繞組5-1通過繞組排布設計可產(chǎn)生4對極電樞磁場，如圖13、圖14、圖17所示。并通過控制第一定子繞組5-1產(chǎn)生電樞磁場的轉(zhuǎn)速與4對極調(diào)制諧波磁場的轉(zhuǎn)速相同，從而使第一定子繞組5-1、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。

同時由式(4)也可知，氣隙中會產(chǎn)生一系列的自然諧波磁場，這些自然諧波磁場當中，k＝1時對應的自然諧波磁場幅值最大，也就是說永磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生6對極的自然諧波磁場幅值最大。因此，將第二定子繞組5-2通過繞組排布設計可產(chǎn)生6對極電樞磁場，如圖15、圖16、圖18所示。并通過控制第二定子繞組5-2產(chǎn)生電樞磁場的轉(zhuǎn)速與6對極自然諧波諧波磁場的轉(zhuǎn)速相同，那么第二定子繞組5-2和永磁轉(zhuǎn)子就可實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。

此外，由于第一定子繞組5-1和第二定子繞組5-2產(chǎn)生的電樞磁場極對數(shù)不同(一個是4對極電樞磁場，另一個是6對極電樞磁場)，根據(jù)機電能量轉(zhuǎn)換原理，它們之間不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。換言之，它們之間并不會互相影響。最終的效果相當于，第一定子繞組5-1、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子是一個雙轉(zhuǎn)子電機；而第二定子繞組5-2和永磁轉(zhuǎn)子相當于傳統(tǒng)的永磁同步電機。這樣，通過第一定子繞組5-1的控制可實現(xiàn)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速解耦，但二者的轉(zhuǎn)矩是耦合(不是獨立的)的；進一步通過第二定子繞組5-2的控制可實現(xiàn)調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)矩解耦。從而實現(xiàn)了調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的完全解耦。而在混合動力系統(tǒng)中，恰恰需要連接發(fā)動機和車輛負載間的兩個轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速完全解耦。但本發(fā)明的特點是比以往的無刷復合結(jié)構電機(一個無刷雙轉(zhuǎn)子電機和一個傳統(tǒng)的電機簡單串聯(lián)實現(xiàn))結(jié)構簡單緊湊、集成度高得多。

實施例二：

圖4～圖6為實施例二中的中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的結(jié)構示意圖。

與實施例一不同之處僅在于：永磁轉(zhuǎn)子7包括p_PM個永磁體單元7-1、p_PM個鐵心凸起單元7-3和永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2；每個圓盤端面上交錯設置p_PM個永磁體單元7-1和p_PM個鐵心凸起單元7-3，同時它們以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1為中心呈放射線狀均勻排布，永磁體單元7-1沿軸向充磁，同一圓盤端面所有永磁體單元7-1的充磁方向相同，兩側(cè)圓盤端面上位置對稱的兩塊永磁體單元7-1充磁方向相同，其它結(jié)構和連接方式與實施方式一相同。

鐵心凸起單元7-3和永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2為硅鋼片或?qū)嵭蔫F。

本實施方式的優(yōu)點是在同樣極對數(shù)的永磁磁場下，節(jié)省了一半的永磁體用量。

實施例三：

圖7～圖9為實施例三中的中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的結(jié)構示意圖。

中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器包括機殼4、雙繞組定子5、永磁轉(zhuǎn)子7、調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6、永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1和調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸9，

雙繞組定子5固定在機殼4的端蓋內(nèi)壁上；永磁轉(zhuǎn)子7固定在永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1的一端，永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1的另一端從機殼4的一個端蓋伸出，且通過第三軸承8與機殼4轉(zhuǎn)動連接；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6位于雙繞組定子5與永磁轉(zhuǎn)子7之間，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6固定在調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸9上，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸9的一端通過第二軸承3與永磁轉(zhuǎn)子7轉(zhuǎn)動連接，調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸9的另一端從機殼4的另一個端蓋伸出，且通過第一軸承2與機殼4轉(zhuǎn)動連接；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6和雙繞組定子5之間存在軸向氣隙L1；調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6與永磁轉(zhuǎn)子7之間存在軸向氣隙L2；調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子輸出軸9和永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1的軸線重合；

雙繞組定子5由定子鐵心5-3、第一定子繞組5-1和第二定子繞組5-2構成；第一定子繞組5-1是一個m₁相定子繞組，當?shù)谝欢ㄗ永@組5-1通有m₁相交流電流時，會形成p_s1極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)電樞磁場，m₁、p_s1為正整數(shù)；第二定子繞組5-2是一個m₂相定子繞組，當?shù)诙ㄗ永@組5-2通有m₂相交流電流時，會形成p_s2極對數(shù)的旋轉(zhuǎn)電樞磁場，m₂、p_s2為正整數(shù)；

永磁轉(zhuǎn)子7極對數(shù)為p_PM，p_PM為正整數(shù)；永磁轉(zhuǎn)子7由永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2和多個永磁體單元7-1構成，永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2為圓盤形，永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2的一側(cè)圓盤端面上對稱設置永磁體單元7-1，圓盤端面上表貼設置或嵌入設置的2p_PM個永磁體單元7-1以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1為中心呈放射線狀均勻排布，永磁體單元7-1沿軸向充磁，相鄰兩塊永磁體單元7-1的充磁方向相反；

調(diào)制環(huán)轉(zhuǎn)子6由p_m個導磁塊6-1、p_m個非導磁塊6-2和轉(zhuǎn)子支架6-3構成，p_m為正整數(shù)；轉(zhuǎn)子支架6-3上沿圓周方向交錯設置導磁塊6-1和非導磁塊6-2；導磁塊6-1選用軟磁復合材料、硅鋼片、實心鐵或軟磁鐵氧體；

且上述參數(shù)滿足p_s1＝|kp_PM+jp_m|和p_s2＝kp_PM，其中k是正整數(shù)，j是整數(shù)。

本實施例的工作原理與實施例一相同。

實施例四：

圖10～圖12為實施例四中的中間調(diào)磁型軸向集成式電氣無級變速器的結(jié)構示意圖。

與實施例三不同之處僅在于：永磁轉(zhuǎn)子7包括p_PM個永磁體單元7-1、p_PM個鐵心凸起單元7-3和永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2；圓盤端面上交錯設置p_PM個永磁體單元7-1和p_PM個鐵心凸起單元7-3，同時它們以永磁轉(zhuǎn)子輸出軸1為中心呈放射線狀均勻排布，永磁體單元7-1沿軸向充磁，所有永磁體單元7-1的充磁方向相同。

鐵心凸起單元7-3和永磁轉(zhuǎn)子鐵心7-2為硅鋼片或?qū)嵭蔫F。

本實施方式的優(yōu)點是在同樣極對數(shù)的永磁磁場下，節(jié)省了一半的永磁體用量。