[發明專利]低損耗高機械可靠性的調制環轉子

有效

• 申請號: 201210543588.6
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN102969811A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 鄭萍;白金剛;佟誠德;隋義;王鵬飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02K1/22
• 分類號: H02K1/22
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及低損耗高機械可靠性的調制環轉子，屬于永磁電機領域。

背景技術

基于磁場調制原理的無刷雙轉子電機具有兩個轉速彼此獨立的轉子以及轉軸，可實現雙軸獨立驅動。它解決了以往有刷雙轉子電機中，由于采用電刷滑環結構導致的運行效率下降、可靠性降低而且需要經常維護問題，以及帶有電樞繞組轉子的發熱嚴重和動平衡問題。因此，在電動汽車、風力發電、魚雷推進等場合具有廣闊的應用前景。

這種基于磁場調制原理的無刷雙轉子電機的工作原理已經在專利號為ZL201010274167.9、ZL201010274160.7、ZL201010274156.0、ZL201010274135.9、ZL201010274669.1、ZL201010274337.3、ZL201010274329.9和ZL201010274325.0中進行了詳細闡述。通過對這種電機工作原理的分析可知，能夠實現這種電機工作的核心部件就是調制環轉子。從理論分析上調制環轉子是由導磁塊和非導磁塊構成，它的作用是：一方面將永磁轉子的永磁磁場調制成與定子電樞磁場極對數相同的磁場，從而與定子電樞磁場作用產生轉矩；另一方面將定子電樞磁場調制成與永磁轉子的永磁磁場極對數相同的磁場，從而與永磁轉子的永磁磁場作用產生轉矩。因此，可以看出調制環轉子是實現這種基于磁場調制原理的無刷雙轉子電機工作的關鍵所在。

在實際的電機結構中，導磁塊是由導磁材料構成，非導磁塊是由非導磁材料構成。導磁材料可以選擇硅鋼片、實心鐵、軟磁復合材料或軟磁鐵氧體等導磁性能好的材料；非導磁材料可以選擇空氣或者環氧樹脂或不導磁鋼等非導磁材料。而調制環轉子中用目前的導磁材料所構成的導磁塊在電機磁場作用下都會產生損耗，不同導磁材料產生的損耗是不同的，相同體積下由硅鋼片材料構成導磁塊的損耗最小，而由實心鐵材料構成導磁塊的損耗最大。

而在電機運行時，調制環轉子要傳遞一定的扭矩，還要承受高速旋轉的離心力以及磁場產生的磁場拉力，因此調制環轉子要有很高的機械強度才能保證電機可靠運行。

因而在實際的電機運行中，就會存在這樣一個矛盾問題：要么所用的導磁材料能夠使調制環轉子的損耗很低，但卻不具備很高的機械強度使調制環轉子能夠承受一定的扭矩、高速旋轉產生的離心力和磁場產生的磁場拉力，也就很難使這種電機進行實際工程應用；要么所用的導磁材料能夠使調制環轉子具有很高的機械強度，但是使調制環轉子的損耗很大從而極大的降低了電機的效率，也就限制了電機的應用前景。

現有的調制環轉子無法兼顧低損耗和高機械強度。

發明內容

本發明目的是為了解決現有的調制環轉子無法兼顧低損耗和高機械強度的問題，提供了一種低損耗高機械可靠性的調制環轉子。

本發明所述低損耗高機械可靠性的調制環轉子，它包括兩個端環和n個導磁塊單元，

端環的一個端面沿圓周方向均勻分布有n個凸爪，每個凸爪的外圓表面沿切向開有一個凹槽，端環的另一個端面上均勻分布有多個螺釘孔，

導磁塊單元包括導磁塊和兩個銷，兩個銷貫穿導磁塊的寬度方向，且兩個銷平行設置，

兩個端環平行設置，且兩個端環的凸爪一一相對設置，兩個端環之間設置有n個導磁塊單元，

端環中每相鄰兩個凸爪之間設置一個導磁塊，貫穿該導磁塊的一個銷設置在所述相鄰兩個凸爪的凹槽內并固接，貫穿該導磁塊的另一個銷設置在另一個端環中相鄰兩個凸爪的凹槽內并固接，

其中n為正整數。

導磁塊由多片矩形的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片的疊壓方向與調制環轉子的軸向垂直。

導磁塊的上、下側面分別與端環的內、外圓表面在同一圓周上。

還可以進一步包括綁帶，綁帶纏繞固定在調制環轉子的外圓表面上。

還可以進一步包括環氧樹脂，環氧樹脂填滿端環和導磁塊單元之間的空隙。

本發明的優點：本發明所述的調制環轉子結構中，每個導磁塊呈現為一個長方體狀，那么當調制環轉子旋轉時會產生一定的阻力。因此，對調制環轉子的內外側進行加工使調制環轉子內側或外側的導磁塊邊沿都在一個圓上，這樣可以減少調制環轉子旋轉時的阻力。

在此基礎上，也可以對調制環轉子進行其他增強調制環轉子機械強度的實施措施。從最終形成的調制環轉子的結構上看，硅鋼片采用垂直調制環轉子軸線的疊壓方式，從而形成具有很高機械強度的導磁塊，是本發明的關鍵所在。