[實用新型]一種磁齒輪容錯復合電機

有效

• 申請號: 201320391616.7
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN203339912U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 劉國海;蔣一誠;趙文祥;吉敬華
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/14;H02K1/27;H02K3/18;H02K3/28
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型涉及一種容錯輪轂電機，特別是一種磁齒輪容錯復合電機。

背景技術

現代驅動系統一直傾向于直接驅動，這樣可以省去機械齒輪傳動系統，消除機械齒輪的振動噪聲，減少機械損耗，獲得更高的系統效率，節約能源。但是用于直接驅動的電機為了輸出更大的轉矩，一般體積較大，且負載運行時，電流較大，增加了控制電路元器件的成本。

磁齒輪具有低噪音、高效率、便于維護、高可靠性以及過載保護等優點，可以用來代替機械齒輪，在直驅系統中實現低速高轉矩的運行。因此，磁齒輪引起了大家的普遍關注。圖1為傳統磁齒輪的結構圖。它由外轉子5，調制齒4，內轉子2和永磁體3組成。調制齒個數，磁齒輪內轉子上永磁體極對數，外轉子上永磁體極對數必須滿足一下關系式：P₁＝N_s±P₂，其中，P₂為磁齒輪內轉子上永磁體極對數，N_s為調制齒個數，P₁為磁齒輪外轉子永磁體極對數。但是磁齒輪需要外部給一個電機充當動力源，使得整個系統的體積增大，結構變得復雜。

為了提高系統的轉矩密度，在2008年9月3日到5日的IEEE?VPPC會議上，香港大學的Linni?Jian、K.T.Chau、J.Z.Jiang提出的論文《Anintegrated?magnetic-geared?permanent-magnet?in-wheel?motor?drive?for?electric?vehicles》中所提到的磁齒輪輪轂電機。圖2為傳統磁齒輪電機的結構圖。它由外轉子5，調制齒4，內轉子2，永磁體3和內定子1組成。第一次將無刷永磁電機與磁齒輪相結合，減小了整個系統的體積和重量，從而提高了轉矩密度。在這個電機系統中，由于磁齒輪內轉子與無刷永磁電機的外轉子共同構成復合電機的內轉子，使得復合電機的內轉子內外兩側都貼有永磁體，并且它們的極性相同，所以整個復合電機形成一種串聯磁路，但是整個復合電機磁路耦合，磁場相互影響。而且電機的反電勢比較差，齒槽轉矩也比較大，從而使得電機在運轉時振動會比較大，不適合運用于低速大扭矩直接驅動的電動汽車中。

電機短路故障的主要原因是繞組發生短路，影響電機的正常運行。因此，容錯電機具有很高的可靠性，越來越引起大家的關注，國內外學者提出了很多的有效方法來提高電機的容錯能力。最后，集中式繞組和容錯齒被運用于電機設計中來減小電機相與相之間的相互影響，從而提高了電機的容錯性能。為了進一步提高電機的容錯能力，永磁體極對數與槽數的選擇是一個必須考慮的重要因素。但是，比較好的容錯配比往往永磁體極對數比較的多，那么在選用磁齒輪來增加其輸出時會遇到很多的問題：傳動比過小、內轉子的兩側的轉矩平衡無法得到滿足等等。

實用新型內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種容錯電機與磁齒輪相結合，提高了磁齒輪復合電機的容錯性能，并且考慮到反電勢、齒槽轉矩、磁齒輪傳動比等諸多因素，采用內轉子上內外兩側永磁體不等的方法，使得內轉子上的磁路不再是單獨的串聯，而是串并聯同行，有效的減小了磁齒輪磁場對容錯電機的影響，優化了反電勢，增大了傳動比，提高了轉矩密度的磁齒輪容錯復合電機。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種容錯磁齒輪復合電機，包括五相容錯表貼電機和磁齒輪，所述的磁齒輪包括內轉子、永磁體、調制齒和外轉子，所述的五相容錯表貼電機包括內定子，所述的內定子、內轉子、調制齒和外轉子依次由內向外圍繞五相容錯表貼電機芯軸同軸布置，所述的內轉子內側、內轉子和調制齒之間以及調制齒和外轉子之間設有永磁體，所述的永磁體之間留有間隙，所述的內定子中設有10個電樞齒和10個容錯齒，所述的每個電樞齒上饒有一套集中繞組線圈，所述的調制齒個數、內轉子和調制齒之間永磁體極對數、調制齒和外轉子之間永磁體極對數滿足關系式：P₁=N_S±P₂，其中P₂為內轉子和調制齒之間永磁體極對數，N_s為調制齒個數，P₁為調制齒和外轉子之間永磁體極對數。所述的五相容錯表貼電機的極數為22、槽數為20。所述的內轉子內側與內轉子和調制齒之間的永磁體極對數不等。所述的內轉子上的磁路是串并聯同行。

采用上述技術方案后，本實用新型具有以下有益效果：