[發(fā)明專利]低速大轉(zhuǎn)矩磁傳動復合電機

有效

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• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105119450B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝穎;連國一;張巖;黑亮生;蔡翔
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K1/27
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復合電機領(lǐng)域，具體涉及磁通調(diào)制式復合電機。

背景技術(shù)

現(xiàn)代驅(qū)動系統(tǒng)一直傾向于使用直接驅(qū)動，這樣可以省去機械齒輪傳動系統(tǒng)，消除機械齒輪的振動噪聲，減少機械損耗，獲得更高的系統(tǒng)效率，進而節(jié)約能源。但是由于直接驅(qū)動的電機為了輸出更大的轉(zhuǎn)矩，一般體積都比較大，且負載運行時，電流較大，增加了控制電路元器件的成本。

磁齒輪由于具有噪音低、效率高、維護方便、可靠性高以及過載保護等優(yōu)點，引起了大家的普遍關(guān)注。復合電機作為磁齒輪傳動系統(tǒng)的進一步發(fā)展，其仍屬于磁齒輪傳動系統(tǒng)的范疇，它同時實現(xiàn)了高速電機的控制和系統(tǒng)的低速大轉(zhuǎn)矩輸出。但是現(xiàn)有的磁通調(diào)制式復合電機由于電機結(jié)構(gòu)的限制，永磁體利用率不高，電機輸出轉(zhuǎn)矩性能受到限制，難以滿足對輸出轉(zhuǎn)矩值要求更高的應用場合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有磁通調(diào)制式復合電機中永磁體利用率低，輸出轉(zhuǎn)矩性能受到限制的問題，提出了一種低速大轉(zhuǎn)矩磁傳動復合電機。

低速大轉(zhuǎn)矩磁傳動復合電機包括內(nèi)定子、外定子、調(diào)磁環(huán)和轉(zhuǎn)子，所述外定子為凸極結(jié)構(gòu)，并固定在電機機殼的內(nèi)圓表面，所述調(diào)磁環(huán)由多個調(diào)磁鐵塊沿圓周方向均勻排列組成，調(diào)磁環(huán)位于內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子之間，并通過支架固定在內(nèi)定子輸出軸上，內(nèi)定子輸出軸的一端由電機機殼的左端蓋穿出，并通過軸承與電機機殼轉(zhuǎn)動連接，所述調(diào)磁環(huán)與內(nèi)定子和轉(zhuǎn)子之間均通過徑向氣隙隔開，所述內(nèi)定子固定在內(nèi)定子輸出軸上，內(nèi)定子輸出軸的另一端與轉(zhuǎn)子輸出軸通過軸承轉(zhuǎn)動連接，電樞繞組纏繞在內(nèi)定子上，轉(zhuǎn)子位于調(diào)磁環(huán)與外定子之間，所述轉(zhuǎn)子由永磁體和鐵磁材料沿圓周方向間隔排列組成，轉(zhuǎn)子的一端通過支架固定在轉(zhuǎn)子輸出軸上，轉(zhuǎn)子的另一端通過支架固定在內(nèi)定子輸出軸上，支架與內(nèi)定子輸出軸通過軸承轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)子與外定子之間通過徑向氣隙隔開，且所述外定子的定子齒數(shù)與調(diào)磁環(huán)磁鐵塊的個數(shù)相同，并一一對應排列。

有益效果：本發(fā)明提出的一種低速大轉(zhuǎn)矩磁傳動復合電機，在轉(zhuǎn)子外層增加了一個外定子，外定子呈凸極結(jié)構(gòu)，并且與轉(zhuǎn)子通過徑向氣隙隔開，此外，定子結(jié)構(gòu)的設(shè)計改進了電機的磁路結(jié)構(gòu)，使得永磁體的利用率增加一倍，相應轉(zhuǎn)子輸出轉(zhuǎn)矩提高一倍，轉(zhuǎn)子部分采用永磁體和鐵磁材料間隔排列組成，永磁體采用徑向充磁方式，并且方向一致指向內(nèi)徑，相比于現(xiàn)有的磁通調(diào)制式復合電機，此轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁體用量減小一半，結(jié)合采用的外定子結(jié)構(gòu)，電機磁路結(jié)構(gòu)進一步得到改進，輸出轉(zhuǎn)矩進一步有所提升，永磁體利用率大幅提高，并且齒槽轉(zhuǎn)矩有所降低，電機振動噪聲減小，其低速大轉(zhuǎn)矩輸出性能很好的滿足了電動汽車等直接驅(qū)動場合的要求。

附圖說明

圖1為具體實施方式一所述的低速大轉(zhuǎn)矩磁傳動復合電機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的A-A向剖視圖；

圖3為本發(fā)明所述的低速大轉(zhuǎn)矩磁傳動復合電機的磁路示意圖；

圖4為永磁體采用徑向充磁方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為調(diào)磁環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明所述的低速大轉(zhuǎn)矩磁傳動復合電機(實線)與普通復合電機(虛線)齒槽轉(zhuǎn)矩波形圖；

圖7為本發(fā)明所述的低速大轉(zhuǎn)矩磁傳動復合電機(實線)與普通復合電機(虛線)空載反電勢波形圖。

具體實施方式

具體實施方式一、結(jié)合圖1至圖5說明本具體實施方式，本具體實施方式所述的低速大轉(zhuǎn)矩磁傳動復合電機包括內(nèi)定子7、外定子4、調(diào)磁環(huán)6和轉(zhuǎn)子5，所述外定子4為凸極結(jié)構(gòu)，并固定在電機機殼3的內(nèi)圓表面，所述調(diào)磁環(huán)6由多個調(diào)磁鐵塊沿圓周方向均勻排列組成，調(diào)磁環(huán)6位于內(nèi)定子7與轉(zhuǎn)子5之間，并通過支架固定在內(nèi)定子輸出軸8上，內(nèi)定子輸出軸8的一端由電機機殼3的左端蓋穿出，并通過軸承與電機機殼3轉(zhuǎn)動連接，所述調(diào)磁環(huán)6與內(nèi)定子7和轉(zhuǎn)子5之間均通過徑向氣隙隔開，所述內(nèi)定子7固定在內(nèi)定子輸出軸8上，內(nèi)定子輸出軸8的另一端與轉(zhuǎn)子輸出軸9通過軸承轉(zhuǎn)動連接，電樞繞組7-2纏繞在內(nèi)定子7上，轉(zhuǎn)子5位于調(diào)磁環(huán)6與外定子4之間，所述轉(zhuǎn)子5由永磁體5-1和鐵磁材料5-2沿圓周方向間隔排列組成，轉(zhuǎn)子5的一端通過支架固定在轉(zhuǎn)子輸出軸9上，轉(zhuǎn)子5的另一端通過支架固定在內(nèi)定子輸出軸8上，支架與內(nèi)定子輸出軸8通過軸承轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)子5與外定子4之間通過徑向氣隙隔開，且所述外定子4的定子齒數(shù)與調(diào)磁環(huán)6磁鐵塊的個數(shù)相同，并一一對應排列。

本實施方式中，轉(zhuǎn)子輸出軸9與內(nèi)定子輸出軸8的軸線重合，如圖3所示，永磁磁場經(jīng)過永磁體-中層氣隙-調(diào)磁鐵塊-內(nèi)層氣隙-內(nèi)定子齒-內(nèi)定子軛-內(nèi)層氣隙-調(diào)磁鐵塊-中層氣隙-轉(zhuǎn)子鐵塊-外層氣隙-外定子-外層氣隙-永磁體閉合。