[實用新型]調磁結構及充磁方向改進的軸向磁場調制式復合電機

有效

• 申請號: 201520053675.2
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN204334260U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 謝穎;張巖;連國一;邵一;劉海東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本實用新型涉及調磁結構及充磁方向改進的軸向磁場調制式復合電機，屬于電機技術領域。

背景技術

現代驅動系統一直傾向于使用直接驅動，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，進而節約能源。但是由于直接驅動的電機為了輸出更大的轉矩，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點，引起了大家的普遍關注。復合電機作為磁齒輪傳動系統的進一步發展，其仍屬于磁齒輪傳動系統的范疇，它同時實現了高速電機的控制和系統的低速大轉矩輸出。

復合電機分為徑向磁通調制方式和軸向磁通調制方式，軸向磁通調制方式電機相對徑向磁通調制方式電機來說，具有體積小，安裝方便，低速轉矩更大的優點，但是現有的軸向磁通調制電機，調磁環位于定轉子之間，兩邊都有氣隙隔開，由于結構的支撐需求，并且盡量不影響調磁結構的磁場路徑，在各個調磁塊之間要填充環氧樹脂非導磁材料，造成電機的散熱性能減弱，并且受限于環氧樹脂的粘接強度，調磁結構的機械穩定性不好；同時普通軸向磁通調制式復合電機的貼在轉子盤上的永磁體采用普通軸向充磁，永磁體利用率不高，產生的轉子轉矩小。

發明內容

本實用新型目的是為了解決現有軸向磁通調制電機調磁環固定方式復雜，并且永磁體利用率低的問題，提供了一種調磁結構及充磁方向改進的軸向磁場調制式復合電機。

本實用新型所述調磁結構及充磁方向改進的軸向磁場調制式復合電機，它包括轉軸、定子、兩個轉子和兩個調磁環，定子固定于轉軸上，兩個轉子呈鏡像對稱設置于定子兩側，每個轉子與定子之間為氣隙，每個轉子與轉軸通過軸承轉動連接，

定子的每一個氣隙側表面上粘接固定一個調磁環，并且調磁環與轉軸固定連接；調磁環由沿圓周方向均勻分散排布的調磁塊組成；

轉子包括轉子盤和永磁體環，永磁體環粘接在轉子盤的氣隙側表面上，永磁體環由沿圓周方向均勻排布的多塊永磁體構成，每塊永磁體由沿圓周方向均勻切分成四段的永磁體分段組成；沿順時針方向，每塊永磁體中第一、三永磁體分段沿圓周方向充磁，并且充磁方向相反，每塊永磁體中第二、四永磁體分段沿軸向充磁，并且充磁方向相反。

定子的每一個氣隙側表面上均勻設置有多個繞組槽，多個繞組槽沿定子側壁的圓周方向均勻分布，定子兩個氣隙側表面上的繞組槽一一對應；每一對繞組槽中設置一個環形定子繞組；

永磁體環的極對數P₁與環形定子繞組極對數P₂之和為調磁環中調磁塊個數N_s。

本實用新型的優點：本實用新型所述調磁結構及充磁方向改進的軸向磁場調制式復合電機為對稱結構，對電機的調磁結構及永磁體充磁方向進行了改進。

在電機結構工藝方面，對調磁結構進行改進，即調磁環緊貼到定子氣隙側表面，省去了現有普通軸向磁場調制式復合電機調磁環與定子之間的氣隙，電機軸向長度縮短，體積變小，調磁環的固定方便，電機結構更加緊湊簡單，機械穩定性提高，制造工藝和成本均降低。

在電機性能方面，本實用新型永磁體的充磁方式采用相鄰兩分段充磁方向相差90°的軸向與周向交叉充磁方式，提高了永磁體的利用率，輸出轉矩增大，并且由于每塊永磁體切割成充磁方向各不同的四段，渦流損耗減小。

在永磁體充磁采用相鄰兩分段充磁方向相差90°的軸向與周向交叉充磁方式情況下，進一步對調磁結構改進前和改進后的電機進行對比分析，得到改進后的電機調磁環與轉子間的氣隙諧波含量總體減小，輸出轉矩進一步提高了15％，又因為電機體積減小，使得轉矩密度相應得到提高，低速大轉矩特性能很好適用于電動汽車的直接驅動系統。

由于省去了現有普通軸向磁場調制式復合電機中調磁塊之間用于固定的環氧樹脂非導磁材料的使用，降低了電機制造成本，原來放置環氧樹脂非導磁材料的空間可以用來通風散熱，提高了電機的散熱效率，進而就可以加大電機電樞繞組上所加輸入電流來獲得更大的轉矩密度。

附圖說明

圖1是本實用新型所述調磁結構及充磁方向改進的軸向磁場調制式復合電機的立體結構示意圖；

圖2是調磁結構及充磁方向改進的軸向磁場調制式復合電機的剖視圖；

圖3是轉子的結構示意圖；

圖4是永磁體環中永磁體的充磁方向示意圖；

圖5是調磁環的結構示意圖。

具體實施方式