[發明專利]磁通可調型磁齒輪復合電機

在審

• 申請號: 201711175070.0
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107959365A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 謝穎;華邦杰;黑亮聲;張曉明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳昕

技術領域

本發明涉及混合勵磁復合電機領域。

背景技術

隨著稀土永磁材料性能的不斷提高，以高效率、高功率密度為顯著特征的永磁電機得以快速發展，在航空、航天、艦船、汽車、機床等很多工業領域獲得廣泛應用，不僅顯著地加快了我國實現工業現代化的步伐，而且有效地促進了我國節能減排戰略目標的實現。

傳統永磁電機的氣隙磁場很難調節，這導致電動運行時，恒功率區較窄，調速范圍有限；發電運行時，電壓調節和故障滅磁困難。當需要弱磁時，通常施加持續的d軸弱磁電流來削弱氣隙磁場，此時永磁體易發生不可逆退磁，極大地限制了永磁電機在電動汽車、高速電機和飛輪儲能等領域的應用。為此，如何實現永磁電機的氣隙磁場調節成為近年來電機領域的一個研究熱點。

比較可行的方案是采用混合勵磁技術，它是在永磁電機的基礎上引入電勵磁，通過調節電勵磁電流的大小和方向來實現電機氣隙磁通的調節，具有調磁方便、效率高等優點。混合勵磁電機的主要特點是永磁體產生的磁場和電勵磁繞組產生的磁場共同影響電機的氣隙磁場并且利用勵磁電流可調的優勢對氣隙磁密大小進行靈活的調節。混合勵磁電機同時克服了永磁電機磁場調節困難以及電勵磁電機功率因數低的缺點，使得電機具有體積小、結構緊湊、功率因數高、磁場調節方便等優點，但仍然存在輸出轉矩小的問題。

發明內容

本發明是為了解決混合勵磁電機輸出轉矩小問題，本發明提供了一種磁通可調型磁齒輪復合電機。

磁通可調型磁齒輪復合電機，包括內定子、外定子和杯型轉子，三者同軸設置，并位于機殼內，杯型轉子位于內定子和外定子之間；

內定子固定在機殼前端蓋的延伸基座上，內定子上纏繞有內定子電樞繞組；

內定子和杯型轉子間、杯型轉子與外定子間均存在氣隙；

杯型轉子固定在主軸上，且主軸貫穿于機殼的前后端蓋、及杯型轉子的底端，并與機殼的前后端蓋轉動連接，與杯型轉子的底端固定連接；

杯型轉子作為調磁環，來調節其與內定子、以及與外定子間的磁場；

外定子固定在機殼上；

外定子包括外定子鐵芯、外定子永磁體和外定子直流勵磁繞組；

外定子鐵芯的內側壁的周向均勻設有外定子齒；

外定子齒上纏繞有外定子直流勵磁繞組，且外定子直流勵磁繞組用于通入直流勵磁脈沖；

外定子永磁體設置在相鄰的兩個外定子齒之間，且與其相鄰的兩個外定子齒間存在間隙；外定子永磁體徑向充磁。

優選的是，杯型轉子的側壁由導磁塊和非導磁塊相間排列構成。

優選的是，所述外定子齒的個數與外定子永磁體的個數相同均為N，N為整數；

內定子通電運行時，產生的旋轉磁場的極對數為P1，P1為整數；

外定子上的外定子永磁體形成的磁場的極對數為P2，P2為整數；

滿足條件：P2＝|m P1+kN|，其中，m＝1，3，5，…，+∞；k＝0，±1，±2，…，±∞。

優選的是，所述外定子鐵芯及其上的外定子齒一體成型，且均為硅鋼片。

優選的是，外定子齒上的磁力線方向和外定子永磁體上的磁力線方向相反。

本發明帶來的有益效果是，通過外定子齒上纏繞有外定子直流勵磁繞組產生的電勵磁磁場，來調節外定子永磁體產生的永磁磁場，最終改變氣隙磁場強度，電勵磁磁場直接作用在氣隙中的永磁磁場上，由于外定子永磁體的永磁體利用率高，從而使其杯型轉子的輸出轉矩得以提升，杯型轉子輸出轉矩的性能提高了20％以上，很好的滿足了電動汽車等直接驅動場合的要求。

同時與傳統的并聯式混合勵磁符合電機相比較，本發明所述電機的結構相較簡單，永磁部分和電勵磁部分可以共用一個外定子，永磁體設置在相鄰的兩個外定子齒之間，永磁體的用量少，且其利用率大大提高，勵磁繞組纏繞在外定子上，可以很好地實現了無刷化，若內定子上電樞繞組發生短路故障時，通過調節外定子上的勵磁電流來抵消永磁部分產生的磁場，實現電機電樞繞組短路故障時高效滅磁。

杯型轉子作為調磁環，來調節其與內定子、以及與外定子間的磁場；能夠實現高速電機的控制和系統的低速大轉矩輸出，在電動汽車領域具有重要應用價值。

附圖說明

圖1為磁通可調型磁齒輪復合電機的主剖視圖；

圖2為磁通可調型磁齒輪復合電機的徑向剖視圖；

圖3為內定子1的徑向剖視圖；

圖4為外定子2的徑向剖視圖；

圖5為杯型轉子3側壁的徑向剖視圖；