[發明專利]一種組合式轉子調制器磁齒輪復合電機

有效

• 申請號: 202010159992.8
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111404342B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 程明;文宏輝
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K1/17;H02K1/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發明公開一種組合式轉子調制器磁齒輪復合電機，包括由內而外依次設置的內定子、轉子調制器、外定子，其中，內定子與轉子調制器之間設有內氣隙，轉子調制器與外定子之間設有外氣隙；所述內定子包括內定子鐵心和主磁極永磁體，主磁極永磁體采用表貼式排列均勻貼附于內定子鐵心外側，沿圓周徑向充磁，相鄰的主磁極永磁體充磁方向相反；所述轉子調制器包括轉子鐵心以及承托轉子鐵心的隔磁環，轉子鐵心包含由內而外依次設置的內側極弧、中間極弧和外側極弧，其中，內側極弧、中間極弧和外側極弧的分布互不相等；所述電機外定子包括外定子鐵心和電樞繞組，電樞繞組設于外定子鐵心上。此種電機拓撲可提高電機轉矩輸出并改善其他外特性表現。

技術領域

本發明屬于新型磁場調制電機領域，特別涉及一種組合式轉子調制器磁齒輪復合電機拓撲。

背景技術

近十年來，磁齒輪復合電機由于其獨特的功能和優秀的性能逐步引起國內外學者的關注，不僅如此，基于同軸磁齒輪衍變的磁齒輪復合電機在世界范圍內尚屬于非常前沿的工程技術。磁齒輪復合電機在結構上無刷、無機械齒輪磨損，從而具備低維護成本和高可靠性的優點；相比傳統的異步電機和電勵磁同步電機，磁齒輪復合電機還具備結構簡單、效率高、轉矩輸出能力強的顯著優勢；這些優點使其在混合動力汽車等領域的應用前景受到了很多業內專家的認可。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種組合式轉子調制器磁齒輪復合電機，其可提高電機轉矩輸出并改善其他外特性表現。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種組合式轉子調制器磁齒輪復合電機，包括由內而外依次設置的內定子、轉子調制器、外定子，其中，內定子與轉子調制器之間設有內氣隙，轉子調制器與外定子之間設有外氣隙；

所述內定子包括內定子鐵心和主磁極永磁體，主磁極永磁體采用表貼式排列均勻貼附于內定子鐵心外側，沿圓周徑向充磁，相鄰的主磁極永磁體充磁方向相反；

所述轉子調制器包括轉子鐵心以及承托轉子鐵心的隔磁環，轉子鐵心包含由內而外依次設置的內側極弧、中間極弧和外側極弧，其中，內側極弧、中間極弧和外側極弧的分布互不相等；

所述電機外定子包括外定子鐵心和電樞繞組，電樞繞組設于外定子鐵心上。

上述轉子調制器中，外側極弧為中間極弧的285％–300％。

上述轉子調制器中，內側極弧為中間極弧的180％–200％。

上述隔磁環采用既不導磁也不導電的材料制備。

上述隔磁環采用環氧樹脂制備。

采用上述方案后，與傳統轉子調制器內外極弧徑向分布，即內外極弧R_in與R_out相等的磁齒輪復合電機相比，本發明提出的磁齒輪復合電機轉子調制器的內側極弧R_in、中間極弧R_middle、外側極弧R_out分布互不相等，形似上半部分“倒三角”調磁環與下半部分“正三角”調磁環組合而成。該組合方式能夠增加相應磁場轉換系數，即對于電樞磁場而言能夠提高調制諧波幅值，然而卻削弱勵磁磁場調制諧波幅值并保證其基波分量不被削減，從而有效改善該磁齒輪復合電機的氣隙磁場分布，增加負載磁鏈與反電勢基波分量，提升其轉矩傳遞能力，并能一定程度上抑制磁鏈高次無效諧波、負載轉矩脈動等負面外特性。

本發明涉及的磁齒輪復合電機基于磁場調制原理，外定子電樞繞組可按照極對數較少的高速磁場設計，結構簡單緊湊；轉子調磁環仍保持低速旋轉，適用于低速直驅應用領域，具有重要的科研和應用價值。相比傳統的表貼式永磁同步電機，該磁齒輪復合電機能夠利用有效諧波磁場從而進一步改善繞組感應電動勢，從而使得磁齒輪復合電機能夠提供比傳統永磁同步電機更高的轉矩傳遞能力。

附圖說明

圖1是傳統轉子調制器內外極弧相等磁齒輪復合電機截面圖；