[發明專利]一種無級變速磁齒輪

有效

• 申請號: 202110275081.6
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113517801B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 李志強;孫華東;王東陽;郭強;李文鋒
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H02K49/00
• 分類號: H02K49/00;H02K49/10
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 賈銀秋

1.一種無級變速磁齒輪，所述磁齒輪由內層至外層依次包括：內轉子磁極、調磁磁環、定子鐵芯以及定子繞組；

當負載為低轉速大轉矩類型的負載時，驅動電機與所述內轉子磁極相連接，負載與所述調磁磁環相連接；

當負載為高轉速小轉矩類型的負載時，驅動電機與所述調磁磁環相連接，負載與所述內轉子磁極相連接；

當負載與所述內轉子磁極相連接時，當所述定子繞組的電流產生的旋轉磁場與所述驅動電機的轉向相同時，通過變頻器向電源饋入電能，使得所述負載轉速降低；

當負載與所述內轉子磁極相連接時，當所述定子繞組的電流產生的旋轉磁場與所述驅動電機的轉向相反時，通過變頻器從電源吸收電能，使得所述負載轉速升高；

當負載與所述調磁磁環相連接時，當所述定子繞組的電流產生的旋轉磁場與所述驅動電機的轉向相同時，通過變頻器從電源吸收電能，使得所述負載轉速升高；

當負載與所述調磁磁環相連接時，當所述定子繞組的電流產生的旋轉磁場與所述驅動電機的轉向相反時，通過變頻器向電源饋入電能，使得所述負載轉速降低。

2.根據權利要求1所述的磁齒輪，包括：

當所述內轉子磁極的極對數為p₁，所述調磁磁環上的鐵塊個數為N，外層定子繞組通電后極對數p₂＝N-p₁；

所述定子鐵芯側的氣隙磁場中包含空間諧波，空間諧波的極對數p_mk＝|mp₁+kN|，其中m＝1，3，5...，∞；k＝0，±1，±2，±3，...，±∞，所述定子鐵芯側的氣隙磁場中包含空間諧波中各諧波的磁場機械旋轉角速度為：

所述磁齒輪的工作磁場是當m＝1，k＝-1對應的諧波，工作磁場的極對數為N-p₁，Ω_r表示所述磁齒輪內轉子磁極的機械轉速，Ω_s為調磁磁環的機械轉速；

假設定子磁場機械角速度為Ω_c，則：

當定子繞組通直流電時，工作磁場靜止不動，Ω_c＝0，所述調磁磁環與內轉子磁極同方向旋轉，且Ω_r/Ω_s＝N/p₁；

當定子繞組通入頻率為f_c的正序交流電時，則定子繞組的旋轉磁場機械角速度Ω_c＝2πf_c/(N-p₁)。

3.根據權利要求2所述的磁齒輪，當負載與所述內轉子磁極相連接時，所述負載的機械角速度為：

當負載與所述調磁磁環相連接時，所述負載的機械角速度為：

4.根據權利要求3所述的磁齒輪，當負載與所述內轉子磁極相連接時，所述定子鐵芯通入正序交流電時所述負載轉速降低；當改變所述定子繞組交流電的相序時，所述負載轉速增加；

當負載與所述調磁磁環相連接時，所述定子鐵芯通入正序交流電時所述負載轉速增加；當改變所述定子繞組交流電的相序時，所述負載轉速降低。

5.根據權利要求4所述的磁齒輪，還包括：

獲取功率平衡公式：

P_r＝P_s+P_c＝T_sΩ_s+T_cΩ_c＝(T_s+T_c)Ω_r

其中P_r表示磁齒輪的內環子磁極傳遞給負載的機械功率，P_s表示所述調磁磁環輸出的機械功率，P_c表示變頻器輸出的機械功率，T_s表示所述調磁磁環傳遞給所述內轉子磁極的轉矩，T_c表示變頻器傳遞給所述內轉子磁極的轉矩。