[發(fā)明專利]一種無(wú)級(jí)變速磁齒輪

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110275081.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN113517801B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志強(qiáng);孫華東;王東陽(yáng);郭強(qiáng);李文鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H02K49/00
• 分類號(hào): H02K49/00;H02K49/10
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 賈銀秋

本發(fā)明公開了一種無(wú)級(jí)變速磁齒輪，所述磁齒輪由內(nèi)層至外層依次包括：內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極、調(diào)磁磁環(huán)、定子鐵芯以及定子繞組；當(dāng)負(fù)載為低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩類型的負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極相連接，負(fù)載與所述調(diào)磁磁環(huán)相連接；當(dāng)負(fù)載為高轉(zhuǎn)速小轉(zhuǎn)矩類型的負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述調(diào)磁磁環(huán)相連接，負(fù)載與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極相連接；根據(jù)負(fù)載的需求轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍確定所述調(diào)磁磁環(huán)的鐵塊個(gè)數(shù)、所述內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極的極對(duì)數(shù)、所述定子鐵芯的槽數(shù)以及所述定子繞組的極對(duì)數(shù)，獲取所述磁齒輪的初始傳動(dòng)比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)級(jí)變速技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種無(wú)級(jí)變速磁齒輪以及一種利用無(wú)級(jí)變速磁齒輪對(duì)負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方法。

背景技術(shù)

最早的磁齒輪誕生于上世紀(jì)初，但因傳動(dòng)效率低未引起重視，之后近百年的時(shí)間里，磁齒輪的研究和應(yīng)用進(jìn)展緩慢。2001年，英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的K.Atallah和D.Howe首次提出了一種基于磁場(chǎng)調(diào)制原理的同心式磁力齒輪，由此使磁齒輪的研究和應(yīng)用進(jìn)入新的階段。新型磁齒輪具有轉(zhuǎn)矩密度大、無(wú)潤(rùn)滑、可靠性高、壽命長(zhǎng)、噪聲小等顯著優(yōu)點(diǎn)，在電力傳動(dòng)和新型電機(jī)設(shè)計(jì)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。不過(guò)由于磁齒輪傳動(dòng)比固定，在需要進(jìn)行變速調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，其應(yīng)用受到一定的限制。

當(dāng)前，隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保和節(jié)能要求的日益提高，工業(yè)和民用領(lǐng)域電機(jī)的變速運(yùn)行已非常普遍。目前交流電機(jī)的調(diào)速通常采用變頻器實(shí)現(xiàn)，但變頻器尤其是高壓變頻器價(jià)格較高，調(diào)速成本較大，且由此帶來(lái)的諧波危害也不可小視。近年來(lái)，利用較小變頻器容量實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)調(diào)速的無(wú)刷雙饋電機(jī)引起了研究者的持續(xù)關(guān)注，但其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還有待進(jìn)一步完善，比如損耗較大，磁場(chǎng)級(jí)數(shù)轉(zhuǎn)化率不高等缺點(diǎn)。

因此，需要一種技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)磁齒輪的無(wú)級(jí)變速。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)方案提供一種無(wú)級(jí)變速磁齒輪以及一種利用無(wú)級(jí)變速磁齒輪對(duì)負(fù)載進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，以解決電機(jī)的無(wú)級(jí)變速控制問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種無(wú)級(jí)變速磁齒輪，所述磁齒輪由內(nèi)層至外層依次包括：內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極、調(diào)磁磁環(huán)、定子鐵芯以及定子繞組；

當(dāng)負(fù)載為低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩類型的負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極相連接，負(fù)載與所述調(diào)磁磁環(huán)相連接；

當(dāng)負(fù)載為高轉(zhuǎn)速小轉(zhuǎn)矩類型的負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述調(diào)磁磁環(huán)相連接，負(fù)載與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極相連接；

根據(jù)負(fù)載的需求轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍確定所述調(diào)磁磁環(huán)的鐵塊個(gè)數(shù)、所述內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極的極對(duì)數(shù)、所述定子鐵芯的槽數(shù)以及所述定子繞組的極對(duì)數(shù)，獲取所述磁齒輪的初始傳動(dòng)比。

優(yōu)選地，包括：

當(dāng)所述內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極的極對(duì)數(shù)為p₁，所述調(diào)磁磁環(huán)上的鐵塊個(gè)數(shù)為N，外層定子繞組通電后極對(duì)數(shù)p₂＝N-p₁；

所述定子鐵芯側(cè)的氣隙磁場(chǎng)中包含空間諧波，空間諧波的極對(duì)數(shù)p_mk＝|mp₁+kN|，其中m＝1，3，5...，∞；k＝0，±1，±2，±3，...，±∞，所述定子鐵芯側(cè)的氣隙磁場(chǎng)中包含空間諧波中各諧波的磁場(chǎng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)角速度為：

所述磁齒輪的工作磁場(chǎng)是當(dāng)m＝1，k＝-1對(duì)應(yīng)的諧波，工作磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)為N-p₁，Ω_r表示所述磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極的機(jī)械轉(zhuǎn)速，Ω_s為調(diào)磁磁環(huán)的機(jī)械轉(zhuǎn)速；，為產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩，所述定子繞組的極對(duì)數(shù)p₂＝N-p₁；

假設(shè)定子磁場(chǎng)機(jī)械角速度為Ω_c，則：