[发明专利]可无级变矩和调速的直驱式电动机或发电机

说明书

技术领域

本发明涉及的技术领域包括：各种交流/直流电动机或发电机技术领域、电动成套设备技术领域、节能减排技术领域、电动汽车和混合动力汽车技术领域或风力发电技术领域，特别是一种可无级变矩和调速的直驱式电动机或发电机。

背景技术

随着工农业生产的发展和生活水平的提高，在电动技术、发电技术、电动成套设备技术、电动汽车、混合动力汽车技术和风力发电技术领域迫切需要直接驱动式的电动机和发电机，实现负载轴与电动机的动力输出轴或动力轴与发电机动力输入轴的直接连接，达到电动机负载转速和扭矩的调节或发电机转子的转速调节，节省空间和材料，减少设备制造和投资成本，提高系统技术性能，特别是在节能减排领域、电动汽车和混合动力汽车领域或风力发电领域更能体现出直驱式电动机或发电机的技术优势；近年来，本申请人一直致力于永磁耦合器和永磁调速器的研究、创新及其产品的开发、生产和应用推广工作，设计出可调速/变矩的、直接驱动式的“带无极调速装置的电动机和发电机”具有充分可行性，深切体会到这一创新技术具有非常强烈的现实需求和广阔的应用前景，比如把“带无极调速装置的电动机”用作大中型风机、水泵的电动机，可以直接调节负载的转速，而不再设置液力耦合调速器、永磁调速器或电动机变频器等，即可实现实时调节风压、水压，进而达到节能的目的；把“带无极调速装置的电动机”用作电动汽车的电动机，可以不再设置变速/变矩器、离合器等，即可实现动力直接驱动或动力离合，达到节省空间、减低成本、减少磨损、减少震动和噪声、大幅度减少润滑油的使用、提高能源利用效率和电池续航里程的目的；把“带无极调速装置的发电机”用作风力发电机，可以根据风速的大小和强弱，实时调节风力发电机转子的耦合扭矩和转速，达到稳定风力发电机的输出电压和频率的目的，同时可大幅度提高风力发电系统的工作寿命、减少维护量、降低投资成本等。为此，特将永磁耦合器、调速器的工作机理及其结构与现有各种公知的电动机或发电机技术进行有机地提炼、融合或集成，创新地构建、适配于或通用于上述技术领域中的各种电动机或发电机技术方案，形成具有可调速或变矩功能的本专利技术方案，可根据需要制作成不同需求的、不同种类和不同型号的可无级变矩和调速的直驱式电动机或发电机，实现上述设计目的。2009年6月至今，本发明人关于永磁耦合和永磁调速技术方面申请的专利主要有：《一种高效的传动轴永磁耦合装置200910148103.1》、《一种筒型传动轴永磁耦合装置200910148102.7》、《可调节磁扭矩的传动轴永磁耦合传动和调速装置200910162059.X》、《可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型传动轴永磁耦合器200910162313.6》、《可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器200910162062.1》、《一种高效的可调节电磁扭矩的电枢绕组永磁联轴器200910162063.6》、《一种高效的可调节电磁扭矩的锅箅永磁联轴器200910162060.2》、《一种可调节电磁扭矩的筒型传动轴永磁耦合器200910162061.7》、《一种可调节永磁扭矩的筒型永磁耦合联轴器200910162312.1》、《带冷却和润滑装置的永磁耦合传动、制动或负载装置201210116134.0》和《一种无源永磁耦合传动、制动或负载装置201210140625.9》等，上述专利已完成了产品化并已批量供应市场，得到了广大用户的好评，为绿色经济、节能减排做出了贡献。上述专利文件可作为与本案相关的动力耦合传动和调速/变矩技术之参考文件使用，以减少本说明书的篇幅和赘述。

发明内容

本发明技术方案的新颖性、创造性和实用性主要体现在以下几个方面：

1、根据电机气隙磁场耦合传动原理和永磁耦合传动原理可得到本发明的工作机理：气隙磁场耦合气隙大小或气隙耦合面积发生变化，旋转磁扭矩也将随之发生变化，磁扭矩发生变化导致传动轴的转速发生变化，通过调节电机中定子与转子或/和转子与转子之间的气隙磁场的耦合气隙间距和/或气隙耦合面积，达到调节电动机输出轴或发电机转子转速和扭矩的目的，依此设计出可无级变矩和调速的直驱式电动机或发电机；

2、采用轴向磁场或/和径向磁场之单定子单转子、瓣状单定子单转子及其单面单层气隙磁场耦合、双面嵌套气隙磁场耦合、串/并联气隙磁场耦合结构，给出了可无级变矩和调速的直驱式电动机和发电机的技术方案；