[发明专利]调磁结构及充磁方向改进的轴向磁场调制式复合电机

说明书

技术领域

本发明涉及调磁结构及充磁方向改进的轴向磁场调制式复合电机，属于电机技术领域。

背景技术

现代驱动系统一直倾向于使用直接驱动，这样可以省去机械齿轮传动系统，消除机械齿轮的振动噪声，减少机械损耗，获得更高的系统效率，进而节约能源。但是由于直接驱动的电机为了输出更大的转矩，一般体积都比较大，且负载运行时，电流较大，增加了控制电路元器件的成本。

磁齿轮由于具有噪音低、效率高、维护方便、可靠性高以及过载保护等优点，引起了大家的普遍关注。复合电机作为磁齿轮传动系统的进一步发展，其仍属于磁齿轮传动系统的范畴，它同时实现了高速电机的控制和系统的低速大转矩输出。

复合电机分为径向磁通调制方式和轴向磁通调制方式，轴向磁通调制方式电机相对径向磁通调制方式电机来说，具有体积小，安装方便，低速转矩更大的优点，但是现有的轴向磁通调制电机，调磁环位于定转子之间，两边都有气隙隔开，由于结构的支撑需求，并且尽量不影响调磁结构的磁场路径，在各个调磁块之间要填充环氧树脂非导磁材料，造成电机的散热性能减弱，并且受限于环氧树脂的粘接强度，调磁结构的机械稳定性不好；同时普通轴向磁通调制式复合电机的贴在转子盘上的永磁体采用普通轴向充磁，永磁体利用率不高，产生的转子转矩小。

发明内容

本发明目的是为了解决现有轴向磁通调制电机调磁环固定方式复杂，并且永磁体利用率低的问题，提供了一种调磁结构及充磁方向改进的轴向磁场调制式复合电机。

本发明所述调磁结构及充磁方向改进的轴向磁场调制式复合电机，它包括转轴、定子、两个转子和两个调磁环，定子固定于转轴上，两个转子呈镜像对称设置于定子两侧，每个转子与定子之间为气隙，每个转子与转轴通过轴承转动连接，

定子的每一个气隙侧表面上粘接固定一个调磁环，并且调磁环与转轴固定连接；调磁环由沿圆周方向均匀分散排布的调磁块组成；

转子包括转子盘和永磁体环，永磁体环粘接在转子盘的气隙侧表面上，永磁体环由沿圆周方向均匀排布的多块永磁体构成，每块永磁体由沿圆周方向均匀切分成四段的永磁体分段组成；沿顺时针方向，每块永磁体中第一、三永磁体分段沿圆周方向充磁，并且充磁方向相反，每块永磁体中第二、四永磁体分段沿轴向充磁，并且充磁方向相反。

定子的每一个气隙侧表面上均匀设置有多个绕组槽，多个绕组槽沿定子侧壁的圆周方向均匀分布，定子两个气隙侧表面上的绕组槽一一对应；每一对绕组槽中设置一个环形定子绕组；

永磁体环的极对数P₁与环形定子绕组极对数P₂之和为调磁环中调磁块个数N_s。

转轴的材质为铝。

定子、转子盘和调磁环分别由硅钢片制成。

永磁体的材质为钕铁硼。

本发明的优点：本发明所述调磁结构及充磁方向改进的轴向磁场调制式复合电机为对称结构，对电机的调磁结构及永磁体充磁方向进行了改进。

在电机结构工艺方面，对调磁结构进行改进，即调磁环紧贴到定子气隙侧表面，省去了现有普通轴向磁场调制式复合电机调磁环与定子之间的气隙，电机轴向长度缩短，体积变小，调磁环的固定方便，电机结构更加紧凑简单，机械稳定性提高，制造工艺和成本均降低。

在电机性能方面，本发明永磁体的充磁方式采用相邻两分段充磁方向相差90°的轴向与周向交叉充磁方式，提高了永磁体的利用率，输出转矩增大，并且由于每块永磁体切割成充磁方向各不同的四段，涡流损耗减小。

在永磁体充磁采用相邻两分段充磁方向相差90°的轴向与周向交叉充磁方式情况下，进一步对调磁结构改进前和改进后的电机进行对比分析，得到改进后的电机调磁环与转子间的气隙谐波含量总体减小，输出转矩进一步提高了15％，又因为电机体积减小，使得转矩密度相应得到提高，低速大转矩特性能很好适用于电动汽车的直接驱动系统。

由于省去了现有普通轴向磁场调制式复合电机中调磁块之间用于固定的环氧树脂非导磁材料的使用，降低了电机制造成本，原来放置环氧树脂非导磁材料的空间可以用来通风散热，提高了电机的散热效率，进而就可以加大电机电枢绕组上所加输入电流来获得更大的转矩密度。

附图说明

图1是本发明所述调磁结构及充磁方向改进的轴向磁场调制式复合电机的立体结构示意图；

图2是调磁结构及充磁方向改进的轴向磁场调制式复合电机的剖视图；

图3是转子的结构示意图；

图4是永磁体环中永磁体的充磁方向示意图；

图5是调磁环的结构示意图。