[发明专利]一种磁齿轮复合电机

说明书

本发明公开了一种的磁齿轮复合电机，包括由外到内依次同心嵌套排列的外定子、调制转子和内转子；外定子与调制转子之间、调制转子与内转子之间均具有气隙；外定子开有放置分数槽绕组的梯形槽，槽口嵌有交替极磁钢；调制转子包括多个调磁铁轭和多个嵌有冲孔的非导磁材料，相邻调磁铁轭间嵌有冲孔的非导磁材料；永磁内转子包括由外到内依次同心嵌套的内转子永磁体和内转子铁心；本发明提出的磁齿轮复合电机，通过不同极化方向永磁体的组合，构建磁齿轮电机在定子上的磁路，使得磁路更加高效合理，在实现低速大转矩直驱输出的同时，从而减小了漏磁，提高了复合电机的整体转矩密度和效率。

技术领域

本发明属于低速大转矩直驱电机领域，更具体地，涉及一种磁齿轮复合电机。

背景技术

磁齿轮复合电机是随着磁场调制型磁力齿轮而逐渐兴起的一种新型电机，是将磁场调制型磁力齿轮同永磁电机进行紧凑复合，以实现低速大转矩输出的一种技术。根据复合电机气隙数目和耦合程度的不同，衍生出不同的形式，包括电机和齿轮磁路分开的三层气隙磁齿轮复合电机，闭口槽定子嵌磁钢的准直驱磁齿轮复合电机等等。这些方案大多存在一些局限性：磁钢用量大、结构复杂、磁齿轮部分或永磁电机部分转矩密度低等。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种磁齿轮复合电机，其目的在于解决现有磁齿轮复合电机转矩密度低的技术问题，本发明通过不同极化方向永磁体的组合，构建磁齿轮结构在电机定子上的磁路，从而简化定子齿的结构，实现复合电机整体转矩密度的显著提升以及损耗的下降。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁齿轮复合电机，包括：

由外到内依次同心嵌套排列外定子、调制转子和内转子；外定子与调制转子之间、调制转子与内转子之间均具有气隙；

其中，外定子铁心内表面开有外定子槽，槽内放置绕组，外定子槽槽口嵌有外定子磁极，外定子磁极包括径向主磁极和分别位于径向主磁极两边的两个切向辅助磁极，主磁极的充磁方向相同，两个切向辅助磁极的充磁方向相反且远离主磁极，使得外定子磁极为交替极结构。

优选地，调制转子包括调磁铁轭和嵌于相邻调磁铁轭之间的非导磁材料；

调磁铁轭包括由多个调磁块和用于连接调磁块的连接桥，调磁铁轭用于调制内转子磁极的极对数和外定子磁极的极对数。

优选地，在非导磁材料上设有通孔，用于通过固定轴同带有输出轴的端盖连接。

优选的，上述的磁齿轮复合电机中，外定子磁极的极对数P_l、调磁铁轭的调磁块数P_m、内转子永磁体的极对数P_h满足公式P_m＝P_l+P_h。

优选的，所述磁齿轮复合电机中，调磁铁轭中调制块为梯形结构，一方面能够便于非导磁材料嵌入，另一方面，通过增加调磁铁轭中调制块靠近连接桥的宽度，增加调磁铁轭的机械强度，进而增大调磁转子机械强度，可以防止调磁转子在离心力作用下发生形变。

优选的，上述的磁齿轮复合电机，其外定子磁极的极对数P_l与外定子槽数Z相等。

优选的，上述的磁齿轮复合电机，其外定子绕组通电产生磁场的极对数与内转子永磁体的极对数P_h相同，从而能够起到传统分数槽绕组永磁电机的作用。

优选地，上述的磁场调制型磁齿轮复合电机的一种应用，固定外定子，内转子空转，仅调制转子输入或输出转矩，作为发电机或电动机使用。作为电动机时，电机绕组产生的电磁转矩驱动内转子，内转子磁极通过与调制转子和外定子磁极形成磁齿轮效应，将内转子上高转速减速传递到调制转子上，最终带动负载旋转，实现低速大转矩输出；作为发电机时，由调制转子输入低速大转矩，转矩经磁齿轮增速传递给内转子后，在电机绕组中感应出三相电流输出电能。