[实用新型]磁性齿轮低速大转矩电机

说明书

技术领域

本发明涉及动力传递设备领域，具体涉及一种磁性齿轮低速大转矩电机。

背景技术

直驱低速大转矩电机在许多场合有着很大的需求，如风力发电、船舶推进等技术领域。传统的动力设备中，常采用高速电机带动多级减速齿轮箱实现。减速齿轮箱一般采用机械齿轮箱，依靠齿间啮合传递转矩。它是一种接触式的传递方式，它的工作往往需要一个油润滑的环境，过载之后，齿轮容易断裂，因此需要派人定期维护。此外，所用减速齿轮箱体积和重量比较大，与高速电机配套使用，两者一起占用空间更大，重量也会更重。

自从磁性齿轮出现以后，人们将磁齿轮与永磁电机集成在一起，提出了集成磁性齿轮低速大转矩电机，取代了传统高速电机连接齿轮箱，减小了整个系统的体积和重量，从而提高了系统的效率。特别说明的是，磁性齿轮是一种无接触转矩传递装置，与机械齿轮不同的是，它依靠磁场间无相互接触实现变速传递转矩，其优点在于无需润滑油定期润滑，并且有过载自动保护能力，更重要的是磁性齿轮可以和永磁电机集成在一起，成为电机的一部分，消除齿轮箱带来的诸多问题，提高了整个系统的效率且省掉了工作人员某些方面的维修费用，节约了成本。

在现有技术中，磁性齿轮低速大转矩电机中的重要组成成分之一磁性齿轮都是永磁励磁，即在定子中安装永磁体，如此，一方面必然会用到大量的永磁体，增加了电机的成本；另一方面，根据磁性齿轮低速大转矩电机的工作原理，电枢绕组产生的磁场与内转子永磁体磁场相互作用，带动内转子转动，继而带动磁性齿轮的调磁环转动，因此，定子中的永磁体必然会增大外层气隙长度，降低电枢组磁场和内转子永磁磁场耦合程度，降低复合电机转矩输出能力。

发明内容

为此，本申请所要解决的技术问题为如何降低永磁体的用量，提高电枢组磁场和内转子永磁磁场耦合程度，从而提供一种磁性齿轮低速大转矩电机，以提供一种复合电机的新方案，以提高电枢组磁场和内转子永磁磁场耦合程度

根据第一方面，一种实施例中提供一种磁性齿轮低速大转矩电机，包括：

由内至外共轴依次布置的内转子、调磁环和定子，其中，内转子中设置有永磁体，定子中设置有产生旋转磁场的电枢绕组和产生恒定磁场的电磁体。

优选地，电磁体为直流线圈。

进一步，定子内侧设置多个定子齿，直流线圈分别绕制在各定子齿上。

优选地，位置相邻的直流线圈依次反接。

进一步，内转子包括：内转子铁芯和环内转子铁芯外侧布置的多个第一永磁体；各第一永磁体沿径向充磁或平行充磁，位置相邻的第一永磁体的充磁方向相反。

优选地，调磁环由按预设间隙环形布置的多个调磁铁芯块构成；调磁铁芯块的数目等于直流线圈所构成的极对数与第一永磁体所构成的极对数之和，且直流线圈所构成的极对数大于第一永磁体所构成的极对数。

进一步，电枢绕组由绕制在定子齿上的三相交流线圈连接构成。

进一步，各第一永磁体沿内转子铁芯径向充磁，或平行充磁。

进一步，在各定子齿下还分别设置有第二永磁体，第二永磁体的充磁方向与该定子齿上直流线圈的磁场方向一致。

进一步，磁性齿轮低速大转矩电机还包括：第一转轴、第二转轴、第一旋转支撑部件、第二旋转支撑部件、第一轴承、第一静止支撑部件、第二轴承和壳体；第一静止支撑部件与壳体连接形成腔体；定子、调磁环和内转子位于腔体中；调磁环固定在第一旋转支撑部件和第二旋转支撑部件上，第一旋转支撑部件与第一转轴刚性连接，第一转轴通过第一轴承安装在第一静止支撑部件中；内转子固定在第二转轴上，第二转轴通过第二轴承连接至第二旋转支撑部件中；定子固定在壳体的内侧。

依据上述实施例的磁性齿轮低速大转矩电机，由于采用电磁体产生定子中的恒定磁场，由于采用电磁体代替定子中的永磁体，可以减少永磁体的用量，从而减小外层气隙长度，继而提高了电枢组磁场和内转子永磁磁场耦合程度。

在采用直流线圈代替定子中的永磁体，能够输出稳定的磁场，且电流的大小具有可调性，因此，可以使得恒定磁场的大小具有可调性，继而可调节电机的输出转矩。

在各定子齿下还分别设置有第二永磁体，每个齿下的第二永磁体充磁方向与该定子齿上直流线圈的磁场方向一致，相邻两个齿下永磁体构成一对极。采用直流线圈和永磁体混合励磁，通过调节直流电的大小，可以灵活调节气隙磁场大小，从而调节转矩的输出；通过改变电流的方向同时调节大小，可以减小第二永磁体的磁场，从而拓宽电机的调速范围。

附图说明

图1a为本实施例公开的一种磁性齿轮低速大转矩电机刨面结构示意图；