[实用新型]双机械端口磁导谐波式电磁齿轮复合永磁电机

摘要

双机械端口磁导谐波式电磁齿轮复合永磁电机，可广泛应用于风力发电、电动汽车、船舰驱动、伺服驱动等工业传动领域。其特征是：由定子铁芯9与2ps极的定子绕组8所组成的定子、和装有2pr个转子永磁体18的转子铁芯17与输出轴16所组成的永磁转子、及有Zb个凸极波数的凸极式磁导波转子6构成电磁齿轮复合永磁电机的主要传动部件，极对数ps与pr间数差较小，定子、永磁转子和凸极式磁导波转子6三者之间同轴安装且彼此间通过径向气隙磁场而耦合，利用少极差的异极性磁场吸引的原理在高速旋转的凸极式磁导波转子6的凸极直轴区域相互耦合，来驱动少极差的永磁转子低速旋转，从而实现无机械接触、无摩擦的动力变速变矩可控传动。

主权项

双机械端口磁导谐波式电磁齿轮复合永磁电机，其特征是：一、双机械端口磁导谐波式电磁齿轮复合永磁电机存在通过输入轴(3)和输出轴(16)与外部机械连接的两个机械功率端口和一个电气联接端口，其中输入轴(3)与凸极式磁导波转子(6)连接，输出轴(16)与永磁转子连接，电气端口通过定子引出线(10)与驱动电源控制器(19)联接，构成该复合电机的主要传动部件是：具有2ps极定子绕组(8)的定子、具有2pr个转子永磁体(18)的永磁转子、具有Zb个转子波数的凸极式磁导波转子(6)；以上主要传动部件在结构特征上满足：极对数ps和pr数差较小且为彼此互素的正整数对，且有|ps‑pr|＝|Zb|；Zb＝±2为双波电传动方式，Zb＝±3为三波电传动方式，Zb＝±4为四波电传动方式；该复合电机在工作方式上分为：离合器工作方式、齿轮变速传动工作方式、齿轮电动机复合工作方式、齿轮发电机复合工作方式，所有工作方式中输入转速nb、输出转速nr、定子磁场转速ns和定子交变电流频率fs均满足运动合成结构关系约束：nr÷(nb‑ns)＝1‑(ps÷pr)，和ns＝60×fs÷ps，该传动关系结构中出现小于零的负数表示输入和输出的旋转方向相反；二、双机械端口磁导谐波式电磁齿轮复合永磁电机的定子、永磁转子和凸极式磁导波转子(6)三者之间呈同心式分布结构，彼此间存在气隙并通过径向气隙磁场而耦合，输入轴(3)与凸极式磁导波转子(6)用螺栓(5)紧固连接，前端经轴承I(2)、前端盖(1)定位固定后与原动机连接，波转子端盖(12)与凸极式磁导波转子(6)定位后用螺钉(11)固定并经轴承III(13)与输出轴(16)连接；输出轴(16)与永磁转子的转子铁芯(17)紧固连接，并经轴承IV(15)、后端盖(14)定位固定后与负载机械连接；定子两个转子之间的整体布局结构分为两种形式：第一、将定子的定子铁芯(6)安装布置于两转子最外层的外定子内转子结构，第二、将定子的定子铁芯(6)安装布置于两转子最内层的内定子外转子结构；两个转子在装配布局结构上也分为两种结构形式：第一，凸极式磁导波转子(6)在永磁转子之内的内置式波转子结构，该结构的转子波数Zb等于凸出的导磁极数；第二，凸极式磁导波转子(6)在永磁转子之外的外置式波转子结构，该结构的导磁极采用空心爪极结构，其转子波数Zb等于空心爪极的导磁极数；三、双机械端口磁导谐波式电磁齿轮复合永磁电机的转子永磁体(18)的分布结构均采用N极、S极异极性两两相邻排列的形式安装，安装结构上有两种方式：第一，永磁体安装于铁芯表面的面磁式结构，第二，永磁体安装于铁芯槽内的内埋式结构；四、双机械端口磁导谐波式电磁齿轮复合永磁电机的定子、永磁转子和凸极式磁导波转 子(6)三者之间的气隙形式分为：第一，同心式的连续弧面均匀气隙结构，即定子内圆、永磁转子外圆和凸极式磁导波转子(6)的内外圆均为同心圆弧面，且所有圆弧表面均为无突变的连续弧面；第二，偏心圆弧式的连续弧面非均匀气隙结构，即通过将凸极式磁导波转子(6)的内外圆弧设置成与定子内圆和永磁转子外圆不同心的偏心圆弧结构，形成改善气隙磁密波形的非均匀气隙结构；第三，对于永磁体内埋式结构的定子铁芯(9)内圆和转子铁芯(17)外圆上开槽，就形成了可提高传动分辨率和动态平稳性的锯齿形非连续弧面的非均匀气隙结构。