本發(fā)明涉及電機的，具體涉及一種不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機。

背景技術(shù)：

1、隨著永磁材料的快速發(fā)展，磁齒輪傳動得到了廣泛的應(yīng)用，磁齒輪復(fù)合電機巧妙地利用了磁齒輪內(nèi)部空間與永磁同步電機進行結(jié)合，使得電機的結(jié)構(gòu)緊湊，也兼具磁齒輪的眾多優(yōu)點，同樣屬于非接觸式傳動，不存在機械疲勞、磨損、需要潤滑維護等傳統(tǒng)機械齒輪減速器的缺點，同時還擁有使用壽命較長、噪音較低、便于維護等優(yōu)點，因此在風力發(fā)電、機器人關(guān)節(jié)電機和新能源汽車領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。

2、根據(jù)電機的氣隙數(shù)目和耦合程度的不同，衍生出不同拓撲結(jié)構(gòu)的電機結(jié)構(gòu)，主要分為三層氣隙和兩層氣隙磁齒輪復(fù)合電機，其中三層氣隙磁齒輪復(fù)合電機是充分利用磁齒輪的內(nèi)部空間將永磁電機安裝在其中，專利號201621094676.2中的混合充磁式磁齒輪結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌永磁電機后就是一個典型的三層氣隙磁齒復(fù)合電機，但其存在磁鋼利用率較低和轉(zhuǎn)矩脈動較大問題；兩層氣隙磁齒輪復(fù)合電機，隨著氣隙的減少，磁齒輪部分將會變的復(fù)雜，從而磁場耦合更加復(fù)雜，導致的轉(zhuǎn)矩脈動及電機損耗變大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，解決了現(xiàn)有復(fù)合電機的磁鋼利用率較低和轉(zhuǎn)矩脈動較大問題等問題。

2、本發(fā)明可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，包括由外至內(nèi)同軸間隔設(shè)置的低速轉(zhuǎn)子、調(diào)磁環(huán)、高速轉(zhuǎn)子和定子，鄰近結(jié)構(gòu)之間均形成氣隙，共三層，分別記為外層氣隙、中層氣隙和內(nèi)層氣隙，所述高速轉(zhuǎn)子包括筒狀骨架，在所述筒狀骨架的側(cè)壁上均勻間隔嵌裝有偶數(shù)個不等厚永磁體，每個所述不等厚永磁體均是中間厚、兩側(cè)薄，從而使得中層氣隙和內(nèi)層氣隙為不均勻氣隙。

4、進一步，處于相鄰的兩個不等厚永磁體之間的筒狀骨架的側(cè)壁的外側(cè)和內(nèi)側(cè)均張貼有halbach陣列永磁體，所述halbach陣列永磁體均采用切向充磁，且與筒狀骨架同心，所述不等厚永磁體均采用徑向充磁，且徑向向內(nèi)與徑向向外的充磁方式交錯布置。

5、進一步，所述不等厚永磁體的整體呈長條形，類似橄欖球狀，部分弧形面分別裸漏在側(cè)壁的外側(cè)和內(nèi)側(cè)，且裸漏在外側(cè)的弧形面的彎曲程度大于裸漏在內(nèi)側(cè)的弧形面的彎曲程度。

6、進一步，所述不等厚永磁體從軸向看整體成長條形，徑向為中間厚兩邊薄、類似橄欖球狀結(jié)構(gòu)，且外側(cè)弧面彎曲程度大于內(nèi)側(cè)弧面。

7、進一步，記高速轉(zhuǎn)子的極對數(shù)為nh，低速轉(zhuǎn)子的極對數(shù)為nl，調(diào)磁環(huán)上的調(diào)磁塊數(shù)為p,它們之間滿足關(guān)系式p＝nl+nh，并且定子通電后產(chǎn)生的磁場極對數(shù)與高速轉(zhuǎn)子的極對數(shù)nh相等。

8、進一步，所述調(diào)磁環(huán)包括筒狀結(jié)構(gòu)的主體骨架，在所述主體骨架的側(cè)壁上沿其軸向方向均勻間隔設(shè)置有多個開口，每個所述開口內(nèi)部均嵌裝有調(diào)磁塊，每個所述調(diào)磁塊均采用疊壓硅鋼片制成，所述主體骨架采用3d打印制造。

9、進一步，所述低速轉(zhuǎn)子包括筒狀結(jié)構(gòu)的背鐵，在所述背鐵的內(nèi)表面張貼halbach陣列永磁體；

10、所述定子繞組包括定子軛鐵，在所述定子軛鐵的軛部均纏繞有定子繞組。

11、本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下有益效果：

13、(1)本發(fā)明所提供的不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，不等厚磁極高速轉(zhuǎn)子上永磁體采用halbach陣列的不等厚橄欖形磁極，在同等永磁體用量時，不僅提高了不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機的輸出轉(zhuǎn)矩，降低了制造成本，改善了氣隙磁場的正弦性，對抑制電機的轉(zhuǎn)矩脈動有明顯效果，轉(zhuǎn)矩脈動會增加機械部分的磨損，加速故障的發(fā)生，通過減少轉(zhuǎn)矩脈動，有利于電機的平穩(wěn)運行，可以延長電機及其驅(qū)動設(shè)備的壽命。

14、(2)本發(fā)明所提供的不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，調(diào)磁環(huán)采用非導磁材料pla通過3d打印制造主體骨架部分，使得電機更加輕量化。傳統(tǒng)制造方法需要昂貴的模具，而3d打印不依賴模具，尤其適合小批量生產(chǎn)，這顯著降低了初期的生產(chǎn)成本，還可以根據(jù)特定需求設(shè)計和生產(chǎn)電機骨架，使得生產(chǎn)更具靈活性。

技術(shù)特征：

1.一種不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，其特征在于：包括由外至內(nèi)同軸間隔設(shè)置的低速轉(zhuǎn)子、調(diào)磁環(huán)、高速轉(zhuǎn)子和定子，鄰近結(jié)構(gòu)之間均形成氣隙，共三層，分別記為外層氣隙、中層氣隙和內(nèi)層氣隙，所述高速轉(zhuǎn)子包括筒狀骨架，在所述筒狀骨架的側(cè)壁上均勻間隔嵌裝有偶數(shù)個不等厚永磁體，每個所述不等厚永磁體均是中間厚、兩側(cè)薄，從而使得中層氣隙和內(nèi)層氣隙為不均勻氣隙。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，其特征在于：處于相鄰的兩個不等厚永磁體之間的筒狀骨架的側(cè)壁的外側(cè)和內(nèi)側(cè)均張貼有halbach陣列永磁體，所述halbach陣列永磁體均采用切向充磁，且與筒狀骨架同心，所述不等厚永磁體均采用徑向充磁，且徑向向內(nèi)與徑向向外的充磁方式交錯布置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，其特征在于：所述不等厚永磁體的整體呈長條形，類似橄欖球狀，部分弧形面分別裸漏在側(cè)壁的外側(cè)和內(nèi)側(cè)，且裸漏在外側(cè)的弧形面的彎曲程度大于裸漏在內(nèi)側(cè)的弧形面的彎曲程度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，其特征在于：所述不等厚永磁體從軸向看整體成長條形，徑向為中間厚兩邊薄、類似橄欖球狀結(jié)構(gòu)，且外側(cè)弧面彎曲程度大于內(nèi)側(cè)弧面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，其特征在于：記高速轉(zhuǎn)子的極對數(shù)為nh，低速轉(zhuǎn)子的極對數(shù)為nl，調(diào)磁環(huán)上的調(diào)磁塊數(shù)為p,它們之間滿足關(guān)系式p＝nl+nh，并且定子通電后產(chǎn)生的磁場極對數(shù)與高速轉(zhuǎn)子的極對數(shù)nh相等。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，其特征在于：所述調(diào)磁環(huán)包括筒狀結(jié)構(gòu)的主體骨架，在所述主體骨架的側(cè)壁上沿其軸向方向均勻間隔設(shè)置有多個開口，每個所述開口內(nèi)部均嵌裝有調(diào)磁塊，每個所述調(diào)磁塊均采用疊壓硅鋼片制成，所述主體骨架采用3d打印制造。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，其特征在于：所述低速轉(zhuǎn)子包括筒狀結(jié)構(gòu)的背鐵，在所述背鐵的內(nèi)表面張貼halbach陣列永磁體；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及復(fù)合電機的技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種不等厚磁極式磁齒輪復(fù)合電機，包括由外至內(nèi)同軸間隔設(shè)置的低速轉(zhuǎn)子、調(diào)磁環(huán)、高速轉(zhuǎn)子和定子，鄰近結(jié)構(gòu)之間均形成氣隙，共三層，分別記為外層氣隙、中層氣隙和內(nèi)層氣隙，所述高速轉(zhuǎn)子包括筒狀骨架，在所述筒狀骨架的側(cè)壁上均勻間隔嵌裝有偶數(shù)個不等厚永磁體，每個所述不等厚永磁體均是中間厚、兩側(cè)薄，從而使得中層氣隙和內(nèi)層氣隙為不均勻氣隙。借助不均勻氣隙，使得中層氣隙和內(nèi)層氣隙的諧波含量降低，提高復(fù)合電機的轉(zhuǎn)矩密度。

技術(shù)研發(fā)人員：朱姿娜,徐正旸,崔國華,劉瑞,郭中陽,束琦,馬琮淦
受保護的技術(shù)使用者：上海工程技術(shù)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2