一種增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，包括直線磁齒輪和直線永磁同步電機(jī)兩部分，二者采用沿長度方向連接并串聯(lián)耦合；直線磁齒輪部分包括磁齒輪定子、調(diào)磁片和磁齒輪高速動子；調(diào)磁片設(shè)置在磁齒輪定子和磁齒輪高速動子之間，磁齒輪定子和調(diào)磁片之間形成第一氣隙，調(diào)磁片和磁齒輪高速動子之間形成第二氣隙；直線永磁同步電機(jī)包括直線永磁電機(jī)初級和直線永磁電機(jī)次級，直線永磁電機(jī)初級和直線永磁電機(jī)次級之間形成第三氣隙；所述磁齒輪定子鐵心和初級鐵心串聯(lián)耦合，并保持相互固定。本發(fā)明結(jié)構(gòu)，利用調(diào)磁鐵心環(huán)調(diào)制電機(jī)磁場，實現(xiàn)非接觸式變速及推力傳輸，減少了接觸損耗，提高電機(jī)的功率密度，減小系統(tǒng)體積和重量，降低制造成本。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，也用于直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)。 一種增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)

【背景技術(shù)】
[0002] 可再生能源開發(fā)利用過程中，波浪能前景光明，但是技術(shù)還不成熟。一個主要問題 是缺少高效利用波浪能的發(fā)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)型發(fā)電系統(tǒng)不可避免地需要復(fù)雜的機(jī)械裝置，比如 水輪機(jī)或液壓泵，將直線往復(fù)式的波浪運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，因此旋轉(zhuǎn)電機(jī)有以下一些問 題：常規(guī)維護(hù)、低效率、低功率密度、高成本。直線型發(fā)電系統(tǒng)利用直線電機(jī)直接利用波浪運(yùn) 動，去除了龐大的直線--旋轉(zhuǎn)傳動裝置和由此產(chǎn)生的功率損耗。但是，波浪運(yùn)動速度低， 直驅(qū)式直線發(fā)電機(jī)需要采用低速設(shè)計，這樣極大降低它的功率密度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種增速型直線磁齒輪 永磁復(fù)合電機(jī)，將直線磁齒輪和直線永磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行耦合形成，可以用于直驅(qū)式海浪能收 集系統(tǒng)。
[0004] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，包括直線磁齒輪和直線永磁同步電機(jī)兩部 分，二者采用沿長度方向連接并串聯(lián)耦合；
[0006] 所述直線磁齒輪部分包括磁齒輪定子、調(diào)磁片和磁齒輪高速動子；磁齒輪定子包 括磁齒輪定子鐵心，在磁齒輪定子鐵心的齒槽內(nèi)嵌入有磁齒輪定子永磁體；調(diào)磁片包括沿 長度方向交錯間隔排列的調(diào)磁片非導(dǎo)磁體和調(diào)磁片導(dǎo)磁體；磁齒輪高速動子包括磁齒輪高 速動子鐵心，在磁齒輪高速動子鐵心的齒槽內(nèi)上嵌入有磁齒輪高速動子永磁體；調(diào)磁片設(shè) 置在磁齒輪定子和磁齒輪高速動子之間，磁齒輪定子和調(diào)磁片之間形成第一氣隙，調(diào)磁片 和磁齒輪高速動子之間形成第二氣隙；
[0007] 所述直線永磁同步電機(jī)包括直線永磁電機(jī)初級和直線永磁電機(jī)次級；直線永磁電 機(jī)初級包括初級鐵心，在初級鐵心的線槽內(nèi)纏繞有初級繞組；直線永磁電機(jī)次級包括次級 鐵心，在次級鐵心的齒槽內(nèi)嵌入有次級永磁體；直線永磁電機(jī)初級和直線永磁電機(jī)次級相 對設(shè)置，直線永磁電機(jī)初級和直線永磁電機(jī)次級之間形成第三氣隙；
[0008] 所述磁齒輪定子鐵心和初級鐵心串聯(lián)耦合，并保持相互固定；據(jù)此，可以設(shè)計磁齒 輪定子鐵心和初級鐵心為一體結(jié)構(gòu)。
[0009] 本發(fā)明中，各永磁體均均勻嵌入在對應(yīng)的鐵心中，
[0010] 優(yōu)選的，所述次級鐵心和磁齒輪高速動子鐵心連接為一體，作為共同運(yùn)動部件；當(dāng) 然，還可將次級鐵心和磁齒輪高速動子鐵心設(shè)計為一體結(jié)構(gòu)。
[0011] 優(yōu)選的，所述磁齒輪定子永磁體、磁齒輪高速動子永磁體和次級永磁體均采用 Halbach充磁方式，使第一氣隙、第二氣隙和第三氣隙所形成的氣隙磁場沿長度方向成正弦 分布。
[0012] 優(yōu)選的，所述調(diào)磁片包括由導(dǎo)磁片材疊壓形成基塊，垂直于長度方向、在基塊上均 勻間隔設(shè)置有凹槽，調(diào)磁片非導(dǎo)磁體設(shè)置在凹槽內(nèi)，相鄰調(diào)磁片非導(dǎo)磁體之間的基塊部分 形成調(diào)磁片導(dǎo)磁體；調(diào)磁片非導(dǎo)磁體的材料為環(huán)氧樹脂或聚甲醛。
[0013] 優(yōu)選的，所述初級繞組采用分布式繞組。
[0014] 優(yōu)選的，所述磁齒輪定子鐵心、初級鐵心和次級鐵心均由普通硅鋼片材料制成。
[0015] 優(yōu)選的，該增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)為單側(cè)平板式結(jié)構(gòu)，即磁齒輪定子、調(diào) 磁片、磁齒輪高速動子、直線永磁電機(jī)初級和直線永磁電機(jī)次級均為平板狀結(jié)構(gòu)。
[0016] 優(yōu)選的，該增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)為雙側(cè)平板式結(jié)構(gòu)，即包括面對面對 稱設(shè)置的兩組直線磁齒輪和直線永磁同步電機(jī)，且磁齒輪定子、調(diào)磁片、磁齒輪高速動子、 直線永磁電機(jī)初級和直線永磁電機(jī)次級均為平板狀結(jié)構(gòu)。
[0017] 優(yōu)選的，該增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)為圓筒式結(jié)構(gòu)，即磁齒輪定子、調(diào)磁 片、磁齒輪高速動子、直線永磁電機(jī)初級和直線永磁電機(jī)次級均為圓筒狀結(jié)構(gòu)。
[0018] 有益效果：本發(fā)明提供的增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有 如下優(yōu)勢：1、永磁齒輪具有非接觸性的特點，具有無機(jī)械磨損、低噪音、活動部件之間物理 絕緣和固有的過負(fù)載保護(hù)等優(yōu)勢；2、通過磁場切換，實現(xiàn)從低速直線運(yùn)動到高速直線運(yùn)動 的轉(zhuǎn)換，克服了由于波浪本身速度較低所造成的電機(jī)速度和功率密度較低的缺點，減小了 系統(tǒng)整體的體積；3、和用于直驅(qū)海浪發(fā)電的傳統(tǒng)低速直線永磁同步電機(jī)相比，增速型直線 磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)具有低成本、高效率、高功率密度的優(yōu)勢；4、永磁體內(nèi)嵌在動子鐵心 中，運(yùn)動過程中不會發(fā)生受力脫落現(xiàn)象，提高了機(jī)械可靠性，同時簡化了制造工藝，保證了 永磁體不會發(fā)生安裝偏差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為單側(cè)平板式增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)剖面圖；
[0020] 圖2為雙側(cè)平板式、圓筒式增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)剖面圖。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0022] 如圖1、圖2所示為一種增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，包括直線磁齒輪和直線 永磁同步電機(jī)兩部分，二者采用沿長度方向連接并串聯(lián)耦合；下面就這兩個部分加以具體 說明。
[0023] 所述直線磁齒輪部分包括磁齒輪定子1、調(diào)磁片2和磁齒輪高速動子3 ;磁齒輪定 子1包括磁齒輪定子鐵心11，在磁齒輪定子鐵心11的齒槽內(nèi)嵌入有磁齒輪定子永磁體12 ; 調(diào)磁片2包括沿長度方向交錯間隔排列的調(diào)磁片非導(dǎo)磁體21和調(diào)磁片導(dǎo)磁體22 ;磁齒輪 高速動子3包括磁齒輪高速動子鐵心31，在磁齒輪高速動子鐵心31的齒槽內(nèi)上嵌入有磁齒 輪高速動子永磁體32 ;調(diào)磁片2設(shè)置在磁齒輪定子1和磁齒輪高速動子3之間，磁齒輪定 子1和調(diào)磁片2之間形成第一氣隙，調(diào)磁片2和磁齒輪高速動子3之間形成第二氣隙。
[0024] 所述直線永磁同步電機(jī)包括直線永磁電機(jī)初級4和直線永磁電機(jī)次級5 ;直線永 磁電機(jī)初級4包括初級鐵心41，在初級鐵心41的線槽內(nèi)纏繞有初級繞組42 ;直線永磁電機(jī) 次級5包括次級鐵心51，在次級鐵心51的齒槽內(nèi)嵌入有次級永磁體52 ;直線永磁電機(jī)初級 4和直線永磁電機(jī)次級5相對設(shè)置，直線永磁電機(jī)初級4和直線永磁電機(jī)次級5之間形成第 三氣隙。
[0025] 磁齒輪高速動子3與直線永磁電機(jī)次級5同軸，為串聯(lián)結(jié)構(gòu)；磁齒輪定子1與直線 永磁電機(jī)初級4為串聯(lián)耦合方式；具體結(jié)構(gòu)為：所述磁齒輪定子鐵心11和初級鐵心41串聯(lián) 耦合，并設(shè)計為一體結(jié)構(gòu)；次級鐵心51和磁齒輪高速動子鐵心31設(shè)計為一體結(jié)構(gòu)，作為共 同運(yùn)動部件。
[0026] 所述磁齒輪定子永磁體12、磁齒輪高速動子永磁體32和次級永磁體52均采用 Halbach充磁方式，使第一氣隙、第二氣隙和第三氣隙所形成的氣隙磁場沿長度方向成正弦 分布；所述磁齒輪定子鐵心11、初級鐵心41和次級鐵心51均由普通硅鋼片材料制成；所述 調(diào)磁片2包括由導(dǎo)磁片材疊壓形成基塊，垂直于長度方向、在基塊上均勻間隔設(shè)置有凹槽， 調(diào)磁片非導(dǎo)磁體21設(shè)置在凹槽內(nèi)，相鄰調(diào)磁片非導(dǎo)磁體21之間的基塊部分形成調(diào)磁片導(dǎo) 磁體22 ;調(diào)磁片非導(dǎo)磁體21的材料為環(huán)氧樹脂或聚甲醛；所述初級繞組采用分布式繞組。
[0027] 基于本案的思想，增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)可以設(shè)計為三種結(jié)構(gòu)，分別為 單側(cè)平板式結(jié)構(gòu)、雙側(cè)平板式結(jié)構(gòu)和圓筒式結(jié)構(gòu)。
[0028] 如圖1所示，單側(cè)平板式結(jié)構(gòu)為：磁齒輪定子1、調(diào)磁片2、磁齒輪高速動子3、直線 永磁電機(jī)初級4和直線永磁電機(jī)次級5均為平板狀結(jié)構(gòu)。
[0029] 如圖2所示，雙側(cè)平板式結(jié)構(gòu)為：包括面對面對稱設(shè)置的兩組直線磁齒輪和直線 永磁同步電機(jī)，且磁齒輪定子1、調(diào)磁片2、磁齒輪高速動子3、直線永磁電機(jī)初級4和直線永 磁電機(jī)次級5均為平板狀結(jié)構(gòu)。簡而言之，雙側(cè)平板式結(jié)構(gòu)即兩個單側(cè)平板式結(jié)構(gòu)相對設(shè) 置形成。
[0030] 如圖2所示，圓筒式結(jié)構(gòu)為：磁齒輪定子1、調(diào)磁片2、磁齒輪高速動子3、直線永磁 電機(jī)初級4和直線永磁電機(jī)次級5均為圓筒狀結(jié)構(gòu)。
[0031] 在本案設(shè)計的增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)中，調(diào)磁片2作為低速動子，永磁 體極對數(shù)相對少的作為磁齒輪高速動子3,永磁體極對數(shù)相相對較多的作為磁齒輪定子1。
[0032] 本案提供的電機(jī)，磁齒輪的高速動子與永磁發(fā)電機(jī)的次級同軸。簡而言之，波浪的 低速往復(fù)運(yùn)動由磁齒輪低速動子直接俘獲后，經(jīng)磁齒輪傳動比放大后驅(qū)動發(fā)電機(jī)，由此產(chǎn) 生較高的輸出電壓，提供更高的功率密度和效率。采用磁齒輪技術(shù)實現(xiàn)直驅(qū)式波浪發(fā)電系 統(tǒng)的能量傳遞，可實現(xiàn)低速至高速傳動的轉(zhuǎn)變，在不增加甚至減小系統(tǒng)體積的情況下，改善 直驅(qū)式波浪發(fā)電系統(tǒng)功率密度低下、電磁力波動大的缺點，極大地降低波浪發(fā)電成本。
[0033] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，其特征在于：包括直線磁齒輪和直線永磁同 步電機(jī)兩部分，二者采用沿長度方向連接并串聯(lián)耦合； 所述直線磁齒輪部分包括磁齒輪定子（1)、調(diào)磁片（2)和磁齒輪高速動子（3);磁齒輪 定子（1)包括磁齒輪定子鐵心（11)，在磁齒輪定子鐵心（11)的齒槽內(nèi)嵌入有磁齒輪定子 永磁體（12);調(diào)磁片（2)包括沿長度方向交錯間隔排列的調(diào)磁片非導(dǎo)磁體（21)和調(diào)磁片 導(dǎo)磁體（22);磁齒輪高速動子（3)包括磁齒輪高速動子鐵心（31)，在磁齒輪高速動子鐵心 (31)的齒槽內(nèi)上嵌入有磁齒輪高速動子永磁體（32);調(diào)磁片（2)設(shè)置在磁齒輪定子（1)和 磁齒輪高速動子（3)之間，磁齒輪定子（1)和調(diào)磁片（2)之間形成第一氣隙，調(diào)磁片（2)和 磁齒輪高速動子（3)之間形成第二氣隙； 所述直線永磁同步電機(jī)包括直線永磁電機(jī)初級（4)和直線永磁電機(jī)次級（5);直線永 磁電機(jī)初級（4)包括初級鐵心（41)，在初級鐵心（41)的線槽內(nèi)纏繞有初級繞組（42);直線 永磁電機(jī)次級（5)包括次級鐵心（51)，在次級鐵心（51)的齒槽內(nèi)嵌入有次級永磁體（52); 直線永磁電機(jī)初級（4)和直線永磁電機(jī)次級（5)相對設(shè)置，直線永磁電機(jī)初級（4)和直線 永磁電機(jī)次級（5)之間形成第三氣隙； 所述磁齒輪定子鐵心（11)和初級鐵心（41)串聯(lián)耦合，并保持相互固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，其特征在于：所述次級鐵 心（51)和磁齒輪高速動子鐵心（31)連接為一體，作為共同運(yùn)動部件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，其特征在于：所述磁齒輪 定子永磁體（12)、磁齒輪高速動子永磁體（32)和次級永磁體（52)均采用Halbach充磁方 式，使第一氣隙、第二氣隙和第三氣隙所形成的氣隙磁場沿長度方向成正弦分布。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，其特征在于：所述調(diào)磁片 (2)包括由導(dǎo)磁片材疊壓形成基塊，垂直于長度方向、在基塊上均勻間隔設(shè)置有凹槽，調(diào)磁 片非導(dǎo)磁體（21)設(shè)置在凹槽內(nèi)，相鄰調(diào)磁片非導(dǎo)磁體（21)之間的基塊部分形成調(diào)磁片導(dǎo) 磁體（22);調(diào)磁片非導(dǎo)磁體（21)的材料為環(huán)氧樹脂或聚甲醛。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，其特征在于： 該增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)為單側(cè)平板式結(jié)構(gòu)，即磁齒輪定子（1)、調(diào)磁片（2)、磁 齒輪高速動子（3)、直線永磁電機(jī)初級（4)和直線永磁電機(jī)次級（5)均為平板狀結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，其特征在于： 該增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)為雙側(cè)平板式結(jié)構(gòu)，即包括面對面對稱設(shè)置的兩組直線 磁齒輪和直線永磁同步電機(jī)，且磁齒輪定子（1)、調(diào)磁片（2)、磁齒輪高速動子（3)、直線永 磁電機(jī)初級（4)和直線永磁電機(jī)次級（5)均為平板狀結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)，其特征在于： 該增速型直線磁齒輪永磁復(fù)合電機(jī)為圓筒式結(jié)構(gòu)，即磁齒輪定子（1)、調(diào)磁片（2)、磁齒輪 高速動子（3)、直線永磁電機(jī)初級（4)和直線永磁電機(jī)次級（5)均為圓筒狀結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H02K7/18GK104092351SQ201410313547
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】余海濤, 封寧君 申請人:東南大學(xué)