磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)力傳遞設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]直驅(qū)低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)在許多場(chǎng)合有著很大的需求，如風(fēng)力發(fā)電、船舶推進(jìn)等技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備中，常采用高速電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)減速齒輪箱實(shí)現(xiàn)。減速齒輪箱一般采用機(jī)械齒輪箱，依靠齒間嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩。它是一種接觸式的傳遞方式，它的工作往往需要一個(gè)油潤(rùn)滑的環(huán)境，過(guò)載之后，齒輪容易斷裂，因此需要派人定期維護(hù)。此外，所用減速齒輪箱體積和重量比較大，與高速電機(jī)配套使用，兩者一起占用空間更大，重量也會(huì)更重。
[0003]自從磁性齒輪出現(xiàn)以后，人們將磁齒輪與永磁電機(jī)集成在一起，提出了集成磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)，取代了傳統(tǒng)高速電機(jī)連接齒輪箱，減小了整個(gè)系統(tǒng)的體積和重量，從而提高了系統(tǒng)的效率。特別說(shuō)明的是，磁性齒輪是一種無(wú)接觸轉(zhuǎn)矩傳遞裝置，與機(jī)械齒輪不同的是，它依靠磁場(chǎng)間無(wú)相互接觸實(shí)現(xiàn)變速傳遞轉(zhuǎn)矩，其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需潤(rùn)滑油定期潤(rùn)滑，并且有過(guò)載自動(dòng)保護(hù)能力，更重要的是磁性齒輪可以和永磁電機(jī)集成在一起，成為電機(jī)的一部分，消除齒輪箱帶來(lái)的諸多問(wèn)題，提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率且省掉了工作人員某些方面的維修費(fèi)用，節(jié)約了成本。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)中的重要組成成分之一磁性齒輪都是永磁勵(lì)磁，即在定子中安裝永磁體，如此，一方面必然會(huì)用到大量的永磁體，增加了電機(jī)的成本；另一方面，根據(jù)磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)的工作原理，電樞繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體磁場(chǎng)相互作用，帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)磁性齒輪的調(diào)磁環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，定子中的永磁體必然會(huì)增大外層氣隙長(zhǎng)度，降低電樞組磁場(chǎng)和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)耦合程度，降低復(fù)合電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為此，本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問(wèn)題為如何降低永磁體的用量，提高電樞組磁場(chǎng)和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)親合程度，從而提供一種磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)，以提供一種復(fù)合電機(jī)的新方案，以提高電樞組磁場(chǎng)和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)耦合程度
[0006]根據(jù)第一方面，一種實(shí)施例中提供一種磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)，包括:
[0007]由內(nèi)至外共軸依次布置的內(nèi)轉(zhuǎn)子、調(diào)磁環(huán)和定子，其中，內(nèi)轉(zhuǎn)子中設(shè)置有永磁體，定子中設(shè)置有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電樞繞組和產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的電磁體。
[0008]依據(jù)上述實(shí)施例的磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)，由于采用電磁體產(chǎn)生定子中的恒定磁場(chǎng)，由于采用電磁體代替定子中的永磁體，可以減少永磁體的用量，從而減小外層氣隙長(zhǎng)度，繼而提高了電樞組磁場(chǎng)和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)耦合程度。
[0009]在采用直流線圈代替定子中的永磁體，能夠輸出穩(wěn)定的磁場(chǎng)，且電流的大小具有可調(diào)性，因此，可以使得恒定磁場(chǎng)的大小具有可調(diào)性，繼而可調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。
[0010]在各定子齒下還分別設(shè)置有第二永磁體，每個(gè)齒下的第二永磁體充磁方向與該定子齒上直流線圈的磁場(chǎng)方向一致，相鄰兩個(gè)齒下永磁體構(gòu)成一對(duì)極。采用直流線圈和永磁體混合勵(lì)磁，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電的大小，可以靈活調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)大小，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的輸出；通過(guò)改變電流的方向同時(shí)調(diào)節(jié)大小，可以減小第二永磁體的磁場(chǎng)，從而拓寬電機(jī)的調(diào)速范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1a為本實(shí)施例公開(kāi)的一種磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)刨面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0012]圖1b為本實(shí)施例公開(kāi)的一種磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)平面結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2為本實(shí)施例磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)的三維爆炸示意圖；
[0014]圖3a為本實(shí)施例電機(jī)的一種徑向截面示意圖；
[0015]圖3b為本實(shí)施例電機(jī)的另一種徑向截面示意圖；
[0016]圖4為本實(shí)施例槽電動(dòng)勢(shì)星型示意圖；
[0017]圖5a、5b和5c為本實(shí)施例一種連接三相交流線圈方式的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]本申請(qǐng)文件中，在未作特別說(shuō)明的情況下，使用的方位詞如“上、下”通常是指參考附圖所示的上、下；“內(nèi)、外”是指相對(duì)于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。
[0020]請(qǐng)參考圖1a和圖lb，為本實(shí)施例公開(kāi)的一種磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)刨面結(jié)構(gòu)示意圖以及平面結(jié)構(gòu)示意圖，磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)包括:由內(nèi)至外共軸依次布置的內(nèi)轉(zhuǎn)子3、調(diào)磁環(huán)2和定子I。其中，內(nèi)轉(zhuǎn)子3中設(shè)置有永磁體；定子I中設(shè)置有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電樞繞組5，定子I中還設(shè)置有產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的電磁體4，在本實(shí)施例中，電磁體4為直流線圈。
[0021]在具體實(shí)施例中，內(nèi)轉(zhuǎn)子3、調(diào)磁環(huán)2和定子I可以布置在殼體中，具體地，第一靜止支撐部件11和/或第二靜止支撐部件12與殼體10連接形成腔體，內(nèi)轉(zhuǎn)子3、調(diào)磁環(huán)2和定子I位于該腔體中，請(qǐng)參考圖2，為本實(shí)施例磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)的三維爆炸示意圖，下文結(jié)合圖la、圖1b和圖2對(duì)本實(shí)施例公開(kāi)的磁性齒輪低速大轉(zhuǎn)矩電機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。
[0022]定子I固定在殼體10的內(nèi)側(cè)，定子I可以采用現(xiàn)有的材質(zhì)制備，例如，由多層硅鋼片疊壓而成。在具體實(shí)施例中，定子I上開(kāi)設(shè)有多個(gè)電樞槽，以形成多個(gè)定子齒，在本實(shí)施例中，并不限制定子齒的具體數(shù)目，定子齒的具體數(shù)目應(yīng)優(yōu)選為偶數(shù)，例如2N，其中，N為正整數(shù)，亦即電樞槽的數(shù)目?jī)?yōu)選為2N。請(qǐng)參考圖3a和圖3b，為本實(shí)施例電機(jī)的徑向截面示意圖，定子齒的形狀可以是梨形，如圖3a所示，其具體參數(shù)可根據(jù)電機(jī)的設(shè)計(jì)手冊(cè)來(lái)確定；也可以是矩形，如圖3b所示；當(dāng)然，在其它實(shí)施例中還可以是梯形。
[0023]電樞繞組5由繞制在各定子齒上的三相交流線圈連接構(gòu)成。在具體實(shí)施例中，電樞繞組5可以通過(guò)繞制在電樞槽中的三相交流線圈連接構(gòu)成，具體地，可以采用現(xiàn)有的方式實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。需要說(shuō)明的是，在具體實(shí)施例中，通常有2N個(gè)交流線圈。
[0024]恒定電磁體4通過(guò)直流線圈實(shí)現(xiàn)，在具體實(shí)施例中，可以將直流線圈繞制在定子齒上，具體地，每個(gè)定子齒上均繞制有直流線圈，于是，直流線圈的節(jié)距為I ;且位置相鄰的直流線圈依次反接，從而使得通入直流電后相鄰兩個(gè)直流線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性互異，即構(gòu)成一對(duì)極性相異的磁極，2N個(gè)直流線圈所構(gòu)成的極對(duì)數(shù)為Ps= No
[0025]在具體實(shí)施例中，調(diào)磁環(huán)2可由按預(yù)設(shè)間隙環(huán)形布置的多個(gè)調(diào)磁鐵芯塊構(gòu)成，其中，磁鐵芯塊的數(shù)目為Ns個(gè)，N3為正整數(shù)；磁鐵芯塊之間的間隙可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，例如，一種實(shí)施例中，磁鐵芯塊之間可以距離等分布置；磁鐵芯塊可由多層硅鋼片疊壓而成。在具體實(shí)施例中，各調(diào)磁鐵芯塊可由第一旋轉(zhuǎn)支撐部件6和第二旋轉(zhuǎn)支撐部件7固定，并隨第一轉(zhuǎn)軸8 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，不妨設(shè)其轉(zhuǎn)速為ω-在其它實(shí)施例中，第一旋轉(zhuǎn)支撐部件6和第二旋轉(zhuǎn)支撐部件7還可以一體化設(shè)計(jì)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)磁環(huán)2的各磁鐵芯塊隨第一轉(zhuǎn)軸8 一起轉(zhuǎn)動(dòng)即可。
[0026]內(nèi)轉(zhuǎn)子3包括內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯32和環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯32外側(cè)布置的多個(gè)第一永磁體31，不妨設(shè)第一永磁體31的個(gè)數(shù)為2隊(duì)個(gè)，其中,Ni為正整數(shù)。各第一永磁體31固定在內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯32上。各第一永磁體31沿內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯32徑向充磁，或者平行充磁，且位置相鄰的第一永磁體31的充磁方向相反，于是2隊(duì)個(gè)第一永磁體31構(gòu)成的極對(duì)數(shù)為N-第一永磁體31和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯32固定在第二轉(zhuǎn)軸9上，隨第二轉(zhuǎn)軸9 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，不妨設(shè)其轉(zhuǎn)速為ω2。
[0027]需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例中，在布置第一轉(zhuǎn)軸8、第二轉(zhuǎn)軸9以及定子I時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足共軸的約束。在本實(shí)施例中，請(qǐng)參考圖la、圖1b和圖2，第一旋轉(zhuǎn)支撐部件6可以與第一轉(zhuǎn)軸8剛性連接，而后第一轉(zhuǎn)軸8通過(guò)第一軸承13安裝在第一靜止支撐部件11中，其中，第一靜止支撐部件11與殼體10機(jī)械連接；第二轉(zhuǎn)軸9可以通過(guò)第二軸承14連接至第二旋轉(zhuǎn)支撐部件7中；內(nèi)轉(zhuǎn)子3位于調(diào)磁鐵芯塊2的內(nèi)側(cè)，并且兩者共同一軸線，內(nèi)轉(zhuǎn)子3通過(guò)其內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯32固定在第二轉(zhuǎn)軸9上，第二轉(zhuǎn)軸9通過(guò)第三軸承15安