CN102638117A - 磁路分离结构磁性齿轮复合电机的定子 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁路分离结构磁性齿轮复合电机的定子，能够改进现有磁性齿轮复合电机定子结构的一些缺点。该定子由内到外包括一层永磁体，永磁体的轭部即永磁体的外层为铁心内轭，定子铁心内轭外层为电枢槽与铁心齿，最外层为铁心外轭。所述的定子由2Ps块永磁体、铁心内轭、Q个电枢槽、铁心齿、铁心外轭组成。所述的磁性齿轮复合电机的定子的永磁体与电枢槽满足如下关系：Ps=Q。本发明的优点：定子永磁体的磁路（内磁路）在定子铁心外层与内转子永磁体磁路（外磁路）实现分离。定子永磁体产生的磁场不经过铁心齿、铁心外轭，直接从铁心内轭进入相邻永磁体，定子铁心齿宽可较小，电枢槽可以横向扩展，缩小复合电机的外径，提高转矩密度。
Description
技术领域
本发明涉及属于电气工程设计领域，具体涉及一种磁路分离结构磁性齿轮复合电机的定子。
背景技术
同心式磁性齿轮是近年来兴起的一种新型结构的磁性齿轮，与传统啮合式磁性齿轮不同的是，内外永磁体之间有一个调磁环，使得内环与外环的所有永磁体同时参与能量传递，传递效率大大提高。同时又具有机械齿轮所不具备的无接触免润滑运行及磁性齿轮固有的过载自保护功能。磁性齿轮复合电机是将同心式磁性齿轮与传统永磁同步电机相结合产生的一种新型电机，既保留了同心式磁性齿轮的优点，又实现了用高速电机输出低速大转矩的效果，具有很高的转矩密度和功率因数。磁性齿轮复合电机的高速内转子即磁性齿轮的内环通常由Pi对永磁体组成、低速外转子即磁性齿轮的调磁环通常由Pm个铁心齿极组成，定子则是在磁性齿轮外环的基础上扩大铁心面积，在其中开布电枢槽，通常由Po对永磁体和Q个电枢槽组成。磁性齿轮复合电机的内转子永磁体通常为少极对数，其产生的磁场经过调磁环进入定子，并从定子铁心的轭部返回，经过调磁环进入相邻内转子永磁体构成闭合磁路。途径该磁路的磁场与定子电枢槽内的绕组匝连，因此内转子永磁体与定子电枢槽实际上相当于一台普通的永磁同步电机。磁性齿轮复合电机的定子永磁体通常采用多极对数，其作用是与经过调磁环调制后的内转子永磁体的磁场在外层气隙中相互作用，产生稳定的能量传递。因此定子永磁体的磁场路径很短，向内只经过调磁环及外层气隙即构成回路。向外实际上也不需要与绕组匝连，也就不需要经过定子铁心轭部构成回路。
目前的磁性齿轮定子结构通常采用一个定子齿对应一个定子永磁体的设计方法，定子永磁体磁路势必要经过定子铁心外轭，与内转子永磁体的磁路共用定子铁心内轭、齿及外轭，相同尺寸下增加了定子铁耗，降低效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁路分离结构磁性齿轮复合电机的定子，能够改进现有磁性齿轮复合电机定子结构的一些缺点。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种磁路分离结构磁性齿轮复合电机的定子，其特征在于：定子由内到外包括一层永磁体，永磁体的外层为铁心内轭，定子铁心内轭外层为电枢槽与铁心齿，最外层为铁心外轭，所述的永磁体为2Ps块，相邻永磁体的极性相异，所述定子的永磁体与电枢槽满足如下关系：Ps=Q；每个定子铁心内轭底部对应放置有两块永磁体。其特征在于：电枢槽内嵌有绕组。
本发明与现有每个定子齿一块永磁体的磁性齿轮复合电机相比，具有如下显而易见的突出的实质性特点和显著优点：定子永磁体的磁路（内磁路）在定子铁心外层与内转子永磁体磁路（外磁路）实现分离。定子永磁体产生的磁场不经过铁心齿、铁心外轭，直接从铁心内轭进入相邻永磁体，通常磁密较常规每个定子齿一块磁钢减少很多，因此可以减小定子铁心齿宽，从而减少电机尺寸，提高转矩密度。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作详细说明：
图1为本发明磁路分离结构磁性齿轮复合电机定子的部分轴向剖面示意图。
图2为本发明磁路分离结构磁性齿轮复合电机定子的完整轴向剖面示意图。图中1. 定子永磁体，2. 定子铁心内轭，3. 定子铁心齿，4. 定子电枢槽，5. 定子铁心外轭，6. 内转子永磁体磁路，7. 定子永磁体磁路。
图3为本发明的一个实施例的完整轴向剖面示意图。除如图2所示的定子外，还包括：8. 调磁铁心，9. 转子永磁体，10. 转子铁心，11. 外层气隙，12. 内层气隙。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。
一种磁路分离结构磁性齿轮复合电机的定子，其特征在于：定子由内到外包括一层永磁体，永磁体的外层为铁心内轭，定子铁心内轭外层为电枢槽与铁心齿，最外层为铁心外轭，所述的永磁体为2Ps块，相邻永磁体的极性相异，所述定子的永磁体与电枢槽满足如下关系：Ps=Q；每个定子铁心内轭底部对应放置有两块永磁体。其特征在于：电枢槽内嵌有绕组。
实施例：如图1及图2所示，所述的磁路分离结构磁性齿轮复合电机的的定子包括定子永磁体1，永磁体外层，即永磁体的轭部的外层为定子铁心内轭2，定子铁心内轭的外层为定子铁心齿3与电枢槽4，最外层为定子铁心外轭5。
所述的磁性齿轮复合电机的定子由2Ps块永磁体1、铁心内轭2、Q个电枢槽4、铁心齿3、铁心外轭5组成。所述的定子的相邻永磁体1极性相异；所述的磁性齿轮复合电机的定子永磁体1与电枢槽4满足如下关系：Ps=Q。
所述的磁性齿轮复合电机的定子永磁体1的磁路（内磁路）路径为定子永磁体1、定子铁心内轭2、外层气隙11、调磁铁心8。
所述的磁性齿轮复合电机的内转子永磁体9的磁路（外磁路）路径为内转子永磁体9、内转子铁心轭部10、内层气隙12、调磁铁心8、外层气隙11、定子永磁体1、定子铁心内轭2、定子铁心齿3、定子铁心外轭5。
所述的磁性齿轮复合电机的定子永磁体数目2Ps=30，槽数Q=30，调磁环铁心数Pm=34，内转子永磁体数2Pi=8。
所述的磁性齿轮复合电机运行时，定子电枢槽4中通三相交流电，产生一个旋转磁场，带动内转子以同步转速旋转，因此内转子永磁体9产生的磁场也以这个同步转速旋转；另一方面，内转子、调磁铁心与定子永磁体形成一个同心式磁性齿轮，其工作原理详见发明专利（ CN200810036390.2），永磁体9产生的磁场经过调磁铁心8后，在外气隙中形成一个极对数等于定子永磁体极对数的空间谐波磁场，内转子与调磁环的转速的调速比Gr=Pm/Pi=8.5。
显然，上述实施例仅仅是为具体地说明所作的实例，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以作出满足复合定子磁路分离结构的不同调速比的组合来。这里无需也无法对所有的实施方式作出举例，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明专利的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种磁路分离结构磁性齿轮复合电机的定子，其特征在于：定子由内到外包括一层永磁体，永磁体的外层为铁心内轭，定子铁心内轭外层为电枢槽与铁心齿，最外层为铁心外轭，所述的永磁体为2Ps块，相邻永磁体的极性相异，所述定子的永磁体与电枢槽满足如下关系：Ps=Q；每个定子铁心内轭底部对应放置有两块永磁体。
2.按权利要求1所述的一种磁路分离结构磁性齿轮复合电机的定子，其特征在于：电枢槽内嵌有绕组。
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