CN107769458A - 一种永磁变速电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁变速电机，包括定子总成和转子总成。定子总成包括定子铁心和定子绕组；定子铁心上沿周向均匀分布形状相同的复合槽；复合槽由一个“矩形槽”和一个“型槽”构成；矩形槽一面与型槽相通，另一面与定子总成和转子总成之间的气隙相通；定子绕组绕制在定子铁心的型槽内。本发明的最大优势是取消了现有技术中的调磁环结构，使基于同心式永磁齿轮而形成的永磁变速电机制造及应用成为可能。本发明仅有一层永磁体及一层工作气隙，而现有技术所形成的变速电机一般有三层永磁体，因此本发明的永磁变速电机执行效率高。本发明可最大限度地利用现有永磁电机所有成熟技术及标准件，因此研发及制造成本均较为低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁变速电机，特别是一种将同心式永磁齿轮与永磁电机集成为一体的永磁变速电机。
背景技术
现有的变速电机是将同心式磁性齿轮与永磁同步电机集成在一起，使其既能调速又能变速。
现有的变速电机有多种形式，但无论何种形式，其机械结构均为三层永磁体并以此形成三层气隙；其共同缺点为：(1)永磁体用量大；(2)三层气隙之间的磁场相互耦合，磁场分布复杂，设计及制造困难。
中国专利CN201520466202.5提出了一种永磁变速电机结构，将传统永磁变速电机的三层永磁体减少至一层，三层气隙减少至两层；不仅节约了大量永磁体，而且所形成的产品其加工及装配均较传统结构简单易行。
但该专利保留了同心式磁齿轮最复杂的调磁环结构，并且由于调磁环的存在，使其提出的变速电机仍存在两层气隙；与现有永磁电机一层气隙相比，其机械结构仍较复杂。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提供一种结构简单且具有良好的工艺性及可维护性的永磁变速电机。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种永磁变速电机，包括定子总成和转子总成。
所述的定子总成包括定子铁心和定子绕组；所述的定子铁心由两面绝缘的硅钢片叠压而成，定子铁心上沿周向均匀分布形状相同的复合槽；所述的复合槽由一个“矩形槽”和一个“型槽”构成；所述的矩形槽一面与型槽相通，另一面与定子总成和转子总成之间的气隙相通；所述的矩形槽与型槽共用同一条径向中心线，并关于该中心线对称；所述的复合槽的个数等于所述的定子绕组极对数与永磁转子的极对数之和；所述的定子绕组绕制在定子铁心的型槽内。
所述的转子总成包括动力输出轴、永磁体及转子铁心。
所述的转子铁心由两面绝缘的硅钢片或导磁材料制成；转子铁心的轴心处开有中心孔；靠近转子铁心外圆处开有沿周向均匀分布的永磁体型槽，用来安放并固定永磁体；转子铁心的中心孔通过键联接或过盈配合方式套装在动力输出轴上。
进一步地，所述的永磁体的形状为瓦形或长方形，安装在转子铁心的永磁体型槽处。
进一步地，所述的动力输出轴通过键联接方式或过盈配合联接方式与转子铁心相连。
本发明的工作原理如下：
本发明将同心式永磁齿轮与永磁电机集成为一体构成永磁变速电机，包括定子总成和转子总成，其中定子总成与转子总成之间存在一层均匀气隙。
本发明的定子绕组通入交流电流时产生旋转磁场，并形成磁极对数；由于定子铁心的复合槽为“矩形槽+型槽”，其中的矩形槽不导磁，其作用为隔磁，而与矩形槽相邻的则是磁导率很大的定子铁心，因此，矩形槽与相邻的定子铁心起到了对定子绕组和永磁体进行导磁或不导磁的调磁作用，其作用与现有的同心式永磁齿轮中的调磁环相同，可将定子绕组所产生的气隙磁场和转子总成中由永磁体所产生的气隙磁场相互匹配并耦合：即定子绕组产生的旋转磁场，经调磁作用后所形成的谐波磁场可与转子总成中永磁体形成的基波磁场相匹配，并形成一定的传动比。
本发明具有较少磁极对数的为高速转子，反之，则为低速转子；即转子总成中永磁体形成的磁极对数若小于定子绕组通电时所形成的磁极对数，所述的永磁变速电机为增速电机；反之，则为减速电机。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点及显著优点：
1、由于调磁环是由导磁材料与非导磁材料交替融合组成的，结构的复杂性已使其成为目前同心式永磁齿轮或永磁变速电机的最大制造瓶颈；本发明的最大优势是取消了现有技术中的调磁环结构，使基于同心式永磁齿轮而形成的永磁变速电机制造及应用成为可能。
2、本发明仅有一层永磁体及一层工作气隙，而现有技术所形成的变速电机一般有三层永磁体，中国专利CN201520466202.5虽仅有一层永磁体，但有二层工作气隙，因此本发明的永磁变速电机执行效率高。
3、本发明与现有永磁电机的机械结构基本相同，可最大限度地利用现有永磁电机所有成熟技术及标准件，因此研发及制造成本均较为低廉。
4、本发明仅有一层气隙，且将同心式永磁齿轮的调磁环与本发明的定子铁轭融为一体，使其具有与现有永磁电机相似的机械结构，以保证其具有良好的工艺性及可维护性。
附图说明
图1为本发明的横截面示意图。
图中：1、定子铁心；2、定子绕组；3、转子铁心；4、永磁体；5、动力输出轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种永磁变速电机，包括定子总成和转子总成。
所述的定子总成包括定子铁心1和定子绕组2；所述的定子铁心1由两面绝缘的硅钢片叠压而成，定子铁心1上沿周向均匀分布形状相同的复合槽；所述的复合槽由一个“矩形槽”和一个“型槽”构成；所述的矩形槽一面与型槽相通，另一面与定子总成和转子总成之间的气隙相通；所述的矩形槽与型槽共用同一条径向中心线，并关于该中心线对称；所述的复合槽的个数等于所述的定子绕组2极对数与永磁转子的极对数之和；所述的定子绕组2绕制在定子铁心1的型槽内。
所述的转子总成包括动力输出轴5、永磁体4及转子铁心3。
所述的转子铁心3由两面绝缘的硅钢片或导磁材料制成；转子铁心3的轴心处开有中心孔；靠近转子铁心3外圆处开有沿周向均匀分布的永磁体型槽，用来安放并固定永磁体4；转子铁心3的中心孔通过键联接或过盈配合方式套装在动力输出轴5上。
进一步地，所述的永磁体4的形状为瓦形或长方形，安装在转子铁心3的永磁体型槽处。
进一步地，所述的动力输出轴5通过键联接方式或过盈配合联接方式与转子铁心3相连。
本发明的工作原理如下：
本发明将同心式永磁齿轮与永磁电机集成为一体构成永磁变速电机，包括定子总成和转子总成，其中定子总成与转子总成之间存在一层均匀气隙。
本发明的定子绕组2通入交流电流时产生旋转磁场，并形成磁极对数；由于定子铁心1的复合槽为“矩形槽+型槽”，其中的矩形槽不导磁，其作用为隔磁，而与矩形槽相邻的则是磁导率很大的定子铁心1，因此，矩形槽与相邻的定子铁心1起到了对定子绕组2和永磁体4进行导磁或不导磁的调磁作用，其作用与现有的同心式永磁齿轮中的调磁环相同，可将定子绕组2所产生的气隙磁场和转子总成中由永磁体4所产生的气隙磁场相互匹配并耦合：即定子绕组2产生的旋转磁场，经调磁作用后所形成的谐波磁场可与转子总成中永磁体4形成的基波磁场相匹配，并形成一定的传动比。
本发明具有较少磁极对数的为高速转子，反之，则为低速转子；即转子总成中永磁体4形成的磁极对数若小于定子绕组2通电时所形成的磁极对数，所述的永磁变速电机为增速电机；反之，则为减速电机。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种永磁变速电机，包括定子总成和转子总成，其特征在于：
所述的定子总成包括定子铁心(1)和定子绕组(2)；所述的定子铁心(1)由两面绝缘的硅钢片叠压而成，定子铁心(1)上沿周向均匀分布形状相同的复合槽；所述的复合槽由一个“矩形槽”和一个“型槽”构成；所述的矩形槽一面与型槽相通，另一面与定子总成和转子总成之间的气隙相通；所述的矩形槽与型槽共用同一条径向中心线，并关于该中心线对称；所述的复合槽的个数等于所述的定子绕组(2)极对数与永磁转子的极对数之和；所述的定子绕组(2)绕制在定子铁心(1)的型槽内；
所述的转子总成包括动力输出轴(5)、永磁体(4)及转子铁心(3)；
所述的转子铁心(3)由两面绝缘的硅钢片或导磁材料制成；转子铁心(3)的轴心处开有中心孔；靠近转子铁心(3)外圆处开有沿周向均匀分布的永磁体型槽，用来安放并固定永磁体(4)；转子铁心(3)的中心孔通过键联接或过盈配合方式套装在动力输出轴(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种永磁变速电机，其特征在于：所述的永磁体(4)的形状为瓦形或长方形，安装在转子铁心(3)的永磁体型槽处。
3.根据权利要求1所述的一种永磁变速电机，其特征在于：所述的动力输出轴(5)通过键联接方式或过盈配合联接方式与转子铁心(3)相连。
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- 2017-11-24 CN CN201711191159.6A patent/CN107769458A/zh active Pending
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