一种低损耗可变磁通磁齿轮

专利2026-01-24  4


本发明属于磁齿轮,具体涉及一种低损耗可变磁通磁齿轮。


背景技术:

1、磁齿轮具有高转矩密度、过载保护、低噪声等优点逐渐运用于各个领域。磁齿轮通过调磁块将不同极对数的内外转子永磁体磁动势调制成相同的工作谐波磁动势,因此内外气隙中的磁密谐波含量丰富,当磁齿轮高速旋转时,铁耗将急剧增加,导致温升增加和效率降低。为了降低磁齿轮的损耗,现有技术主要是通过调整永磁体极弧系数、改变永磁体充磁方式、磁极配对、斜极等方式来改善磁齿轮的磁动势分布,降低磁动势的谐波,进而降低磁齿轮的损耗。此外,还可以通过永磁体/转子修型、辅助槽等方式来改变气隙磁导分布,进而降低磁齿轮的损耗。但是,现有技术在降低磁动势谐波的同时也会降低磁齿轮的最大输出转矩;改变气隙磁导分布的方式或者采用复杂的充磁方式可以抑制磁齿轮的谐波,但也会增加制造难度。

2、因此,亟需发明一种新的低损耗可变磁通磁齿轮以解决上述问题。


技术实现思路

1、本发明公开了一种低损耗可变磁通磁齿轮,在低速工况下,通过励磁电流脉冲可以提高低矫顽力永磁体的磁化水平,从而提高磁齿轮电机传动系统的转矩输出能力;在高速工况下,通过去磁电流脉冲可以降低低矫顽力永磁体的磁化水平和气隙磁密,进而降低磁齿轮的损耗,从而可以有效解决背景技术中涉及的至少一种技术问题。

2、为实现上述目的,本发明的技术方案为:

3、一种低损耗可变磁通磁齿轮,包括转轴以及同轴设置的外定子、低速转子和高速转子,所述高速转子固定在所述转轴上,所述低速转子固定在所述高速转子的外表面,所述外定子固定在所述低速转子的外表面,所述外定子包括外定子铁心、励磁绕组、低矫顽力永磁体和高矫顽力永磁体,所述低矫顽力永磁体嵌固在所述外定子铁心的宽槽内,所述高矫顽力永磁体嵌固在所述外定子铁心的窄槽内,所述励磁绕组嵌固在所述低矫顽力永磁体的两侧,所述低速转子包括调磁块和与所述调磁块交替均匀分布的非导磁材料,所述高速转子包括高速转子铁心和嵌固在所述高速转子铁心内的高矫顽力永磁体,在低速工况时,向所述励磁绕组通入励磁电流以提高所述低矫顽力永磁体的磁化水平,在高速工况时,向所述励磁绕组通入去磁电流以降低所述低矫顽力永磁体的磁化水平。

4、作为本发明的一种优选改进,所述外定子铁心固定在所述低速转子的外表面,所述高速转子铁心固定在所述转轴上。

5、作为本发明的一种优选改进,所述励磁绕组、所述低矫顽力永磁体和所述高矫顽力永磁体沿所述外定子铁心的圆周方向按励磁绕组-低矫顽力永磁体-励磁绕组-高矫顽力永磁体的设置方式均匀分布。

6、作为本发明的一种优选改进,所述调磁块和所述非导磁材料的数量为多个,多个所述调磁块和所述非导磁材料沿所述低速转子的圆周方向交替均匀分布。

7、作为本发明的一种优选改进,所述高速转子铁心上开设有数量为多个的槽,多个所述高矫顽力永磁体安装在所述槽内。

8、作为本发明的一种优选改进,所述高速转子和所述转轴通过过盈配合固定。

9、本发明的有益效果如下:

10、本发明提供的磁齿轮的磁极由高矫顽力永磁体和低矫顽力永磁体组成,在低矫顽力永磁体两侧嵌固直流励磁绕组,在低速工况下,通过励磁电流脉冲可以提高低矫顽力永磁体的磁化水平,从而提高磁齿轮电机传动系统的转矩输出能力;在高速工况下,通过去磁电流脉冲可以降低低矫顽力永磁体的磁化水平,从而降低磁齿轮的气隙磁密,进而降低磁齿轮的损耗。



技术特征:

1.一种低损耗可变磁通磁齿轮,其特征在于,包括转轴以及同轴设置的外定子、低速转子和高速转子,所述高速转子固定在所述转轴上,所述低速转子固定在所述高速转子的外表面,所述外定子固定在所述低速转子的外表面,所述外定子包括外定子铁心、励磁绕组、低矫顽力永磁体和高矫顽力永磁体,所述低矫顽力永磁体嵌固在所述外定子铁心的宽槽内,所述高矫顽力永磁体嵌固在所述外定子铁心的窄槽内,所述励磁绕组嵌固在所述低矫顽力永磁体的两侧,所述低速转子包括调磁块和与所述调磁块交替均匀分布的非导磁材料,所述高速转子包括高速转子铁心和嵌固在所述高速转子铁心内的高矫顽力永磁体,在低速工况时,向所述励磁绕组通入励磁电流以提高所述低矫顽力永磁体的磁化水平,在高速工况时,向所述励磁绕组通入去磁电流以降低所述低矫顽力永磁体的磁化水平。

2.根据权利要求1所述的一种低损耗可变磁通磁齿轮,其特征在于,所述外定子铁心固定在所述低速转子的外表面,所述高速转子铁心固定在所述转轴上。

3.根据权利要求1所述的一种低损耗可变磁通磁齿轮,其特征在于,所述励磁绕组、所述低矫顽力永磁体和所述高矫顽力永磁体沿所述外定子铁心的圆周方向按励磁绕组-低矫顽力永磁体-励磁绕组-高矫顽力永磁体的设置方式均匀分布。

4.根据权利要求1所述的一种低损耗可变磁通磁齿轮,其特征在于,所述调磁块和所述非导磁材料的数量为多个,多个所述调磁块和所述非导磁材料沿所述低速转子的圆周方向交替均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种低损耗可变磁通磁齿轮,其特征在于,所述高速转子铁心上开设有数量为多个的槽,多个所述高矫顽力永磁体安装在所述槽内。

6.根据权利要求1所述的一种低损耗可变磁通磁齿轮,其特征在于,所述高速转子和所述转轴通过过盈配合固定。


技术总结
本发明公开了一种低损耗可变磁通磁齿轮,属于磁齿轮技术领域,包括转轴以及同轴设置的外定子、低速转子和高速转子,所述高速转子固定在所述转轴上,所述低速转子固定在所述高速转子的外表面,所述外定子固定在所述低速转子的外表面,所述外定子包括固定在所述低速转子上的外定子铁心以及嵌固在所述外定子铁心内的励磁绕组、低矫顽力永磁体和高矫顽力永磁体,所述低速转子包括调磁块和与所述调磁块交替均匀分布的非导磁材料,所述高速转子包括固定在所述转轴上的高速转子铁心和嵌固在所述高速转子铁心内的高矫顽力永磁体。本发明可以通过改变磁齿轮的磁化水平来降低磁齿轮的高速损耗,提高磁齿轮电机传动系统的输出性能。

技术研发人员:蔡华强,刘侃,赵志伟,胡伟,陈金雅,丁彦,魏东,高程,苗超凡,曾琮,陈泳丹,张定华,韩亮,丁荣军,陈志超,陈靖彦
受保护的技术使用者:湖南大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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