专利名称：一种集成化电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成化电机(Electrical Machine),特别涉及集成轴 向或者径向》兹通永》兹齿轮和轴向或者径向-兹通通用电机的集成化电才几。
背景技术：
现有的电机一般设计为高速运行，以减轻体积和重量，降低成本。当用 作发电机(Electrical Generator)或者电动才几(Motor)的电机需要将低 速转动转化为高速转动或者将高速转动转化为低速转动的时候，通常需要借 助机械变速箱来完成所述的转化。
美国专利第4， 763， 031号公开了一种集成的通用电机和机械变速箱单 元，其中所述变速箱包括机壳和设置在所述机壳内的机轴轴承和周转齿轮 系，所述轴承还作为机壳外部的通用电机的转轴。美国专利第7, 083, 378号， 第7，259，472号公开了一种机械变速箱与电机集成在一个机壳内构成的风力 发电机，所述机械变速箱用于提高转速以用于驱动发电。上述的机械变速箱 通常价格比较昂贵，工作时容易产生机械疲劳，震动和噪音，从而影响系统 的可靠性和稳定性，而且机械变速箱对润滑和维护的频率和质量要求较高。
文献L H. Hansen, L Helle, F. Blaabjerg, "Conceptual survey of Generators and Power Electronics for Wind Turbines" ， Report of Ris0 National Laboratory, Roskilde， Denmark, December 2001公开了一种使 用直驱电机连接低速动力源和低速负载的方案，由于不使用机械变速箱，因 此可以改善系统的可靠性和稳定性。然而，直驱电机用于低速系统(如10-20转/分钟的风力涡轮发电机)时，需要采用为数众多的磁极对，导致系统结 构复杂，体积和重量急剧增加；而且系统还要配合使用功率转换器将低频电 压转换成工频电压，进一步导致结构复杂和成本的增加。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可靠、稳定，结构简单紧凑的集成化电机。 为实现上述目的，本发明提出一种集成化电机，包括永磁齿轮和具有转
子和定子的通用电机，所述永一磁齿轮和通用电才几设置在机壳中；所述永;兹齿 轮在一侧通过低速转轴与外部负载或驱动源相连，在另一侧通过高速转轴与 所述通用电机的转子相连，或者，所述永;兹齿轮在一侧通过低速转轴与所述 通用电机的转子相连，在另一侧通过高速转轴与外部负载或驱动源相连。
根据本发明的一个方面，所述永磁齿轮为轴向磁通永磁齿轮，包括轴向 平行设置的低速转子、高速转子和固定在所述低速转子和高速转子之间的定 子，所述低速转子和高速转子分别固定在所述低速转轴和高速转轴上；所述 通用电机的转子固定在所述轴向磁通永磁齿轮的高速转轴上。
根据本发明的一个方面，所述轴向磁通永磁齿轮的低速转子和高速转子 分别包括背铁和沿所述背铁圓周径向均匀分布的磁钢；所述低速转子和高速 转子的磁钢相对并且共轴地设置。
根据本发明的一个方面，所述轴向磁通永磁齿轮的定子固定在所述机壳 上，包括底板和沿所述底板圆周径向均匀分布的导磁片。
根据本发明的一个方面，所述低速转子和高速转子的磁钢的南北极交替 设置，且所述低速转子的^兹钢的南北极对数量与所述高速转子的石兹钢的南北 极对数量不同，所述定子的导磁片的数量为所述低速转子和高速转子的磁钢 的极对lt量之和。
根据本发明的一个方面，所述高速转子的磁钢的南北极对之间插入软磁材料，如硅钢片，以调整极弧系数。
根据本发明的一个方面，所述轴向磁通永磁齿轮的定子上固定地设置轴 承板；所述低速转轴的一端通过轴承支承在所述轴承板一侧，所述低速转轴 的另 一端穿过所述轴向磁通永磁齿轮的低速转子的背铁以固定所述低速转
子于其上，并通过轴承支承在所述机壳上；所述高速转轴的一端通过轴承支 承在所述轴承板的另一侧，所述高速转轴的另一端穿过所述轴向;兹通永J兹齿 轮的高速转子的背铁以固定所述高速转子于其上，并通过轴承支承在所述机 壳上。
根据本发明的一个方面，所述低速转轴通过轴承支承在机壳上， 一端向 机壳外部延伸用以与外部负载或者动力源相连，另一端向机壳内部延伸穿过 所述轴向磁通永磁齿轮的低速转子的背铁以固定所述低速转子于其上；所述 轴向磁通永磁齿轮与所述通用电机之间设置固定在所述机壳中的固定板，所 述高速转轴分别通过轴承和轴承支承在所述机壳和所述固定板上，并且朝向 所述轴向磁通永磁齿轮的方向延伸穿过所述轴向磁通永磁齿轮的高速转子 的背铁以固定所述高速转子于其上。
根据本发明的一个方面，所述永磁齿轮为径向永磁齿轮，所述径向永磁 齿轮包括径向设置的同轴的低速转子、高速转子和设置在所述低速转子和高 速转子之间的定子，所述低速转子和高速转子分别固定在所述低速转轴和高 速转轴上；所述通用电机的转子固定在所述轴向磁通永磁齿轮的高速转轴 上。
根据本发明的一个方面，所述低速转子和高速转子分别包括背铁和沿背 铁圓周按南北极相间均匀分布、朝向所述定子设置的》兹钢。
根据本发明的一个方面，所述径向永磁齿轮的定子包括底板和均匀嵌在 所述底板中的导^f兹片。
根据本发明的一个方面，低速转轴通过轴承支承在机壳上， 一端向机壳
8外部延伸用以与外部负载或者动力源相连，另一端向机壳内部延伸穿过所述 径向磁通永磁齿轮的低速转子的背铁以固定所述径向磁通永磁齿轮的低速 转子于其上；所述径向磁通永i兹齿轮与所述通用电机之间设置固定在所述机
壳中的固定板，高速转轴分别通过轴承和轴承支承在所述机壳和所述固定板 上，并且朝向所述径向；兹通永;兹齿轮的方向延伸穿过所述径向石兹通永磁齿轮 的高速转子的背铁以固定所述径向,兹通永^磁齿轮的高速转子于其上。
冲艮据本发明的一个方面，所述通用电^L为径向石兹通通用电^L,其转子和 定子径向共轴地设置。
根据本发明的一个方面，所述通用电机为轴向磁通通用电机，其转子和 定子轴向平行设置。
根据本发明的一个方面，所述轴向^F兹通通用电机包括一对轴向平行设置
的转子和一个固定在该对转子之间的定子。
根据本发明的一个方面，所述轴向石兹通通用电机的其中一个转子与所述 轴向磁通永磁齿轮的高速转子共用背铁。
根据本发明的一个方面，所述轴向磁通通用电机包括一对轴向平行设置 的定子和一个位于该对定子之间的转子。
由于本发明集成化电机采用通用电机结合非接触性的永磁齿轮来进行 变速，而不是采用机械变速箱，因此减少润滑和维护的成本，并且提高系统 的可靠性和稳定性。本发明集成化电机中，永-兹齿轮和通用电机共用支撑、 转轴、轴承、散热等系统，使整个电机的结构简单紧凑。另外，本发明集成 化电机的永磁齿轮和通用电机可以根据实际的需要选择为径向或者轴向磁 通永磁齿轮和径向或者轴向磁通通用电机。
图l是本发明集成化电机的基本结构的轴向剖面示意图；图2是本发明集成化电机的第一具体实施例的结构的轴向剖面示意图3是图2所示本发明集成化电机的轴向磁通7JCf兹齿轮的低速转子的磁 钢的径向剖面示意图4是图2所示本发明集成化电机的轴向磁通永磁齿轮的高速转子的磁 钢的径向剖面示意图5是图2所示本发明集成化电机的轴向磁通7Jcf兹齿轮的定子的径向剖 面示意图6是图2所示本发明集成化电机的通用电机的径向剖面示意图7是本发明集成化电机的第二具体实施例的结构的轴向剖面示意图8是图7所示本发明集成化电机的通用电机的定子的径向剖面示意
图9是本发明集成化电机的第三具体实施例的结构的轴向剖面示意图； 图10是本发明集成化电机的第四具体实施例的结构的轴向剖面示意
图11是本发明集成化电机的第五具体实施例的结构的轴向剖面示意
图12是本发明集成化电机的第六具体实施例的结构的轴向剖面示意 图；以及
图13是图12的径向剖面示意图。
具体实施例方式
本发明集成化电机的主要设计思想在于集成永i兹齿轮和通用电机，通过 所述永磁齿轮和通用电机的结构之间的相互配合实现使该集成化电机结构 简单紧凑，易于安装维护的目的。参见图1,本发明集成化电机100包括设置在机壳30中的永磁齿轮10 和通用电机20,所述通用电机20包括转子21和定子22。所述永》兹齿轮10 可以选为轴向磁通7Jo磁齿轮或者径向》兹通永石兹齿轮，所述通用电机20可以 选为径向；兹通通用电才几或者轴向石兹通通用电才几。
所述永;兹齿4仑10在一侧通过低速转轴50与外部负载或驱动源相连，在 另一侧通过高速转轴60与所述通用电机20的转子21相连。
下面通过本发明集成化电机的几个具体实施方式
来进一步说明本发明 的设计思想。
第一具体实施例
图2至图6示出了本发明集成化电机的第一具体实施例，在本具体实施 例中，所述的集成化电机100实施为集成轴向磁通永磁齿轮(Axial-flux magnetic gear)和径向磁通通用电机(Radial-flux electrical machine) 的集成化电机IOI。
参见图2，本具体实施例集成化电才几101包括轴向;兹通永J兹齿4仑10和 与所述轴向磁通永磁齿轮10相配合的径向磁通通用电机(Radial-flux electrical machine) 20,所述轴向磁通永磁齿轮10和径向磁通通用电机 20设置在机壳30内。
所述轴向磁通永J兹齿轮10包括轴向平行设置的低速转子11,高速转子 12和定子13，其中，所述定子13固定在所述低速转子11和高速转子12之 间。
所述低速转子11包括背铁(Back iron) 111和固定地设置在所述背铁 111上的磁钢112。所述背铁111优选地呈盘状，由硅钢片，实铁片或者其 他软磁材料形成。所述;兹钢112优选地呈环状，由稀土材料制成，通过表面 粘贴技术设置在所述背铁lll上，沿所述背铁lll圓周径向均匀分布，并且与所述背铁lll共轴。
所述高速转子12结构与所述低速转子11结构类似，包括背铁(Back iron) 121和固定地设置在所述背铁121上的》兹钢122。所述背铁121优选 地呈盘状，由硅钢片，实铁片或者其他软^磁材料形成。所述磁钢122优选地 呈环状，由稀土材料制成，通过表面粘贴技术设置在所述背铁121上，沿所 述背铁121圆周径向均匀分布，并且与所述背铁121共轴。
所述低速转子11的；兹钢112和所述高速转子12的》兹钢122相对并且共 轴地设置。特别参见图3，所述低速转子11的i兹钢112的南北极S， N交替 设置。特别参见图4，在一个具体实施例中，所述高速转子12的-兹钢122 的结构与所述低速转子11的磁钢112类似，南北极S， N交替设置，但是南 北极对的数量与所述低速转子11的南北极对数量不同。在进一步的具体实 施例中，所述高速转子12的磁钢122的南北极S, N之间插入软磁材料，如 硅钢片，用来调整转子的极弧系数(Pole-arc factor)以满足不同的设计 要求。优选地，所述低速转子11与所述高速转子12整体的半径相等。
特别参见图5，所述定子13包括底板131和设置在所述底板131中的 导磁片132。所述底板131优选地由导热性较好的非导磁材料制成。所述导 磁片132优选地呈环状，沿所述底板131圆周径向均匀分布得嵌入所述底板 131中。所述导磁片132与所述低速转子11的磁钢112和高速转子12的磁 钢122共轴，并且与所述低速转子11的f兹钢112和高速转子12的;兹钢122 分别相对，用于调节所述低速转子11的磁钢112和高速转子12的磁钢122 之间的磁场耦合。所述的导磁片132的数量为所述低速转子11的磁钢112 的南北极对数量和所述高速转子12的磁钢122的南北极对数量之和。假设 所述低速转子11的;兹钢112的南北;f及对^L量为Nl，所述高速转子12的^f兹钢 122的南北拟J寸数量为Nh，所述导》兹片132的数量为Ns，则Ns=Nl+Nh，则 所述的轴向》兹通永J兹齿4仑10的齿4仑比(Gear ratio) Ngear=Nh/(Nh-Ns)。为了使所述集成化集成化电机100的结构紧凑，应当使得所述低速转子11,
定子13和高速转子12之间的间隙尽量减小。
所述定子13的底板131固定在所述集成化电机100的机壳30上，其轴 心处固定地设置轴承板40。所述轴承板40的截面优选为呈"工"形。低速 转轴50穿过所述低速转子11的轴心，两端分别通过轴承51和轴承52设置 在所述机壳30和所述轴承板40上，并且通过设置在所述机壳30并向外延 伸的该端与外部负载或者动力源相连。所述低速转子11通过其背铁111固 定在所述低速转轴50上。因此，当所述低速转子11受到驱动而转动时便带 动所述低速转轴50转动，从而带动与所述低速转轴50相连的外部负载；或 者当所述低速转轴50受到与其相连的外部动力源的驱动而转动时便带动所 述低速转子11转动。高速转轴60两端分别通过轴承61和轴承62设置在所 述机壳30和所述轴承板40上，并且朝向所述轴向;兹通永磁齿轮10的方向 延伸穿过所述高速转子12的轴心。所述高速转子12通过其背铁121固定在 所述高速转轴60上。因此，当所述高速转子12受到驱动而转动时便驱动所 述低速转子ll转动，从而带动所述低速转轴50转动，进一步带动与所述低 速转轴50相连的外部负载；或者当所述低速转轴50受到与其相连的外部动 力源的驱动而转动时便带动所述低速转子11转动，从而驱动所述高速转子 12转动，从而带动所述高速转轴60转动。优选地，所述低速转轴50和高速 转轴60位于同一轴线上。进一步优选地，为了进行散热，可以在所述高速 转轴60上固定风扇系统(图未示)。
所述径向磁通通用电机20设置在靠近所述轴向磁通永磁齿轮10的高速 转子13的一侧，包括径向设置且共轴的转子21和定子22,其中，所述转子 21固定在所述高速转轴60上，即与所述轴向》兹通7JC磁齿轮10的高速转子 12共用所述高速转轴60，所述定子22围绕所述转子21固定在所述机壳30 上。特别参见图6，所述转子21包括转轭(Rotor yoke) 211和围绕所述转 子扼211以北极N和南极S相交替的方式设置的极对212。所述定子22包括 围绕所述转子21的定子轭(stator yoke) 221和缠绕在所述定子轭221上 的绕组222。
当所述集成化电机100用作发电机时，所述低速转轴50连接外部动力 源(如风力)，所述外部动力源驱动所述低速转轴50低速转动，从而带动固 定在所述低速转轴50上的轴向磁通永磁齿轮10的低速转子11低速转动， 所述低速转子11的低速转动通过磁场作用驱动所述高速转子12高速转动， 从而带动所述高速转轴60高速转动，进一步带动固定在所述高速转轴60上 的所述径向磁通通用电机20的转子21高速转动，使得所述径向磁通通用电 机20的定子22产生电流。当所述集成化电机100用作电动机时，所述低速 转轴50连接外部负载，所述径向磁通通用电机20在电力作用下使其转子21 高速转动，驱动所述高速转轴60高速转动，从而带动固定在所述高速转轴 60上的所述轴向,兹通永^兹齿轮10的高速转子12高速转动，所述高速转子 12的高速转动通过石兹场作用驱动所述低速转子11低速转动，进一步带动所 述低速转轴50低速转动，从而驱动与所述低速转轴50相连的外部负载运动。
第二具体实施例
图7至图8示出了本发明集成化电机的第二具体实施例，在本具体实施 例中，所述的集成化电机100实施为集成轴向磁通永磁齿轮和轴向磁通通用 电机(Axial-flux electrical machine)的集成化电机102。
参见图7，本具体实施例的集成化电机102与第一具体实施例的集成化 电机101结构类似，不同之处在于，在本具体实施例中，将第一具体实施例 中的径向磁通通用电机20替换成双转子-单定子的轴向磁通通用电机20'。
所述轴向磁通通用电机2(K包括轴向平行设置的一对转子21'和位于该 对转子2F之间的定子22'。为了使得所述集成化电机102的结构紧凑，所述轴向磁通通用电机20'与轴向磁通永^兹齿轮10之间的间隙，以及所述轴向
磁通通用电机20'的转子2r和定子22'之间的间隙应当尽量减小。每一所述 转子21'包括背铁211'和固定在所述背铁211'朝向所述定子22' —侧的磁钢 212'。所述转子通过其背铁固定在所述高速转轴60上，即所述转 子21'与所述轴向石兹通永;兹齿轮10的高速转子12共用所述高速转轴60。
参见图8,所述定子22'包括定子芯(Stator core) 22T和绕组222'， 所述定子芯221'上开设复数沟槽223'，所述绕组232'在所述定子芯221'上 螺旋状地缠绕并固定在所述沟槽223'中。所述定子芯221'优选地由低涡流 损失(Low eddy losses),低磁滞损失(Low hysteresis losses), 高磁导 性(High permeability)的材料，如硅钢片制成。
第三具体实施例
图9示出了本发明集成化电机的第三具体实施例，在本具体实施例中， 所述的集成化电机100实施为集成轴向;兹通永-兹齿轮和轴向磁通通用电机的 集成化电机103。
参见图9,本具体实施例的集成化电机103与第二具体实施例的集成化 电机102结构类似，同样采用双转子-单定子的轴向,兹通通用电机，但所述 集成化电机103的轴向磁通通用电机2(T'与第二具体实施例的轴向磁通通 用电机20'的不同之处在于，为了使得所述集成化电机103的结构更加紧凑， 所述轴向；兹通通用电冲几20"的其中一个转子21'与所述轴向；兹通永石兹齿4仑 10的高速转子12共用背铁，即所述轴向磁通通用电机2(V '的转子21'的背 铁211'与所述轴向磁通永磁齿轮10的高速转子12的背铁121为同一结构。
第四具体实施例
图10示出了本发明集成化电机的第四具体实施例，在本具体实施例中， 所述的集成化电机10Q实施为集成轴向磁通永磁齿轮和轴向磁通通用电机的 集成化电机104。参见图10，本具体实施例的集成化电机104与第二具体实施例的集成 化电机102结构类似，不同之处在于，所述集成化电机104采用单定子-双 转子的轴向；兹通通用电机20'〃代替原来的双转子-单定子的轴向A兹通通用 电机2(T 。所述轴向石兹通通用电机20'''包括轴向平行设置的一对定子22' 和位于该对定子22'之间的转子21'。所述该对定子22'与第二具体实施例的 定子22'结构相同。所述转子包括背铁211'和分别固定在所述背铁211' 两侧，且分别与该对定子22'相对的石兹钢212'。
第五具体实施例
图11示出了本发明集成化电机的第五具体实施例，在本具体实施例中， 所述的集成化电机IOO实施为集成轴向磁通永磁齿轮和径向磁通通用电机的 集成化电机105。
参见图11，本具体实施例的集成化电机105与第一具体实施例的集成 化电机101结构类似，不同之处在于，为了更进一步简化结构，在本实施例 中，省略了第一具体实施例中设置在所述轴向^f兹通永;兹齿轮10的定子13上 的轴承板4 0和设置在所述轴承板4 0两侧的轴承52、 62。
低速转轴50通过轴承51支承在机壳30上， 一端向机壳30外部延伸用 以与外部负载或者动力源相连，另一端向机壳30内部延伸穿过所述轴向;兹 通永磁齿轮10的低速转子11的背铁111以固定所述轴向磁通永磁齿轮10 的低速转子11于其上；所述轴向磁通永磁齿轮10与所述径向磁通通用电机 20之间设置固定在所述机壳30中的固定板40'，高速转轴60分别通过轴承 61和轴承62'支承在所述机壳30和所述固定板4(T上，并且朝向所述轴向磁 通永磁齿轮10的方向延伸穿过所述轴向磁通永"磁齿轮10的高速转子12的 背铁121以固定所述轴向》肆通永磁齿轮10的高速转子12于其上。
通过本具体实施例的设计，有效地简化了第一具体实施例中所述轴向》兹 通永磁齿轮10的结构，减少了需要使用的轴承的数量，使得集成化电机105的整体结构更加紧凑。
同理地，本具体实施例的设计同样可以适用于上述的第二具体实施例和 第四具体实施例中。
第六具体实施例
图12和图13示出了本发明集成化电机的第S具体实施例，在本具体实 施例中，所述的集成化电才几IOO实施为集成径向-兹通永J兹齿專仑(Radial-flux magnetic gear)和径向石兹通通用电4几的集成化电才几106。
本具体实施例的集成化电机106与第五具体实施例的集成化电机105结 构类似，不同之处在于本具体实施例的所述集成化电机106将第五具体实施 例的集成化电机105的轴向磁通永磁齿轮10替换为径向磁通永磁齿轮l(T 。 所述径向永磁齿轮10'包括同轴的低速转子11'、高速转子12'和设置在所述 低速转子11'和高速转子12'之间的定子13'。所述低速转子ll'和高速转子 12'分别包括背铁111'、 121'和沿背铁lll'、 121'圆周按N、 S相间均匀分 布、朝向所述定子13'设置的;兹钢112\ 122'。所述定子13'包括底板13尸 和均匀嵌在所述底板13r中的导磁片132'。
低速转轴50通过轴承51支承在机壳30上， 一端向机壳30外部延伸用 以与外部负载或者动力源相连，另一端向机壳30内部延伸穿过所述径向磁 通永磁齿轮10'的低速转子ll'的背铁iir以固定所述径向磁通永磁齿轮 10'的低速转子11'于其上；所述径向磁通永磁齿轮10'与所述径向通用电机 20之间设置固定在所述机壳30中的固定板40',高速转轴60分别通过轴承 61和轴承62'支承在所述机壳30和所述固定板4(T上，并且朝向所述径向;兹 通永磁齿轮10'的方向延伸穿过所述径向磁通永磁齿轮1CK的高速转子12' 的背铁121'以固定所述径向磁通永磁齿轮l(K的高速转子12'于其上。
同理地，本具体实施中的径向磁通通用电机20可以替换为第二具体实 施例和第四具体实施例中的轴向磁通通用电机。以上具体实施例均是以所述轴向或者径向》兹通通用电机设置在靠近轴 向或者径向磁通永磁齿轮的高速转子的一侧，以及所述轴向或者径向磁通电 机的转子固定在所述轴向或者径向磁通永磁齿轮的高速转轴上为例进行说 明，这种情况适用于高速电机系统。但是本领域普通技术人员可以理解地， 根据本发明的设计思想，同样也可以将所述轴向或者径向石兹通通用电机设置 在靠近所述轴向或者径向;兹通永;兹齿轮的低速转子的一侧，以及所述轴向或 者径向-兹通电机的转子固定在所述轴向或者径向》兹通永;兹齿轮的低速转轴 上，从而适用于低速电机系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在 本发明保护的范围之内。
权利要求
1、一种集成化电机，包括永磁齿轮(10，10′)和具有转子(21，21′)和定子(22，22′)的通用电机(20，20′，20″，20″′)，其特征在于所述永磁齿轮(10，10′)和通用电机(20，20′，20″，20″′)设置在机壳(30)中；所述永磁齿轮(10，10′)在一侧通过低速转轴(50)与外部负载或驱动源相连，在另一侧通过高速转轴(60)与所述通用电机(20，20′，20″，20″′)的转子(21，21′)相连，或者，所述永磁齿轮(10，10′)在一侧通过低速转轴(50)与所述通用电机(20，20′，20″，20″′)的转子(21，21′)相连，在另一侧通过高速转轴(60)与外部负载或驱动源相连。
2、 根据权利要求1所述的集成化电机，其特征在于，所述永磁齿轮为 轴向磁通永磁齿轮(10 ),包括轴向平行设置的低速转子(11 )、高速转子(12 ) 和固定在所述低速转子(11)和高速转子(12)之间的定子(13),所述低 速转子(11)和高速转子(12 )分别固定在所述低速转轴(50 )和高速转轴(60)上；所述通用电机(20, 20'， 20", 20"')的转子(21, 21')固 定在所述高速转轴(60)上。
3、 根据权利要求2所述的集成化电机，其特征在于，所述轴向磁通永 磁齿轮(10 )的低速转子(11 )和高速转子(12 )分别包括背铁(111, 121 ) 和沿所述背铁(lll, 121)圆周径向均匀分布的磁钢(112， 122);所述低 速转子(11)和高速转子(12)的磁钢(112， 122)相对并且共轴地设置。
4、 根据权利要求3所述的集成化电机，其特征在于，所述轴向磁通永 磁齿轮(10)的定子(13)固定在所述机壳(30)上，包括底板(131)和 沿所述底板(131)圓周径向均勻分布的导;兹片(132)。
5、 根据权利要求4所述的集成化电机，其特征在于，所述低速转子(11) 和高速转子(12)的磁钢(112， 122)的南北极(S， N)交替设置，且所述低速转子(11)的磁钢(112 )的南北极对(S, N )数量与所述高速转子(12 ) 的磁钢(122)的南北极对(S, N)数量不同，所述定子(13)的导磁片(132) 的数量为所述低速转子(11 )和高速转子(12 )的磁钢(112, 122 )的极对 数量之和。
6、 根据权利要求5所述的集成化电机，其特征在于，所述高速转子(12 ) 的磁钢(122)的南北极对(S, N)之间插入软磁材料以调整极弧系数。
7、 根据权利要求5所述的集成化电机，其特征在于，所述轴向磁通永 磁齿轮(10 )的定子(13 )上固定地设置轴承板(40 );所述低速转轴(50 ) 的一端通过轴承(52)支承在所述轴承板(4G) —侧，所述低速转轴(50) 的另一端穿过所述轴向磁通永^兹齿轮(10 )的低速转子(11)的背铁(111 )， 并通过轴承(51 )支承在所述机壳(30 )上；所述高速转轴(60 )的一端通 过轴承(62)支承在所述轴承板(40)的另一侧，所述高速转轴(60)的另 一端穿过所述轴向磁通永磁齿轮(10 )的高速转子(12 )的背铁(121 ),并 通过轴承(61)支承在所述机壳(30 )上。
8、 根据权利要求5所述的集成化电机，其特征在于，所述低速转轴(50 ) 通过轴承(")支承在机壳(30 )上， 一端向机壳(30 )外部延伸用以与外 部负载或者动力源相连，另一端向机壳(30)内部延伸穿过所述轴向磁通永 磁齿轮(10 )的低速转子(11 )的背铁(111);所述轴向磁通永磁齿轮(10 ) 与所述通用电机(20)之间设置固定在所述机壳(30)中的固定板(4(K ), 所述高速转轴(60 )分别通过轴承(61)和轴承(62')支承在所述机壳(30 ) 和所述固定板(4(T )上，并且朝向所述轴向;兹通永石兹齿轮(10)的方向延 伸穿过所述轴向磁通永磁齿轮(10 )的高速转子(12 )的背铁(121 )。
9、 根据权利要求1所述的集成化电机，其特征在于，所述永》兹齿轮为 径向永磁齿轮(l(K ),所述径向永磁齿轮(10')包括径向设置的同轴的低 速转子(11')、高速转子(12')和设置在所述低速转子(11')和高速转子(12')之间的定子(13')，所述低速转子(11')和高速转子(12')分别 固定在所述低速转轴(50)和高速转轴(60)上；所述通用电机(20, 20'， 20"')的转子(21， 2r )固定在所述高速转轴(60)上。
10、 根据权利要求9所述的集成化电机，其特征在于，所述低速转子 (IT )和高速转子(12')分别包括背铁(111、 )和沿背铁(111、121')圆周按南北极(N、 S)相间均匀分布、朝向所述定子(13')设置的 磁钢(112' ， W )。
11、 根据权利要求10所述的集成化电机，其特征在于，所述径向永;兹 齿轮(10')的定子(13')包括底板(131')和均匀嵌在所述底板(131') 中的导磁片(1W )。
12、 根据权利要求IO所述的集成化电机，其特征在于，低速转轴(50) 通过轴承(51)支承在机壳(30 )上， 一端向机壳(30 )外部延伸用以与外 部负载或者动力源相连，另一端向机壳(30)内部延伸穿过所述径向磁通永 磁齿轮(l(V )的低速转子(ll')的背铁(lll');所述径向磁通永磁齿轮(l(T )与所述通用电机(20)之间设置固定在所述机壳(30)中的固定板 (40')，高速转轴(60)分别通过轴承(61)和轴承(62')支承在所述机 壳(30)和所述固定板(4(K )上，并且朝向所述径向;兹通永J兹齿轮(l(T ) 的方向延伸穿过所述径向磁通永磁齿轮(l(K )的高速转子(12')的背铁 (121')。
13、 根据权利要求1-12任意一项所述的集成化电机，其特征在于，所 述通用电机(20 )为径向磁通通用电机，其转子(21 )和定子(22 )径向共 轴地设置。
14、 根据权利要求1-12任意一项所述的集成化电机，其特征在于，所 述通用电机(20' ， 20〃， 20〃。为轴向石兹通通用电机，其转子(21 )和 定子(22)轴向平4亍^:置。
15、 根据权利要求14所述的集成化电机，其特征在于，所述轴向磁通 通用电机(20、 20〃 )包括一对轴向平行设置的转子(2F )和一个固定在 该对转子(21')之间的定子(22')。
16、 根据权利要求15所述的集成化电机，其特征在于，所述轴向磁通 通用电机(20")的其中一个转子(2T )与所述轴向磁通永磁齿轮(10) 的高速转子(12)共用背铁(121, 211"。
17、 根据权利要求14所述的集成化电机，其特征在于，所述轴向磁通 通用电机(2(T )包括一对轴向平行设置的定子(22')和一个位于该对定子(22')之间的转子(21')。
全文摘要
本发明提出一种集成化电机，包括永磁齿轮和具有转子和定子的通用电机，所述永磁齿轮和通用电机设置在机壳中；所述永磁齿轮在一侧通过低速转轴与外部负载或驱动源相连，在另一侧通过高速转轴与所述通用电机的转子相连，或者，所述永磁齿轮在一侧通过低速转轴与所述通用电机的转子相连，在另一侧通过高速转轴与外部负载或驱动源相连。本发明集成化电机中，永磁齿轮和通用电机共用支撑、转轴、轴承、散热等系统，使整个电机的结构简单紧凑。另外，本发明集成化电机的永磁齿轮和通用电机可以根据实际的需要选择为径向或者轴向磁通永磁齿轮和径向或者轴向磁通通用电机。
文档编号H02K7/10GK101604901SQ20081012545
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者尔 于, 磊 李, 赫伯特·希尔林 申请人:西门子公司