一种双气隙永磁复合电机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双气隙永磁复合电机，包括相对设置的永磁体总成（1）和绕组总成（2），在永磁体总成（1）和绕组总成（2）之间设有筒状的调制环（3）且三者同轴套装在一起，永磁体总成（1）与调制环（3）之间的气隙和调制环（3）与绕组总成（2）之间的气隙同心设置构成双层复合气隙；当绕组总成（2）通交流电时会产生旋转的磁场，旋转磁场被调制环（3）所调制进而产生的空间谐波极对数与永磁体总成（1）中的永磁体极对数相匹配，使得永磁体总成（1）、绕组总成（2）与调制环（3）三者之间产生的作用力将电能转换为动能并经由输出轴（4）输出。本发明的双气隙永磁复合电机的机械结构简化、永磁用量少且转子设置灵活。
【专利说明】
一种双气隙永磁复合电机
技术领域
[0001]本发明涉及永磁电机技术领域，具体地说是一种结构简单、永磁用量少、体积小且能够实现低转速大扭矩输出或高转速小扭矩输出的双气隙永磁复合电机。
【背景技术】
[0002]永磁电机由于效率高、功率因素高越来越受到广大用户的青睐，但是实际工业应用中有大量的应用场景需要大扭矩低转速的环境，比如说新能源汽车驱动系统、油田磕头机采油系统、带式输送系统、链式输送系统、风力发电系统等等等;针对这些环境通常有两种解决方案:方案一:采用(永磁)电机+减速机+负载;方案二:采用永磁电机+负载简称永磁直驱方式。方案二永磁电机直驱方式对于低转速唯一的途径就是增加电机的极对数，这样的结果就是极对数很多，电机结构复杂，体积大，成本很高。而方案一增加了传动环节，特别是减速机环节故障率很高。为此为了解决该问题，有人提出了用永磁齿轮替代传统机械齿轮方案，同时为了介绍占地和成本，也有人提出了将永磁齿轮与永磁电机进行集成叫做永磁复合电机，但是该方式为简单的集成，由4层部件构成，且两层部件部件之间由气隙构成，这样形成了 3层气隙，结构复杂，产业化难度大，基本处在实验室阶段，成本很高，与方案一和方案二几乎没有优势可言。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、永磁用量少、体积小且能够实现低转速大扭矩输出或高转速小扭矩输出的双气隙永磁复合电机，该双气隙永磁复合电机能够解决现有永磁电机变速输出慢、机械机构复杂、磁体用量大的缺陷，在3层永磁复合电机的基础上提出了双气隙永磁复合电机，使电机结构进一步简化，减少了气隙个数，增加了传递扭矩，降低了结构复杂性，使得产业化变成了可能。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
一种双气隙永磁复合电机，包括相对设置的永磁体总成和绕组总成，其特征在于:在永磁体总成和绕组总成之间设有筒状的调制环且三者同轴套装在一起，永磁体总成与调制环之间的气隙和调制环与绕组总成之间的气隙同心设置构成双层复合气隙；当绕组总成通交流电时会产生旋转的磁场，旋转磁场被调制环所调制进而产生的空间谐波极对数与永磁体总成中的永磁体极对数相匹配，使得永磁体总成、绕组总成与调制环三者之间产生的作用力将电能转换为动能并经由输出轴输出。
[0005]所述的绕组总成位于永磁体总成的内腔中，位于永磁体总成和绕组总成之间的调制环作为转子与输出轴相连，在绕组总成通交流电后则可实现该双气隙永磁复合电机的低转速大扭矩输出。
[0006]所述的绕组总成包括定子铁芯和线圈绕组，线圈绕组围绕在定子铁芯上，定子铁芯通过支撑轴固定在第一端盖上;永磁体总成外壁嵌置在壳体的内壁上;绕组总成和永磁体总成之间的调制环通过其一端面处的调制环端板固定在输出轴上，输出轴向外依次穿过第二端盖内嵌置的第二轴承和第二端盖且第二轴承使得输出轴能够相对第二端盖转动。
[0007]所述的壳体、第一端盖和第二端盖合围构成该双气隙永磁复合电机的外壳，所述的壳体位于第一端盖和第二端盖之间且壳体的两端端面分别固定在第一端盖的端面内壁上和第二端盖的端面内壁上。
[0008]所述的永磁体总成位于绕组总成的内腔中，永磁体总成作为转子与输出轴相连且位于永磁体总成和绕组总成之间的调制环固定设置，在绕组总成通交流电后则可实现该双气隙永磁复合电机的高转速小扭矩输出。
[0009]所述的绕组总成包括定子铁芯和线圈绕组，线圈绕组围绕在定子铁芯上，定子铁芯嵌置在壳体的内壁上;绕组总成和永磁体总成之间的调制环的端部固定在相对设置的第一端盖的内壁上和/或第二端盖的内壁上;永磁体总成作为转子固定在输出轴上，输出轴向外依次穿过第二端盖内嵌置的第二轴承和第二端盖且第二轴承使得输出轴能够相对第二端盖转动。
[0010]所述的壳体、第一端盖和第二端盖合围构成该双气隙永磁复合电机的外壳，所述的壳体位于第一端盖和第二端盖之间且壳体的两端端面分别固定在第一端盖的端面内壁上和第二端盖的端面内壁上。
[0011]所述输出轴的另一端通过第一轴承固定在第一端盖上且输出轴能够相对第一端盖转动。
[0012]所述的永磁体总成由周向均匀排布的永磁体构成;所述的调制环由调磁块和支撑环构成且调磁块间隔设置在支撑环上。
[0013]所述调制环中的调磁块的数量等于永磁体总成中的永磁体极对数和绕组总成中的极对数之和。
[0014]本发明相比现有技术有如下优点:
本发明通过将永磁体总成、绕组总成与调制环三者同轴套装在一起，使得气隙降至两层，简化了机械结构，同时一组永磁体总成的设计降低了永磁体的用量;上述双气隙永磁复合电机的绕组总成通交流电时会产生旋转的磁场，产生的旋转磁场被调制环所调制进而产生的空间谐波极对数与永磁体总成中的永磁体极对数相匹配，从而使永磁体总成、绕组总成与调制环三者之间产生的作用力将电能转换为动能并经由输出轴输出；另外通过转子的灵活设置，该双气隙永磁复合电机能够分别实现低转速大扭矩输出和高转速小扭矩输出，具有灵活多变的特点，适宜推广使用。
【附图说明】
[0015]附图1为本发明的双气隙永磁复合电机实施例一结构不意图；
附图2为附图1的截面结构示意图；
附图3为本发明的双气隙永磁复合电机实施例二结构示意图；
附图4为本发明的双气隙永磁复合电机实施例三结构示意图。
[0016]其中:I—永磁体总成；2—绕组总成；3—调制环;4—输出轴；5—定子铁芯；6—线圈绕组;7一支撑轴;8一第一端盖;9一壳体；10一调制环端板；11一第二端盖；12—第二轴承;13—第一轴承。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
[0018]如图1-4所示:一种双气隙永磁复合电机，包括相对设置的永磁体总成I和绕组总成2，永磁体总成I由周向均匀排布的永磁体构成，在永磁体总成I和绕组总成2之间设有筒状的调制环3且三者同轴套装在一起，永磁体总成I与调制环3之间的气隙和调制环3与绕组总成2之间的气隙同心设置构成双层复合气隙；调制环3由调磁块和支撑环构成且调磁块间隔设置在支撑环上，同时调制环3中的调磁块的数量等于永磁体总成I中的永磁体极对数和绕组总成2中的极对数之和。当绕组总成2通交流电时会产生旋转的磁场，旋转磁场被调制环3所调制进而产生的空间谐波极对数与永磁体总成I中的永磁体极对数相匹配，使得永磁体总成1、绕组总成2与调制环3三者之间产生的作用力将电能转换为动能并经由输出轴4输出。
[0019]在上述结构中，当绕组总成2位于永磁体总成I的内腔中，此时位于永磁体总成I和绕组总成2之间的调制环3作为转子与输出轴4相连，在绕组总成2通交流电后则可实现该双气隙永磁复合电机的低转速大扭矩输出。具体结构如图1、图2所示，绕组总成2包括定子铁芯5和线圈绕组6，线圈绕组6围绕在定子铁芯5上，定子铁芯5通过支撑轴7固定在第一端盖8上；筒状的永磁体总成I外壁嵌置在壳体9的内壁上;绕组总成2和永磁体总成I之间的调制环3通过其一端面处的调制环端板10固定在输出轴4上，输出轴4向外依次穿过第二端盖11内嵌置的第二轴承12和第二端盖11且第二轴承12使得输出轴4能够相对第二端盖11转动。在该结构中，壳体9、第一端盖8和第二端盖11合围构成该双气隙永磁复合电机的外壳，壳体9位于第一端盖8和第二端盖11之间且壳体9的两端端面分别固定在第一端盖8的端面内壁上和第二端盖11的端面内壁上。
[0020]在上述结构中，当永磁体总成I位于绕组总成2的内腔中，位于永磁体总成I和绕组总成2之间的调制环3固定设置且永磁体总成I作为转子与输出轴4相连，在绕组总成2通交流电后则可实现该双气隙永磁复合电机的高转速小扭矩输出。具体结构如图3所示，绕组总成2包括定子铁芯5和线圈绕组6，线圈绕组6围绕在定子铁芯5上，定子铁芯5嵌置在壳体9的内壁上;绕组总成2和永磁体总成I之间的调制环3的端部固定在相对设置的第一端盖8的内壁上和/或第二端盖11的内壁上;永磁体总成I作为转子固定在输出轴4上，输出轴4向外依次穿过第二端盖11内嵌置的第二轴承12和第二端盖11且第二轴承12使得输出轴4能够相对第二端盖11转动。在该结构中，壳体9、第一端盖8和第二端盖11合围构成该双气隙永磁复合电机的外壳，壳体9位于第一端盖8和第二端盖11之间且壳体9的两端端面分别固定在第一端盖8的端面内壁上和第二端盖11的端面内壁上。在图3所示结构的基础上，输出轴4的另一端通过第一轴承13固定在第一端盖8上且输出轴4能够相对第一端盖8转动，具体结构如图4所示。
[0021 ] 实施例一
在上述结构的基础上，如图1、图2所示，将绕组总成2固定在内圈，永磁体总成I固定在壳体9上，调制环3作为转子与输出轴4相连，当绕组总成2通交流电时会产生旋转的磁场，产生的旋转磁场被调制环3所调制进而产生的空间谐波极对数与永磁体总成I中的永磁体极对数相匹配，从而使永磁体总成1、绕组总成2与调制环3三者之间产生的作用力将电能转换为动能并经由输出轴4输出，则可实现该双气隙永磁复合电机的低转速大扭矩输出。
[0022]实施例二
在上述结构的基础上，如图3所示，将绕组总成2固定在壳体9上，调制环3固定设置，7欠磁体总成I作为转子与输出轴4相连，当绕组总成2通交流电时会产生旋转的磁场，产生的旋转磁场被调制环3所调制进而产生的空间谐波极对数与永磁体总成I中的永磁体极对数相匹配，从而使永磁体总成1、绕组总成2与调制环3三者之间产生的作用力将电能转换为动能并经由输出轴4输出，则可实现该双气隙永磁复合电机的高转速小扭矩输出。
[0023]实施例三
在实施例二的基础上，输出轴4的另一端通过第一轴承13固定在第一端盖8上且输出轴4能够相对第一端盖8转动，即可获得如附图4所示的双气隙永磁复合电机，该双气隙永磁复合电机的绕组总成2通交流电时会产生旋转的磁场，产生的旋转磁场被调制环3所调制进而产生的空间谐波极对数与永磁体总成I中的永磁体极对数相匹配，从而使永磁体总成1、绕组总成2与调制环3三者之间产生的作用力将电能转换为动能并经由输出轴4输出，则可实现该双气隙永磁复合电机的高转速小扭矩输出。
[0024]本发明通过将永磁体总成1、绕组总成2与调制环3三者同轴套装在一起，使得气隙降至两层，简化了机械结构，同时一组永磁体总成I的设计降低了永磁体的用量;上述双气隙永磁复合电机的绕组总成2通交流电时会产生旋转的磁场，产生的旋转磁场被调制环3所调制进而产生的空间谐波极对数与永磁体总成I中的永磁体极对数相匹配，从而使永磁体总成1、绕组总成2与调制环3三者之间产生作用力将电能转换为动能并经由输出轴4输出；另外通过转子的灵活设置，该双气隙永磁复合电机能够分别实现低转速大扭矩输出和高转速小扭矩输出，具有灵活多变的特点，适宜推广使用。
[0025]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，以及在本发明的技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种双气隙永磁复合电机，包括相对设置的永磁体总成(I)和绕组总成(2)，其特征在于:在永磁体总成(I)和绕组总成(2)之间设有筒状的调制环(3)且三者同轴套装在一起，永磁体总成(I)与调制环(3)之间的气隙和调制环(3)与绕组总成(2)之间的气隙同心设置构成双层复合气隙；当绕组总成(2)通交流电时会产生旋转的磁场，旋转磁场被调制环(3)所调制进而产生的空间谐波极对数与永磁体总成(I)中的永磁体极对数相匹配，使得永磁体总成(1)、绕组总成(2)与调制环(3)三者之间产生的作用力将电能转换为动能并经由输出轴(4)输出。2.根据权利要求1所述的双气隙永磁复合电机，其特征在于:所述的绕组总成(2)位于永磁体总成(I)的内腔中，位于永磁体总成(I)和绕组总成(2)之间的调制环(3)作为转子与输出轴(4)相连，在绕组总成(2)通交流电后则可实现该双气隙永磁复合电机的低转速大扭矩输出。3.根据权利要求2所述的双气隙永磁复合电机，其特征在于:所述的绕组总成(2)包括定子铁芯(5)和线圈绕组(6)，线圈绕组(6)围绕在定子铁芯(5)上，定子铁芯(5)通过支撑轴(7)固定在第一端盖(8)上;永磁体总成(I)外壁嵌置在壳体(9)的内壁上;绕组总成(2)和永磁体总成(I)之间的调制环(3)通过其一端面处的调制环端板(10)固定在输出轴(4)上，输出轴(4)向外依次穿过第二端盖(11)内嵌置的第二轴承(12)和第二端盖(11)且第二轴承(12)使得输出轴(4)能够相对第二端盖(11)转动。4.根据权利要求3所述的双气隙永磁复合电机，其特征在于:所述的壳体(9)、第一端盖(8)和第二端盖(II)合围构成该双气隙永磁复合电机的外壳，所述的壳体(9)位于第一端盖(8)和第二端盖(11)之间且壳体(9)的两端端面分别固定在第一端盖(8)的端面内壁上和第二端盖(I I)的端面内壁上。5.根据权利要求1所述的双气隙永磁复合电机，其特征在于:所述的永磁体总成(I)位于绕组总成(2)的内腔中，永磁体总成(I)作为转子与输出轴(4)相连且位于永磁体总成(I)和绕组总成(2)之间的调制环(3)固定设置，在绕组总成(2)通交流电后则可实现该双气隙永磁复合电机的高转速小扭矩输出。6.根据权利要求5所述的双气隙永磁复合电机，其特征在于:所述的绕组总成(2)包括定子铁芯(5)和线圈绕组(6)，线圈绕组(6)围绕在定子铁芯(5)上，定子铁芯(5)嵌置在壳体(9)的内壁上;绕组总成(2)和永磁体总成(I)之间的调制环(3)的端部固定在相对设置的第一端盖(8)的内壁上和/或第二端盖(11)的内壁上;永磁体总成(I)作为转子固定在输出轴(4)上，输出轴(4)向外依次穿过第二端盖(11)内嵌置的第二轴承(12)和第二端盖(11)且第二轴承(12)使得输出轴(4)能够相对第二端盖(I I)转动。7.根据权利要求6所述的双气隙永磁复合电机，其特征在于:所述的壳体(9)、第一端盖(8)和第二端盖(I I)合围构成该双气隙永磁复合电机的外壳，所述的壳体(9)位于第一端盖(8)和第二端盖(11)之间且壳体(9)的两端端面分别固定在第一端盖(8)的端面内壁上和第二端盖(I I)的端面内壁上。8.根据权利要求6或7所述的双气隙永磁复合电机，其特征在于:所述输出轴(4)的另一端通过第一轴承(13)固定在第一端盖(8)上且输出轴(4)能够相对第一端盖(8)转动。9.根据权利要求1所述的双气隙永磁复合电机，其特征在于:所述的永磁体总成(I)由周向均匀排布的永磁体构成;所述的调制环(3)由调磁块和支撑环构成且调磁块间隔设置在支撑环上。10.根据权利要求9所述的双气隙永磁复合电机，其特征在于:所述调制环(3)中的调磁块的数量等于永磁体总成(I)中的永磁体极对数和绕组总成(2)中的极对数之和。
【文档编号】H02K1/12GK105932799SQ201610498159
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】王向东
【申请人】江苏金陵永磁产业研究院有限公司