定子永磁式低速大转矩电机.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115021515A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210605455.0(22)申请日2022.05.30(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人禹国栋孙淑琪邹继斌徐永向肖立军张文韬邹继明(74)专利代理机构哈尔滨龙科专利代理有限公司23206专利代理师高媛(51)Int.Cl.H02K21/38(2006.01)H02K7/116(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称定子永磁式低速大转矩电机(57)摘要定子永磁式低速大转矩电机，属于电机技术领域。转子外齿圈固定装在电机轴上，内齿圈设置在转子外齿圈与定子铁心之间；定子铁心的其中一部分齿顶面上固定有永磁磁钢，剩余部分齿上缠绕有电枢绕组，永磁磁钢和电枢绕组依次交替布置；或者定子铁心每个齿上均缠绕有电枢绕组，每个齿的顶面上均固定有永磁磁钢；当电机未通电时，电机内部的磁场由对称分布的永磁磁钢产生，内齿圈与转子外齿圈同轴未啮合；当其中一相电枢绕组通电时，内齿圈移动并与转子外齿圈啮合，驱动电机轴旋转。本发明提出的定子复合调磁结构，结合机械齿轮副，使电机具有低速大转矩、高转矩密度的输出特性，实现了电机与大传动比齿轮减速器的一体化集成，可显著减小电机轴向空间。CN115021515ACN115021515A权利要求书1/1页1.一种定子永磁式低速大转矩电机，其特征在于：包括定子复合调磁结构及机械齿轮副，定子复合调磁结构包括定子铁心(1)、电枢绕组(2)和永磁磁钢(3)，机械齿轮副包括内齿圈(4)和转子外齿圈(5)；内齿圈(4)由导磁材料制成，转子外齿圈(5)由非导磁材料制成，转子外齿圈(5)固定装在电机轴上，内齿圈(4)设置在转子外齿圈(5)与定子铁心(1)之间，转子外齿圈(5)与定子铁心(1)同圆心设置；其中一部分齿(6)的顶面上均固定有永磁磁钢(3)，剩余部分齿(6)上均缠绕有电枢绕组(2)，永磁磁钢(3)和电枢绕组(2)依次交替布置；或者定子铁心(1)的内圆周面上均布设有多个齿(6)，每个齿(6)上均缠绕有电枢绕组(2)，每个齿(6)的顶面上均固定有永磁磁钢(3)；当电机未通电时，电机内部的磁场由对称分布的永磁磁钢(3)产生，此时内齿圈(4)与转子外齿圈(5)同轴未啮合；当其中一相电枢绕组(2)通电时，内齿圈(4)移动并与转子外齿圈(5)啮合，驱动电机轴旋转。2.根据权利要求1所述的定子永磁式低速大转矩电机，其特征在于：电枢绕组(2)为单层集中绕组。2CN115021515A说明书1/3页定子永磁式低速大转矩电机技术领域[0001]本发明属于电机技术领域，具体涉及一种定子永磁式低速大转矩电机。背景技术[0002]低速大转矩电机广泛应用于航空航天、国防、先进制造等高技术领域，目前主要存在永磁直驱力矩电机、“电机+精密减速器”以及磁齿轮复合电机三种结构。在很多特殊应用场合，对转矩密度提出了较高的要求。其中传统的低速永磁直驱力矩电机体积较大，在体积受限的情况下，“电机+精密减速器”结构转矩密度优势明显，但存在电机与减速器轴向连接空间大、谐波减速器柔轮寿命短等问题。而磁齿轮复合电机结构目前仍存在调磁结构复杂，转矩密度、磁力传动引起“失步”等问题。因此以上三种结构电机在应用空间受限的情况下都面临转矩密度提升的瓶颈。发明内容[0003]本发明的目的是为解决现有的低速大转矩电机转矩密度难以得到有效提升的问题，将电磁力原理与齿轮传动原理深度结合，提出一种基于电磁旋动与差速啮合的定子永磁式低速大转矩电机。[0004]本发明包括由定子铁心、电枢绕组、永磁磁钢组成的定子复合调磁结构和由内齿圈以及转子外齿圈构成的机械齿轮副部分。绕组形式为单层集中绕组，通过电枢磁动势调节电机内部磁场来控制内齿圈旋动轨迹，内齿圈为导磁材料，转子外齿圈为非导磁材料。当A、B、C三相绕组通入相位互差120°的正弦交流电时，磁通随着绕组通电顺序变化而变化，转子即可实现连续旋转运动，基于齿轮传动原理可知该结构更易得到较大的传动比，实现低速大转矩性能。[0005]本发明所提出的定子永磁式结构，结合机械齿轮副，使其具有低速大转矩、高转矩密度的输出特性，实现了电机与大传动比齿轮减速器的“一体化集成”，可显著减小电机轴向空间。[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是：[0007]定子永磁式低速大转矩电机，包括定子复合调磁结构及机械齿轮副，定子复合调磁结构包括定子铁心、电枢绕组和永磁磁钢，机械齿轮副包括内齿圈和转子外齿圈；[0008]内齿圈由导磁材料制成，转子外齿圈由非导磁材料制成，转子外齿圈固定装在电机轴上，内齿圈设置在转子外齿圈与定子铁心之间，转子外齿圈与定子铁心同圆