一種多端口能量轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】一種多端口能量轉(zhuǎn)換裝置包括由低速側(cè)轉(zhuǎn)子軛（1）和位于低速側(cè)轉(zhuǎn)子軛（1）內(nèi)測(cè)的低速側(cè)永磁體（2）組成的低速側(cè)轉(zhuǎn)子，高速側(cè)轉(zhuǎn)子軛（6）和位于高速側(cè)轉(zhuǎn)子軛（6）內(nèi)側(cè)的高速側(cè)永磁體（5）組成的高速側(cè)轉(zhuǎn)子，以及由電樞繞組（4）和位于電樞繞組（4）兩側(cè)的調(diào)磁鐵塊（3）組成的調(diào)磁機(jī)構(gòu)；低速側(cè)轉(zhuǎn)子和高速側(cè)轉(zhuǎn)子分別位于調(diào)磁機(jī)構(gòu)兩側(cè)，與調(diào)磁機(jī)構(gòu)之間留有空氣間隙，且與調(diào)磁機(jī)構(gòu)同軸；低速側(cè)轉(zhuǎn)子和高速側(cè)轉(zhuǎn)子分別連接低速轉(zhuǎn)軸和高速轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸可自由旋轉(zhuǎn)。該轉(zhuǎn)換裝置具有兩個(gè)機(jī)械端口和一個(gè)電氣端口，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能之間的多方向多輸出轉(zhuǎn)換。
【專利說(shuō)明】一種多端口能量轉(zhuǎn)換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，適用于非接觸式變速驅(qū)動(dòng)、多向能量轉(zhuǎn)換等場(chǎng)合，屬于特種電磁裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種速度轉(zhuǎn)換裝置，機(jī)械齒輪在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防、航空、航天等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。但是，機(jī)械齒輪存在著諸如噪音大、維護(hù)多、壽命短、不隔離等問(wèn)題。永磁齒輪是一種非接觸式的傳動(dòng)裝置，具有可靠性好、傳動(dòng)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)，無(wú)摩擦能耗、無(wú)需潤(rùn)滑、無(wú)油污，輸入與輸出隔離，自動(dòng)過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。因此，在眾多領(lǐng)域可由永磁齒輪可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械齒輪，以減小維護(hù)工作量、降低噪音、污染、以及出現(xiàn)問(wèn)題和故障的概率。
[0003]盡管永磁齒輪能較好地實(shí)現(xiàn)速度轉(zhuǎn)換，但其所能傳遞的轉(zhuǎn)矩密度較小、效率較低，這一問(wèn)題使永磁齒輪的應(yīng)用受到了限制，進(jìn)而促使人們不斷改進(jìn)傳統(tǒng)永磁齒輪的基本結(jié)構(gòu)。近期，基于磁場(chǎng)調(diào)制原理的永磁齒輪拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)問(wèn)世，大大提升了永磁齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩和效率?；诖艌?chǎng)調(diào)制原理的永磁齒輪與傳統(tǒng)永磁齒輪的區(qū)別在于兩個(gè)動(dòng)子間加入了調(diào)磁機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了氣隙磁場(chǎng)的調(diào)制，增加了能量轉(zhuǎn)換效率。這種結(jié)構(gòu)的永磁齒輪在電氣化飛機(jī)引擎、船舶電力推進(jìn)和風(fēng)力發(fā)電等場(chǎng)合有著巨大的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。
[0004]現(xiàn)有基于磁場(chǎng)調(diào)制原理的永磁齒輪只能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能到機(jī)械能的傳遞，能量轉(zhuǎn)換模式單一。拓展永磁齒輪的能量轉(zhuǎn)換模式是一種極具挑戰(zhàn)性的工作，具有實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。例如，風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域一直追求變速恒頻并網(wǎng)運(yùn)行，通過(guò)使用具有調(diào)速功能的永磁齒輪則可在變風(fēng)速下滿足這一要 求；另外，遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí)風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域要棄風(fēng)運(yùn)行以保證機(jī)組安全，通過(guò)使用具有多能量轉(zhuǎn)換模式的永磁齒輪即可保證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，還可以將多余機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能從另外的電氣端口對(duì)外輸出，豐富了系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換模式，提高了風(fēng)能的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的目的是提出一種多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，旨在通過(guò)將永磁齒輪和電機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效組合，實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換及速度和功率控制。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置包括由低速側(cè)轉(zhuǎn)子軛和位于低速側(cè)轉(zhuǎn)子軛內(nèi)測(cè)的低速側(cè)永磁體組成的低速側(cè)轉(zhuǎn)子，高速側(cè)轉(zhuǎn)子軛和位于高速側(cè)轉(zhuǎn)子軛內(nèi)測(cè)的高速側(cè)永磁體組成的高速側(cè)轉(zhuǎn)子，以及由電樞繞組和位于電樞繞組兩側(cè)的調(diào)磁鐵塊組成的調(diào)磁機(jī)構(gòu)；低速側(cè)轉(zhuǎn)子和高速側(cè)轉(zhuǎn)子分別位于調(diào)磁機(jī)構(gòu)兩側(cè)，與調(diào)磁機(jī)構(gòu)之間留有空氣間隙，且與調(diào)磁機(jī)構(gòu)同軸；低速側(cè)轉(zhuǎn)子和高速側(cè)轉(zhuǎn)子分別連接低速轉(zhuǎn)軸和高速轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸可自由旋轉(zhuǎn)。
[0007]所述的調(diào)磁鐵塊的數(shù)量Z、高速側(cè)轉(zhuǎn)子永磁體極對(duì)數(shù)Ph和低速側(cè)轉(zhuǎn)子永磁體極對(duì)數(shù)P1三者滿足Z=PdP1。
[0008]低速側(cè)轉(zhuǎn)子、高速側(cè)轉(zhuǎn)子以及調(diào)磁機(jī)構(gòu)的工作轉(zhuǎn)速滿足Pini+Phnh = Zns，其中:?為低速側(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、nh為高速側(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、ns為調(diào)磁裝置的轉(zhuǎn)速。
[0009]當(dāng)調(diào)磁機(jī)構(gòu)固定時(shí),轉(zhuǎn)速ns為零,此時(shí)高低速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比G滿足
【權(quán)利要求】
1.一種多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該裝置包括由低速側(cè)轉(zhuǎn)子軛(I)和位于低速側(cè)轉(zhuǎn)子軛(I)內(nèi)側(cè)的低速側(cè)永磁體(2 )組成的低速側(cè)轉(zhuǎn)子，高速側(cè)轉(zhuǎn)子軛(6 )和位于高速側(cè)轉(zhuǎn)子軛(6)內(nèi)側(cè)的高速側(cè)永磁體(5)組成的高速側(cè)轉(zhuǎn)子，以及由電樞繞組(4)和位于電樞繞組(4)兩側(cè)的調(diào)磁鐵塊(3)組成的調(diào)磁機(jī)構(gòu)；低速側(cè)轉(zhuǎn)子和高速側(cè)轉(zhuǎn)子分別位于調(diào)磁機(jī)構(gòu)兩側(cè)，與調(diào)磁機(jī)構(gòu)之間留有空氣間隙，且與調(diào)磁機(jī)構(gòu)同軸；低速側(cè)轉(zhuǎn)子和高速側(cè)轉(zhuǎn)子分別連接低速轉(zhuǎn)軸和高速轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸可自由旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述的調(diào)磁鐵塊(3)的數(shù)量Z、高速側(cè)轉(zhuǎn)子永磁體(5 )極對(duì)數(shù)Ph和低速側(cè)轉(zhuǎn)子永磁體(2 )極對(duì)數(shù)P1三者滿足Z=PdP1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:低速側(cè)轉(zhuǎn)子、高速側(cè)轉(zhuǎn)子以及調(diào)磁機(jī)構(gòu)的工作轉(zhuǎn)速滿足P1IidPhIih = Zns，其中:?為低速側(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、nh為高速側(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、ns為調(diào)磁裝置的轉(zhuǎn)速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:當(dāng)調(diào)磁機(jī)構(gòu)固定時(shí)，轉(zhuǎn)速ns為零，此時(shí)高低速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比G滿足
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:高速側(cè)轉(zhuǎn)子軛(6)、調(diào)磁鐵塊(3)和低速側(cè)轉(zhuǎn)子軛(I)由導(dǎo)磁材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:位于電樞繞組(4)同一側(cè)相鄰的調(diào)磁鐵塊(3 )之間為空氣隙或填充非導(dǎo)磁材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:低速側(cè)轉(zhuǎn)子永磁體(2)采用表面粘貼式或內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)固定在低速側(cè)轉(zhuǎn)子軛(I)上；高速側(cè)轉(zhuǎn)子永磁體(5)采用表面粘貼式或內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)固定在高速側(cè)轉(zhuǎn)子軛(6)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:固定在調(diào)磁機(jī)構(gòu)上的電樞繞組(4)為單相繞組或多相繞組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:固定在調(diào)磁機(jī)構(gòu)上的電樞繞組(4)為雙層繞組或單層繞組。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端口能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:高速側(cè)轉(zhuǎn)子永磁體(5)和低速側(cè)轉(zhuǎn)子永磁體(2)采用軸向充磁。
【文檔編號(hào)】H02K57/00GK103441651SQ201310395697
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】付興賀, 李紅艷, 林明耀 申請(qǐng)人:東南大學(xué)