[发明专利]基于磁场屏蔽原理的调制环转子

说明书

技术领域

本发明涉及基于磁场屏蔽原理的调制环转子，属于永磁电机领域。

背景技术

基于磁场调制原理的无刷双转子电机具有两个转速彼此独立的转子以及转轴，可实现双轴独立驱动。它解决了以往有刷双转子电机中，由于采用电刷滑环结构导致的运行效率下降、可靠性降低而且需要经常维护问题，以及带有电枢绕组转子的发热严重和动平衡问题。因此，在电动汽车、风力发电、鱼雷推进等场合具有广阔的应用前景。

这种基于磁场调制原理的无刷双转子电机的工作原理已经在专利号为ZL201010274167.9、ZL201010274160.7、ZL 201010274156.0、ZL201010274135.9、ZL201010274669.1、ZL201010274337.3、ZL201010274329.9、ZL201010274325.0中进行了详细阐述。通过对这种电机工作原理的分析可知，能够实现这种电机工作的核心部件就是调制环转子。在理论分析上调制环转子是由导磁块和非导磁块构成，它的作用是：一方面将永磁转子的永磁磁场调制成与定子电枢磁场极对数相同的磁场，从而与定子电枢磁场作用产生转矩；另一方面将定子电枢磁场调制成与永磁转子的永磁磁场极对数相同的磁场，从而与永磁转子的永磁磁场作用产生转矩。因此，可以看出调制环转子是实现这种基于磁场调制原理的无刷双转子电机工作的关键所在。

在实际的电机结构中，导磁块是由导磁材料构成，非导磁块是由非导磁材料构成。导磁材料可以选择硅钢片、实心铁、软磁复合材料、软磁铁氧体等导磁性能好的材料；非导磁材料可以选择空气或者环氧树脂、不导磁钢等非导磁材料。而调制环转子中用目前的导磁材料所构成的导磁块在电机磁场作用下都会产生损耗，不同导磁材料产生的损耗是不同的，相同体积下由硅钢片材料构成导磁块的损耗最小，而由实心铁材料构成导磁块的损耗最大。

而在电机运行时，调制环转子要传递一定的扭矩，还要承受高速旋转的离心力以及磁场产生的磁场拉力，因此调制环转子要有很高的机械强度才能保证电机可靠运行。

因而在实际的电机运行中，就会存在这样一个矛盾问题：要么所用的导磁材料能够使调制环转子的损耗很低，但却不具备很高的机械强度使调制环转子能够承受一定的扭矩、高速旋转产生的离心力和磁场产生的磁场拉力，也就很难使这种电机进行实际工程应用；要么所用的导磁材料能够使调制环转子具有很高的机械强度，但是使调制环转子的损耗很大从而极大的降低了电机的效率，也就限制了电机的应用前景。

现有的调制环转子无法兼顾低损耗和高机械强度。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的调制环转子无法兼顾低损耗和高机械强度的问题，提供了一种基于磁场屏蔽原理的调制环转子。

本发明所述基于磁场屏蔽原理的调制环转子，它包括两个端环、n个导磁块和n个连接杆，

端环的端面上沿圆周方向均匀设置有多个通孔，端环的一个端面上均匀设置有多个螺钉孔，

两个端环平行设置，且端环的螺钉孔侧相背设置，两个端环中的通孔位置一一相对，两个端环之间设置n个导磁块，每个导磁块用个连接杆与两个端环固定在一起，

连接杆的杆身两端分别设置一个圆柱形的螺杆，连接杆的杆身嵌入在导磁块内部，位于杆身两端的螺杆分别穿出通孔，每个螺杆上均固定有螺母，所述螺母用于夹固端环和导磁块；

其中，n为正整数。

导磁块由硅钢片叠压而成，叠压方向与调制环转子的轴向平行。

连接杆的杆身采用非导磁材料或导磁材料。

还可以进一步包括绑带，绑带缠绕固定在调制环转子的外圆表面上。

还可以进一步包括环氧树脂，环氧树脂填满端环和导磁块之间的空隙。

本发明的优点：本发明中硅钢片具有导磁性能良好而且在磁场作用下的损耗小的优点，而当连杆由非导磁材料构成时，由此进入导磁块中的磁场基本不进入连杆，那么连杆中的损耗就会很小。由此可以看出，导磁性能非常好的硅钢片屏蔽了进入非导磁材料连杆中的磁场，因此即使连杆是金属材料，它的损耗也会很小，连杆采用导磁性能好的金属材料和非导磁金属材料的损耗对比如图12至图15所示。图12至图15中，在相同的电机条件下，仅是连杆的材料进行调整，可以看出：电机空载运行时，连杆采用非导磁材料时的连杆损耗约为导磁材料时的连杆损耗的1/10；电机负载运行时，连杆采用非导磁材料时的连杆损耗约为导磁材料时的连杆损耗的1/2。