[发明专利]一种增速型直线磁齿轮永磁复合电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种增速型直线磁齿轮永磁复合电机，也用于直驱式波浪发电系统。

背景技术

可再生能源开发利用过程中，波浪能前景光明，但是技术还不成熟。一个主要问题是缺少高效利用波浪能的发电机。旋转型发电系统不可避免地需要复杂的机械装置，比如水轮机或液压泵，将直线往复式的波浪运动转变为旋转运动，因此旋转电机有以下一些问题：常规维护、低效率、低功率密度、高成本。直线型发电系统利用直线电机直接利用波浪运动，去除了庞大的直线——旋转传动装置和由此产生的功率损耗。但是，波浪运动速度低，直驱式直线发电机需要采用低速设计，这样极大降低它的功率密度。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种增速型直线磁齿轮永磁复合电机，将直线磁齿轮和直线永磁发电机进行耦合形成，可以用于直驱式海浪能收集系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种增速型直线磁齿轮永磁复合电机，包括直线磁齿轮和直线永磁同步电机两部分，二者采用沿长度方向连接并串联耦合；

所述直线磁齿轮部分包括磁齿轮定子、调磁片和磁齿轮高速动子；磁齿轮定子包括磁齿轮定子铁心，在磁齿轮定子铁心的齿槽内嵌入有磁齿轮定子永磁体；调磁片包括沿长度方向交错间隔排列的调磁片非导磁体和调磁片导磁体；磁齿轮高速动子包括磁齿轮高速动子铁心，在磁齿轮高速动子铁心的齿槽内上嵌入有磁齿轮高速动子永磁体；调磁片设置在磁齿轮定子和磁齿轮高速动子之间，磁齿轮定子和调磁片之间形成第一气隙，调磁片和磁齿轮高速动子之间形成第二气隙；

所述直线永磁同步电机包括直线永磁电机初级和直线永磁电机次级；直线永磁电机初级包括初级铁心，在初级铁心的线槽内缠绕有初级绕组；直线永磁电机次级包括次级铁心，在次级铁心的齿槽内嵌入有次级永磁体；直线永磁电机初级和直线永磁电机次级相对设置，直线永磁电机初级和直线永磁电机次级之间形成第三气隙；

所述磁齿轮定子铁心和初级铁心串联耦合，并保持相互固定；据此，可以设计磁齿轮定子铁心和初级铁心为一体结构。

本发明中，各永磁体均均匀嵌入在对应的铁心中，

优选的，所述次级铁心和磁齿轮高速动子铁心连接为一体，作为共同运动部件；当然，还可将次级铁心和磁齿轮高速动子铁心设计为一体结构。

优选的，所述磁齿轮定子永磁体、磁齿轮高速动子永磁体和次级永磁体均采用Halbach充磁方式，使第一气隙、第二气隙和第三气隙所形成的气隙磁场沿长度方向成正弦分布。

优选的，所述调磁片包括由导磁片材叠压形成基块，垂直于长度方向、在基块上均匀间隔设置有凹槽，调磁片非导磁体设置在凹槽内，相邻调磁片非导磁体之间的基块部分形成调磁片导磁体；调磁片非导磁体的材料为环氧树脂或聚甲醛。

优选的，所述初级绕组采用分布式绕组。

优选的，所述磁齿轮定子铁心、初级铁心和次级铁心均由普通硅钢片材料制成。

优选的，该增速型直线磁齿轮永磁复合电机为单侧平板式结构，即磁齿轮定子、调磁片、磁齿轮高速动子、直线永磁电机初级和直线永磁电机次级均为平板状结构。

优选的，该增速型直线磁齿轮永磁复合电机为双侧平板式结构，即包括面对面对称设置的两组直线磁齿轮和直线永磁同步电机，且磁齿轮定子、调磁片、磁齿轮高速动子、直线永磁电机初级和直线永磁电机次级均为平板状结构。

优选的，该增速型直线磁齿轮永磁复合电机为圆筒式结构，即磁齿轮定子、调磁片、磁齿轮高速动子、直线永磁电机初级和直线永磁电机次级均为圆筒状结构。

有益效果：本发明提供的增速型直线磁齿轮永磁复合电机，相对于现有技术，具有如下优势：1、永磁齿轮具有非接触性的特点，具有无机械磨损、低噪音、活动部件之间物理绝缘和固有的过负载保护等优势；2、通过磁场切换，实现从低速直线运动到高速直线运动的转换，克服了由于波浪本身速度较低所造成的电机速度和功率密度较低的缺点，减小了系统整体的体积；3、和用于直驱海浪发电的传统低速直线永磁同步电机相比，增速型直线磁齿轮永磁复合电机具有低成本、高效率、高功率密度的优势；4、永磁体内嵌在动子铁心中，运动过程中不会发生受力脱落现象，提高了机械可靠性，同时简化了制造工艺，保证了永磁体不会发生安装偏差。

附图说明

图1为单侧平板式增速型直线磁齿轮永磁复合电机剖面图；

图2为双侧平板式、圆筒式增速型直线磁齿轮永磁复合电机剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。