[發明專利]可變傳動比的磁場調制型磁齒輪

在審

• 申請號: 201710054171.6
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106787607A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 房淑華;王海濤;陽輝;林鶴云;王東;李毅搏;秦嶺
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種可變傳動比的磁場調制型磁齒輪，用于需要實現同一裝置不同傳動的運動要求的場合。

背景技術

目前，磁齒輪主要采用雙轉子結構和磁場調制結構，基于轉子永磁體極對數的不同，實現轉矩、速度的變化以及能量的傳遞。雙轉子結構類似于機械齒輪，以永磁體代替機械輪齒實現機械傳動，而磁場調制型磁齒輪是利用磁阻變換以達到變速傳動。磁場調制型磁齒輪起源于上世紀初，美國專利(專利號：1171351)公布了一種電磁磁阻齒輪，由兩個轉子和兩轉子間特殊結構的定子構成，兩個轉子通過電流產生的磁力鏈接。K.Atallah和D.Howe在文獻“A Novel High-performance Magnetic Gear”提出了一種新型的徑向同心式磁場調制型永磁齒輪拓撲結構，內轉子外表面和外轉子內表面粘貼了高性能永磁體，在內轉子和外轉子氣隙間加入磁調制環，使氣隙磁場空間諧波旋轉速度發生變化而實現變速傳動。然而，這些結構存在固有缺陷，即傳動比固定，等于兩轉子永磁體極對數之比，僅適用于單一傳動要求的運動場合。上述結構均采用內轉子外表面表貼永磁體及定子調磁環結構，在高速運動場合，機械強度及可靠性較差。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種傳動比可變的磁場調制型磁齒輪，實現傳動比可調。

技術方案：可變傳動比的磁場調制型磁齒輪，包括沿徑向由內向外設置的定子部分、內轉子調磁環部分、外轉子部分；所述定子部分和外轉子部分均由鐵心以及沿鐵心表貼永磁體周向陣列構成，所述定子部分的永磁體位于鐵心外側，所述外轉子部分的永磁體位于鐵心內側；所述定子部分和外轉子部分的永磁體均由鋁鎳鈷永磁體和釹鐵硼永磁體構成，永磁體周向陣列具體為：每兩塊相鄰充磁方向相反的釹鐵硼永磁體視為一個單元，每隔一個單元設置一塊鋁鎳鈷永磁體，相鄰的鋁鎳鈷永磁體徑向充磁方向相反；通過改變所述定子部分和外轉子部分的鋁鎳鈷永磁體的極性來調整磁齒輪傳動比。

進一步的，所述內轉子調磁環部分由沿周向均勻陣列設置的調磁塊組成，調磁塊寬度與相鄰兩調磁塊間距離相等。

進一步的，所述定子部分和外轉子部分均包括24塊表貼永磁體，其中釹鐵硼永磁體16塊，鋁鎳鈷永磁體8塊；當所述外轉子部分的24塊永磁體極性交替排列，所述定子部分以鋁鎳鈷永磁體為中心，與其兩側的兩塊釹鐵硼永磁體的3塊永磁體形成一個永磁體組，該永磁體組呈同樣極性，相鄰的永磁體組的極性相反，此時磁齒輪傳動比為3:4；當所述外轉子以鋁鎳鈷永磁體為中心，與其兩側的兩塊釹鐵硼永磁體的3塊永磁體形成一個永磁體組，該永磁體組呈同樣極性，相鄰的永磁體組的極性相反，所述定子部分的24塊永磁體極性交替排列，此時磁齒輪傳動比為1:4。

有益效果：由于采用調磁環作為內轉子，外轉子及定子采用釹鐵硼和鋁鎳鈷兩種永磁材料，這種調磁型磁齒輪具有如下有點：采用調磁塊作為內轉子，并且外轉子內表面面貼永磁體，能夠有效提高磁齒輪的結構強度，保證其運行的可靠性。通過變換鋁鎳鈷永磁體極性，磁齒輪的傳動比可以在3:4和1:4間變換，可應用于同一裝置不同傳動的運動要求的場合。

附圖說明

圖1為可變傳動比的磁場調制型磁齒輪結構示意圖；

圖2為可變傳動比的磁場調制型磁齒輪外轉子部分示意圖；

圖3為可變傳動比的磁場調制型磁齒輪內轉子調磁環部分和定子部分示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。

如圖1所示，可變傳動比的磁場調制型磁齒輪，包括沿徑向由內向外設置的定子部分III、內轉子調磁環部分II以及外轉子部分I。如圖2所示，外轉子部分I由外轉子鐵心1、外轉子鋁鎳鈷永磁體2和外轉子釹鐵硼永磁體3組成。

如圖3所示，內轉子調磁環部分由沿周向均勻陣列設置的調磁塊4組成，調磁塊4寬度與相鄰兩調磁塊4間距離相等，即調磁塊4與其間間隔所對應的圓心角相等。調磁環對定子提供的磁場進行調制，與外轉子產生的旋轉磁場共同作用，進行轉矩、速度以及能量的傳遞。定子部分III由內轉子鋁鎳鈷永磁體5、內轉子釹鐵硼永磁體6和定子鐵心7構成。

本實施中，定子部分III和外轉子部分I均由鐵心和24塊表貼永磁體周向陣列構成，定子部分的永磁體位于鐵心外側，外轉子部分的永磁體位于鐵心內側。24塊永磁體中，16塊采用釹鐵硼材料，8塊選用鋁鎳鈷材料。永磁體周向陣列具體為：每兩塊相鄰充磁方向相反的釹鐵硼永磁體視為一個單元，每隔一個單元放置一塊鋁鎳鈷永磁體，相鄰的鋁鎳鈷永磁體徑向充磁方向相反。