[實用新型]一種新型磁齒輪裝置

有效

• 申請號: 201720629236.0
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN206807260U
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 井立兵;張廷;林穎;成佳;柳霖;羅正豪;高起興
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本實用新型涉及磁齒輪技術領域，特別是一種低轉矩脈動開關磁阻電機。

背景技術

機械齒輪作為一種主要的傳動方式并廣泛應用于各種生產設備中，主要依靠主動輪和從動輪間的嚙合實現有接觸傳動。它具有運行穩定、效率高等優點，但由于接觸式傳動，因此在有重負載的情況下，齒輪間相互擠壓、摩擦所產生的齒輪變形、過載折斷所導致齒輪失效等問題不可避免。磁齒輪利用磁場調制原理產生轉矩和力，能夠有效避免機械齒輪摩擦、潤滑等問題，并具有傳遞轉矩密度大，振動噪聲小，無損耗以及自動過載保護等優點?；诖琵X輪的優點，將磁齒輪與復合電機相結合，形成磁齒輪復合電機。該復合電機在風力發電、電機驅動、船艦等領域具有廣闊的應用前景。早期受永磁材料性能的影響，磁齒輪轉矩密度并不理想，在實際工程領域中磁齒輪的應用受到一定限制。近年來，隨著稀土永磁材料銣鐵硼的出現，進而促進了磁齒輪的快速發展。國內外學者針對磁齒輪結構優化、永磁體磁化方向、磁場特性、轉矩特點、傳遞效率等方面也進行了廣泛的研究。大多數學者的研究主要集中在永磁體充磁方式和排布上，故而有內轉子永磁體內嵌式、外轉子永磁體表面嵌入式和表貼式的磁極排布方式。永磁體的充磁方式也由單一的徑向充磁發展到具有自動屏蔽磁化特性的Halbach陣列充磁。目前，針對提高磁齒輪轉矩密度的研究受到越來越多學者的關注。

傳統磁齒輪內外轉子永磁體形狀和充磁方式較為單一，一般采用圓環狀的永磁體并徑向充磁。這種永磁體形狀簡單，充磁方式也易實現，但相鄰兩磁極間的端部漏磁現象較為嚴重，導致內外轉子鐵芯體積較大。而Halbach陣列充磁可以削弱永磁體一側磁場強度，使得另一側磁場強度增強。在本實用新型中內轉子永磁體采用三角形和扇形交錯排列，這種形狀可以在一定程度上減小相鄰永磁體間的漏磁，提高氣隙磁密。傳統調磁環采用硅鋼和非導體交替排列，在本實用新型中將非導體改為具有激磁效應的永磁體排列。永磁體均采用Halbach陣列充磁，在不改變磁齒輪體積的前提下，提高了磁齒輪的轉矩密度。通過構建新型內轉子充磁的磁齒輪模型，利用ansoft軟件對模型進行剖分求解，計算結果直觀且準確度較高。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種增大轉矩密度的新型內轉子充磁的磁齒輪裝置。

為了解決上述技術問題，本實用新型提出以下技術方案：一種新型磁齒輪裝置，它包括內轉子，所述內轉子包括內轉子鐵芯和內轉子永磁體，所述內轉子永磁體的外部套裝有調磁環，所述調磁環和內轉子永磁體之間設置有內層氣隙，所述調磁環的外部套裝有外轉子；所述外轉子包括外轉子永磁體和外轉子鐵芯，所述外轉子永磁體套裝在調磁環的外部，所述外轉子鐵芯套裝在外轉子永磁體的外部；所述調磁環和外轉子永磁體之間設置有外層氣隙。

所述調磁環由硅鋼和激磁永磁體交錯排列組成。

所述內轉子永磁體采用三角形和扇形交錯排列。

所述內轉子永磁體和外轉子永磁體均采用兩段一級的Halbach陣列充磁。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型改進了調磁環以及內外轉子永磁體的充磁方式，內外轉子永磁體均采用兩段一極的Halbach陣列充磁，這種充磁方式使得內外層氣隙磁密幅值更高，并且波形更接近正弦，諧波含量更少。

2、調磁環不同于傳統的硅鋼和非導磁材料間隔排列，在本實用新型中采用具有激磁效應的永磁體和硅鋼交錯排列連接在一起形成調磁環，這種調磁環不僅起到調制內外轉子永磁體產生的磁場，而且能產生額外的轉矩，使得同等體積的磁齒輪能產生更大傳遞轉矩。

3、內轉子采用不同于傳統圓環狀永磁體，在本實用新型中采用三角形和扇形的永磁體交替排列，利用ansoft軟件對內外層氣隙磁密和內外轉子的靜態、動態轉矩進行計算，并和傳統磁齒輪進行比較，本實用新型磁齒輪在氣隙磁密和轉矩幅值上都有很大的提高，適用于低速高轉矩的場合。

4、由于Halbach陣列具有自動屏蔽磁化特性，將內轉子磁體的外側磁場和外轉子磁體的內側磁場強度加強，意味著內、外轉子磁場的耦合更為強烈，磁齒輪的工作轉矩峰值得到提升，而將內轉子磁體的內側磁場和外轉子磁體的外側磁場強度減弱，因此可以在很大程度上減小內、外轉子鐵芯厚度，從而節省鐵芯用量、減小磁齒輪裝置的體積和重量。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型磁齒輪的結構示意圖。

圖2為本實用新型磁齒輪內轉子靜態轉矩比較圖。

圖3為本實用新型磁齒輪外轉子靜態轉矩比較圖。