[發明專利]一種非均勻氣隙的高轉矩密度磁力齒輪

在審

• 申請號: 201910181904.1
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109889016A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 井立兵;陳俊霖;黃章仚;龔俊
• 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

一種非均勻氣隙的高轉矩密度磁力齒輪，由內至外依次包括內轉子、調磁環及外轉子，所述調磁環與內轉子及外轉子之間均設有氣隙，所述內轉子包括內軛鐵和內轉子永磁體，所述內轉子永磁體的外側邊緣為波浪形結構。本發明提供一種非均勻氣隙的高轉矩密度磁力齒輪，其目的在于通過改進永磁體的結構與充磁方式，實現增加轉矩密度、降低轉矩脈動，提高永磁體利用率。

技術領域

本發明屬于磁力傳動技術領域，更具體地，涉及一種非均勻氣隙的高轉矩密度磁力齒輪。

背景技術

早在20世紀初就有學者提出了磁力齒輪的概念并申請了專利。早期磁力齒輪結構類似于機械齒輪，由于拓撲結構單一，永磁體利用率低導致轉矩密度遠不及機械齒 輪，因此磁力齒輪并未收到太多關注。直到21世紀初，K Atallah，D Howe教授提 出了磁場調制式磁力齒輪，該模型內、外轉子極對數分別為4對極和22對極，傳動 比為5.5:1，通過試驗測得該樣機的轉矩密度為100kN·m/m3，遠遠超過傳統磁力齒 輪，在傳動過程中所有永磁體均參與轉矩傳遞，轉矩密度高且永磁體利用率高；與傳 統機械齒輪相比，具有無接觸、低噪聲、無需潤滑和自動過載保護等優勢。

隨著磁場調制型磁力齒輪的研究不斷深入，各種不同結構的磁力齒輪相繼被研究出來，直線式、聚磁式和軸向式磁力齒輪相繼問世。但是也存在一些缺陷，如轉矩波 動大、永磁體用量大、轉矩密度有待進一步提高。非均勻氣隙的高轉矩密度磁力齒輪 外轉子永磁體為簡化的Halbach陣列內轉子分段偏心正弦充磁，能夠減少磁力齒輪在 傳動過程中從動齒輪的轉速波動，增加輸出轉矩密度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種非均勻氣隙的高轉矩密度磁力齒輪，其目的在于通過改進永磁體的結構與充磁方式，實現增加轉矩密度、降低轉矩脈動，提高 永磁體利用率。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種非均勻氣隙的高轉矩密度磁力齒輪，由內至外依次包括內轉子、調磁環及外轉子，所述調磁環與內轉子及外 轉子之間均設有氣隙，所述內轉子包括內軛鐵和內轉子永磁體，所述內轉子永磁體的 外側邊緣為波浪形結構。

優選的，所述內轉子永磁體包括8個內磁極，8個內磁極構成一個環形，形成4 對極，每個內磁極包括中間永磁體、左永磁體及右永磁體。

優選的，所述調磁環包括交錯設置的調磁鐵塊及非導磁材料。

優選的，所述外轉子包括外轉子永磁體及外軛鐵。

優選的，所述外軛鐵由多個硅鋼片疊壓而成。

優選的，所述中間永磁體采用徑向充磁，所述左永磁體與右永磁體分別為中間永磁體的徑向順時針偏移角度α與-α。

優選的，中間永磁體交錯采用徑向向內充磁與徑向向外充磁。

優選的，根據權利要求4所述一種非均勻氣隙的高轉矩密度磁力齒輪，其特征在于：所述外轉子永磁體采用Halbach陣列。

優選的，所述外轉子永磁體包括17個對極，每個對極包括4個永磁體，4個永 磁體的充磁方向按90°順時針依次旋轉。

優選的，所述內轉子、調磁環及外轉子均可自由轉動。

本發明提供一種非均勻氣隙的高轉矩密度磁力齒輪，與現有技術對比能夠取得下列有益效果：

(1)本發明提供的非均勻氣隙的高轉矩密度的磁場調制型磁力齒輪，相比于現 有的磁場調制型磁力齒輪結構，本發明外轉子永磁體結構為Halbach陣列，利用了 Halbach混合極化磁場諧波含量少的優點，在低轉矩波動的情況下實現了較高的轉矩 密度；