[發明專利]一種多磁路高性能場調制磁力齒輪

在審

• 申請號: 202211714251.7
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115864777A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 王均剛;余才富;張斌;墨蕊娜
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 何世磊

本發明公開了一種多磁路高性能場調制磁力齒輪，包括高速轉子、內調磁環、外調磁環以及低速轉子，本發明在軸向方向和橫向方向形成多磁通回路，可以有效利用漏磁和抗磁飽和效應，本發明通過改變永磁體、轉子鐵軛和調磁環的拓撲結構，基于磁場調制原理，并匹配高低速轉子永磁體的充磁方式，使其同時具有軸向與橫向兩種磁通路徑，并且軸向充磁永磁體與徑向充磁永磁體選擇不同的磁極對數比，使得軸向永磁體的磁極對數所產生的基波轉為徑向永磁體磁極對數的有用諧波，達到諧波二次利用的效果，實現了抑制諧波漏磁的目的。本發明可以實現漏磁的抑制，減小磁飽和效應的影響，提高永磁體的利用率，提升轉矩能力，增大轉矩密度，提高傳動穩定性。

技術領域

本發明涉及磁力傳動技術領域，特別是涉及一種多磁路高性能場調制磁力齒輪。

背景技術

齒輪作為一種變速傳動和傳遞轉矩的裝置，被廣泛應用于各種機械設備當中，如應用于風力發電機組的增速齒輪箱以及電機驅動系統的減速齒輪箱。但由于機械齒輪是通過機械齒輪相互嚙合進行轉矩傳遞，存在摩擦損耗、振動大、噪聲大等缺陷。

與傳統齒輪相比，磁力齒輪利用磁場產生有效諧波耦合實現轉矩的傳遞，場調制式磁力齒輪具有轉矩大、無摩擦、振動噪聲低、可靠性高等優點，能有效地解決機械齒輪存在的固有缺陷。隨著對磁力齒輪的不斷研究，各種不同結構的磁力齒輪不斷涌出，如徑向式、軸向式、橫向式磁力齒輪。但是現有的磁力齒輪依舊存在一些問題，如永磁體利用率低、轉矩密度小、轉矩能力弱、轉矩波動大，漏磁嚴重、存在磁飽和效應等問題，不能夠應用于大型化磁力傳動領域和精密傳動領域，以上原因在某種程度上限制了磁力齒輪的應用。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明公開了一種多磁路高性能場調制磁力齒輪，包括高速轉子、內調磁環、外調磁環以及低速轉子，在高速轉子與內調磁環之間、低速轉子與內調磁環之間分別設有軸向氣隙，高速轉子與外調磁環之間、低速轉子與外調磁環之間分別設有徑向氣隙。本發明通過改變永磁體、轉子鐵軛和調磁環的拓撲結構，基于磁場調制原理，并匹配高低速轉子永磁體的充磁方式，使其同時具有軸向與橫向兩種磁通路徑，并且軸向充磁永磁體與徑向充磁永磁體選擇不同的磁極對數比，使得軸向永磁體的磁極對數所產生的基波轉為徑向永磁體磁極對數的有用諧波，達到諧波二次利用的效果，實現了抑制諧波漏磁的目的；磁力齒輪具有軸向和橫向兩個磁通路徑，磁通量是軸向和橫向引導的，可以在不降低永磁產生的總通量的情況下降低磁飽和效應的影響，達到了抗磁飽和效應的作用。由于多磁路共存和諧波的調制利用，本發明可以實現漏磁的抑制，減小磁飽和效應的影響，提高永磁體的利用率，提升轉矩能力，增大轉矩密度，提高傳動穩定性，特別適合大型風電磁力齒輪傳動領域，降低風電增速箱的故障率。

一種多磁路高性能場調制磁力齒輪，包括高速轉子、內調磁環、外調磁環以及低速轉子，在高速轉子與內調磁環之間、低速轉子與內調磁環之間分別設有軸向氣隙，高速轉子與外調磁環之間、低速轉子與外調磁環之間分別設有徑向氣隙；

所述高速轉子包括高速轉子鐵軛和貼附于高速轉子鐵軛內側的第一永磁體以及在高速轉子鐵軛的圓周方向嵌入的第二永磁體；所述低速轉子包括低速轉子鐵軛和貼附于第二鐵軛內側的第三永磁體以及在低速轉子鐵軛的圓周方向嵌入的第四永磁體，所述內調磁環和所述外調磁環分別用于調制軸向磁通和橫向磁通。

上述多磁路高性能場調制磁力齒輪，其中，所述第一永磁體和所述第三永磁體均采用軸向充磁，相鄰的第一永磁體之間充磁方向相反，相鄰的第三永磁體之間充磁方向相反；

所述第二永磁體采用徑向充磁，相鄰的第二永磁體之間充磁方向相反，所述第四永磁體采用徑向充磁，相鄰的第四永磁體之間充磁方向相同，達到多磁路的效果，從而實現增大輸出轉矩的功能。

上述多磁路高性能場調制磁力齒輪，其中，相鄰的第二永磁體之間間隔9°，相鄰的第四永磁體充磁之間間隔5°。