磁场调制式磁性齿轮

摘要

本发明公开了一种磁场调制式磁性齿轮，其特征在于：该磁性齿轮包括外定子，内转子，外定子与内转子之间形成一个环形腔，环形腔内设有调磁环，所述的外定子由外定子铁心、2N2块永磁体组成，且相邻永磁体极性相异；所述的内转子由内转子铁心、2N1块永磁体组成，且相邻永磁体极性相异，内转子与内转子输出轴连接；所述的调磁环由N1+N2块铁心块和N1+N2块非导磁块交错设置形成环状，调磁环与调磁环输出轴连接。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：增加机械强度，减小体积，优化转矩脉动。

权利要求

1.一种磁场调制式磁性齿轮，其特征在于：该磁性齿轮包括外定子，内转子，外定子与内转子之间形成一个环形腔，环形腔内设有调磁环，所述的外定子由外定子铁心、2N2块永磁体组成，且相邻永磁体极性相异；所述的内转子由内转子铁心、2N1块永磁体组成，且相邻永磁体极性相异，内转子与内转子输出轴连接；所述的调磁环由N1+N2块铁心块和N1+N2块非导磁块交错设置形成环状，调磁环与调磁环输出轴连接，内转子与调磁环之间形成内层气隙，外定子与调磁环之间形成外层气隙，内层气隙为偏心气隙，其与调磁环之间的最小气隙与最大气隙比为1/3，调磁环的铁心块和非导磁块均为梯形结构。

说明书

磁场调制式磁性齿轮

技术领域

[0001] 本发明涉及属于动力传递设备制造领域，具体涉及一种磁场调制式磁性齿轮。

背景技术

[0002] 常规结构的同心式磁性齿轮由三部分组成，内转子，调磁环和外转子，其中内转子的外表面和外转子的内表面都放置了永磁体，调磁环由一些在圆周方向均匀分布的铁磁材料构成。为了增加整体的机械强度，在铁磁体之间的空隙中一般填充非导磁的环氧树脂材料。齿轮在运行时，调磁环固定不动，用以对内、外转子永磁体所产生的磁场进行调制。通过对调磁环上铁磁体的块数以及内、外转子磁体极对数采用合适的配比，可以使得内、外转子以不同速率转动时进行稳定的转矩传递，从而实现变速传动的功能。磁性齿轮相比于机械齿轮具有以下优点：1)可以减小机械噪声和振动；2)磁性齿轮不需要润滑，因此可以减少维护，增加系统的可靠性；3)磁性齿轮具有精确的峰值转矩传递能力，当负载严重过载时，其自身具有过载保护能力；4)转矩输入端和输出端是非接触性的，这一特点在有毒、有害流体泵类驱动中具有巨大优势；5)由于实现了无接触转矩传递，减少了机械损耗，因此磁性齿轮效率较机械齿轮高；6)磁性齿轮永磁体直接安装在转子表面，不像机械齿轮那样要对齿部进行精加工和热处理工艺等工艺，加工较机械齿轮方便。但是目前同心式磁性齿轮一般采用内外转子转动，中间调磁环固定的方式，杯形转子靠单边轴承固定，机械强度不足。其次，外转子需要外加机座作为定子，增加了体积。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种磁场调制式磁性齿轮，能够改进现有同心式磁性齿轮机械强度不足，体积较大的缺陷。

[0004] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种磁场调制式磁性齿轮，其特征在于：该磁性齿轮包括外定子，内转子，外定子与内转子之间形成一个环形腔，环形腔内设有调磁环，所述的外定子由外定子铁心、2N2块永磁体组成，且相邻永磁体极性相异；所述的内转子由内转子铁心、2N1块永磁体组成，且相邻永磁体极性相异，内转子与内转子输出轴连接；所述的调磁环由N1+N2块铁心块和N1+N2块非导磁块交错设置形成环状，调磁环与调磁环输出轴连接。根据本发明的一个实施例，非导磁块为环氧块。内转子与调磁环之间形成内层气隙，外定子与调磁环之间形成外层气隙。

[0005] 本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：增加机械强度，减小体积，优化转矩脉动。内转子与调磁环之间的内层气隙为偏心气隙，调磁环铁心块为梯形的设计既增加了聚磁效果，又减小了转矩脉动；采用调磁环作为外转子的方式，省去了机座，减小了体积；调磁环和内转子采用两边轴承固定，增加了机械强度，比单边双轴承固定的结构更趋合理；内转子输出轴与调磁环输出轴之间可以实现无接触的转矩传递，调速比为N1/(N1+N2)。

附图说明

[0006] 下面结合附图和实例对本发明作详细说明：

[0007] 图1为本发明一个实施例的外定子结构示意图。

[0008] 图2为本发明一个实施例的内转子结构示意图。

[0009] 图3为本发明一个实施例的调磁环结构示意图。

[0010] 图4为本发明一个实施例的总装结构示意图。

[0011] 图5为图4中的轴向剖面图。

具体实施方式

[0012] 图中包括外定子1、内转子2、调磁环3、内转子永磁体4、内转子铁心5、内转子转轴6、外定子铁心7、外定子永磁体8、外定子前端板9、外定子后端板10、调磁环铁心块11、调磁环环氧块12、调磁环前端板13、调磁环后端板14、调磁环前轴承15、调磁环后轴承16、内转子前轴承17、内转子后轴承18。

[0013] 如图1所示，外定子1包括外定子铁心7，外定子铁心7内设有2N2(N2＞＝1)块外定子永磁体8，且相邻永磁体极性相异，外定子通过外定子前端盖9与外定子后端盖10压紧固定。如图2所示，内转子2包括内转子铁心4、内转子铁心4外设有2N1(N1＞＝1)块内转子永磁体5组成，且相邻永磁体极性相异，内转子2压装在内转子输出轴6上，且通过内转子前轴承17和内转子后轴承18安装在调磁环上。如图3所示，调磁环3轴向两端分别设有调磁环前端板13、调磁环后端板14。如图4和图5所示，外定子1与内转子2之间形成一个环形腔，其内安置一个调磁环3，调磁环3由N1+N2块铁心块11和N1+N2块环氧块12交错设置形成环状，调磁环3轴向两端通过调磁环前端板13、调磁环后端板14、调磁环前轴承15和调磁环后轴承16安装在外定子1上，其中一端延伸出去作为调磁环输出轴。

[0014] 内转子与调磁环之间形成内层气隙19，外定子与调磁环之间形成外层气隙20。内层气隙为偏心气隙，其与调磁环之间的最小气隙与最大气隙比为1/3。铁心块11和环氧块12均为梯形，既增加了聚磁效果，又减小了转矩脉动。