[发明专利]磁性齿轮及磁性传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁性传动技术领域，更具体地说，涉及一种磁性齿轮及运用该磁性齿轮的磁性传动装置。

背景技术

机械齿轮是一种常见的用于传动的机构，其具有传动效率高、转矩密度大等优点，通过长时间的发展和改进，机械齿轮以及运用机械齿轮进行传动已经非常成熟。但机械齿轮因自身特点，存在振动、噪音较大，需要在润滑的情况下使用，需要定期维护等自身无法克服的问题。随着科技水平的进步，人们对传动系统的要求也越来越高，通过选用高性能材料、对齿形进行精加工处理以及改进润滑等措施，机械齿轮的性能有了很大的改进，但是还是未能从根本上解决这些问题。

为了解决机械齿轮存在的某些问题，磁性齿轮的得到了发展。磁性齿轮是利用磁场进行转矩传递，与机械齿轮相比具有特殊的优势，比如：

1)磁性齿轮由于输入与输出之间是非接触性的，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)磁性齿轮具有确定的峰值转矩，其自身具有过载保护能力；

4)输入与输出之间是非接触性的，这一特点使得它在有毒、有害等流体泵类驱动中具有特殊的优势；

5)磁性齿轮具有较高的传动效率；

6)磁性齿轮中永磁体直接安装在相对转动的齿轮部件的表面，不像机械齿轮那样要对齿部进行精加工和热处理，简化了生产工艺。

对于磁性齿轮来说，由于永磁体的用量很大，永磁体的成本大约占磁性齿轮总成本的50％左右，在一些需要节约成本的使用情况下，在保证转矩密度的同时，如何降低磁性齿轮的成本是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决磁性齿成本过高的问题，在不降低磁性齿轮转矩密度的情况下提供一种新的磁性齿轮，同时，提供一种具有高传动比、相对较高转矩密度的磁性传动装置，以在诸如兆瓦级风力发电机中进行传动。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

本发明的第一方面，一种磁性齿轮，其特征在于，包括：可转动的内转子和外转子，内转子的外表面和外转子的内表面分别设有间隔设置的第一组永磁体和第二组永磁体，第一组永磁体和第二组永磁体相邻两永磁体之间为导磁材料，每个永磁体的充磁方向均为沿圆周切向，每个永磁体与其一侧相邻永磁体的充磁方向相对，与其另一侧相邻永磁体的充磁方向相背，内转子和外转子对第一组永磁体和第二组永磁体进行支撑的支撑部采用不导磁材料制成。

本发明中，内转子和外转子的永磁体采用截面为矩形的永磁体，通过在内转子外表面和外转子内表面导磁材料上设置与各自永磁体相同截面形状的轴向槽，采用插入的方式装入内转子和外转子。

本发明中，内转子和外转子同轴设置，内转子和外转子之间设有调整内转子和外转子之间磁场，促进内、外转子磁场耦合的一组调磁铁芯片；内转子和外转子偏心设置，内转子和外转子之间可进行相对的摆线运动。

本发明的第二方面，一种磁性传动装置，其特征在于，包括：可转动的内转子和外转子，内转子的外表面和外转子的内表面分别设有间隔设置的第一组永磁体和第二组永磁体，第一组永磁体和第二组永磁体相邻两永磁体之间为导磁材料，每个永磁体的充磁方向均为沿圆周切向，每个永磁体与其一侧相邻永磁体的充磁方向相对，与其另一侧相邻永磁体的充磁方向相背，内转子和外转子对第一组永磁体和第二组永磁体进行支撑的支撑部采用不导磁材料制成，第三元件，与内转子和外转子作用，使得磁性传动装置在运行时，第一组永磁体和和第二组永磁体之间产生相对的摆线运动。

本发明中，固定外转子，在内转子和第三元件之间进行传动；或者固定第三元件，在内转子和外转子之间进行传动。

本发明由于内、外转子对永磁体进行支撑的支撑部采用不导磁材料，使得原本在第一组永磁体和第二组永磁体各自两侧形成的磁场，在两组永磁体相对的一侧进行了汇集而加强，提高了永磁体的利用率，在转矩密度相当的情况下，永磁体的用量减少了一半，磁性齿轮的成本降低了1/4，仅在永磁体之间设置铁芯进行导磁，其他部分均可采用硬铝或者陶瓷等非导磁结构代替，降低了磁性齿轮单位体积的重量，得到较好的结构特性；磁性传动装置通过第一组永磁体和第二组永磁体之间的摆线运动，在获得高的转矩密度的同时，可以获得一个很大的传动比。

附图说明

图1为现有磁性齿轮的结构示意图

图2为图1现有磁性齿轮的轴向结构示意图

图3为本发明内外转子同轴设置的磁性齿轮的结构示意图

图4为本发明内外转子偏心设置的磁性齿轮的结构示意图