[实用新型]外转子聚磁式磁齿轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种外转子聚磁式磁性齿轮，适用于非接触式变速驱动场合，本实用新型涉及电机、机械领域。

背景技术

工业应用中，很多需要变速驱动的场合，通常利用体积庞大的齿轮箱等机械装置来实现。大量机械装置的使用将不可避免地带来噪声、震动、摩擦损耗以及定期维护等问题，并将明显增加系统的复杂性、体积和重量。此外，机械齿轮不具备过载自保护能力，当传递转矩超过其齿轮承受能力时，容易发生安全事故。

相比而言，磁齿轮是一种非接触式传动装置，不存在噪声、震动、摩擦损耗以及润滑等问题，而且能够实现输入与输出之间的物理隔离，具备过载自保护能力，安全可靠性较高。转矩传递能力一直是磁齿轮的重要性能指标，长期以来，永磁材料性能及磁路拓扑结构的限制导致磁齿轮的转矩传递能力一直较低。2001年，随着一种表面贴装式同轴磁齿轮结构的提出，磁齿轮的转矩传递能力得到了极大的提高，因此，磁齿轮再次成为国内外学者的研究热点。然而，传统的表面贴装式同轴磁齿轮在转矩传递能力、转子机械应力及加工制造难易度等方面仍有可改善的空间。因此，研究高转矩传递能力的新型磁齿轮拓扑结构具有重要的理论意义和实用工程价值。

发明内容

技术问题：本实用新型针对传统表面贴装式同轴磁齿轮的缺点，提出了一种外转子聚磁式磁齿轮，目的在于提高磁齿轮的转矩传递能力，且方便加工制造。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提出一种外转子聚磁式磁齿轮，该磁齿轮为轴向结构，其截面由外至内依次包括磁齿轮外转子、调磁环和磁齿轮内转子，所述磁齿轮外转子、调磁环和磁齿轮内转子同轴心且相互独立，磁齿轮外转子和调磁环之间设有外气隙，调磁环和磁齿轮内转子之间设有内气隙，磁齿轮外转子和磁齿轮内转子自由旋转，分别连接驱动或被驱动部件进行转矩传递，中间的调磁环处于静止状态，在轴向两端将其固定；

所述磁齿轮外转子包括外转子铁心、嵌入外转子铁心的外转子永磁体，外转子铁心和外转子永磁体组成一个整体；

所述调磁环包括调磁环非导磁块和调磁环导磁块，调磁环非导磁块和调磁环导磁块交错设置且相互连接在一起组成调磁环；

所述磁齿轮内转子包括内转子铁心、贴于内转子铁心表面的内转子永磁体。

优选的，该磁齿轮外转子采用铁心内嵌外转子永磁体结构，外转子永磁体沿圆周切向充磁，且相邻外转子永磁体充磁方向相反，构成聚磁式N-S结构，相邻外转子永磁体之间的铁心用于提供磁通通路。

优选的，所述的外转子铁心、调磁环导磁块、内转子铁心由导磁材料构成。

优选的，导磁材料是硅钢叠片。

优选的，所述的调磁环非导磁块由非导磁材料构成。

优选的，非导磁材料为环氧树脂。

优选的，所述的外转子永磁体和内转子永磁体由永磁材料制成。

优选的，永磁材料为稀土钕铁硼。

有益效果：

1)        与传统表面贴装式同轴磁齿轮相比，本实用新型将外转子永磁体嵌入外转子铁心中，提出了一种聚磁式结构，该结构有助于提高外气隙的气隙磁密，从而有效改善磁齿轮的转矩传递能力；

2)        这种外转子结构上的改变，在提高转矩传递能力的同时，并没有增加转矩纹波幅值，能够保证转矩传递的稳定性；

3)        外转子聚磁式结构与传统表面贴装式结构相比，在加工制造方面，更易于实现，有利于降低加工制造成本。

附图说明

图1—外转子聚磁式磁齿轮截面结构；

图2—传统表面贴装式磁齿轮截面结构；

图3—聚磁式磁极局部磁路分布示意图；

图4—表贴式磁极局部磁路分布示意图；

图中：外转子铁心1，外转子永磁体2，外气隙3，调磁环非导磁块4，调磁环导磁块5，内气隙6，内转子铁心7，内转子永磁体8。

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型进行说明。

本实用新型提供的外转子聚磁式磁齿轮是一种非接触式传动装置，可用于变速驱动场合，具有转矩密度高的特点，其结构包括磁齿轮外转子，调磁环和磁齿轮内转子，磁齿轮外转子包括外转子铁心、嵌入外转子铁心的长方体形永磁体；调磁环包括调磁环非导磁块、调磁环导磁块；磁齿轮内转子包括内转子铁心、贴于内转子铁心表面的永磁体；在磁齿轮外转子和调磁环之间设有外气隙；在调磁环和磁齿轮内转子之间设有内气隙。