[实用新型]一种圆筒式直线磁力齿轮

说明书

技术领域

本实用新型属于非接触式机械传动技术领域，具体涉及一种具有阻尼绕组的磁场调制圆筒式直线磁力齿轮。

背景技术

磁力齿轮是一种新型的磁力传动机械，依靠磁场耦合作用传递动力。由于不存在传统机械齿轮的啮合关系，可以避免润滑维护，具有较高的传动效率和过载自保护能力。另外，磁力齿轮不需要机械齿轮的精加工和热处理，极大地简化了加工工艺。同时，磁力齿轮的输入与输出两个机械端口没有直接接触，使得它在有毒、有害等流体泵类驱动中具有特殊的优势，已成为国内外研究热点。英国Kais.Atallah、中国江建中等人申请的磁场调制式磁力齿轮专利(US7973441B2;GB2439111A;201010118737.5)，具有力密度高，机械损耗低等特点。近年来，具有直线运动轨迹的电力传动系统应用日益广泛，英国谢菲尔德大学J.Wang、香港大学K.T.Chau等人在IEEETRANSACTIONSONAPPLIEDSUPERCONDUCTIVITY和IEEETRANSACTIONSONMAGNETICS等国际权威期刊上发表了有关直线磁力齿轮的研究成果。直线磁力齿轮因省去了将旋转运动转换为直线运动的中间转换机构，减小了装置体积，节省了系统成本，提高了传动效率，因此具有广阔的应用前景。然而，现有的直线磁力齿轮设计，主要通过谐波磁场实现动力传递，推力波动和振动噪声问题不容忽视，尤其在负载扰动过程中，影响整个电力传动系统的动态稳定性，从而限制了磁力齿轮的推广应用。

发明内容

本实用新型的目的是能够有效抑制现有磁场调制直线式磁力齿轮设计中的推力波动，从而提高磁力齿轮的动态稳定性。

本实用新型是圆筒式直线磁力齿轮，该齿轮包括三层环状体，呈双气隙结构，即内磁环9、外磁环7和一个由高导磁材料和非导磁材料组成的调磁环8，调磁环8位于内外磁环之间；内磁环9和内部背轭10构成低速动子11，外磁环7和外部背轭5构成高速动子4，且高速动子4上布置具有闭合回路的阻尼绕组6。

本实用新型与已有技术相比较，具有如下显著的创新特点：本实用新型的圆筒式直线磁力齿轮的高速动子侧布置阻尼绕组，内外磁环均采用Halbach阵列充磁结构，且高速动子的磁极数与具有磁阻效应的调磁环铁心块数的选择遵循“最小公倍数原则”，即高速动子的磁极数与具有磁阻效应的调磁环铁心块数的最小共倍数Nc=2*P1*Ns应该越大越好。同时，内磁环和外磁环的结构更加灵活，可以采用永磁体励磁或电励磁两种方案。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图；图2是图1的动子、定子轴向剖面图；图3是图2的A-A剖面图；图4是图1低速动子和高速动子的永磁体Halbach阵列充磁示意图；图5为图2的三维结构示意图；图6是本实用新型第二个实施例的结构示意图；图7是本实用新型第二个实施例的三维结构示意图；图8是本实用新型第三个实施例的结构示意图；图9是本实用新型第三个实施例的三维结构示意图；附图标记及对应名称为：电机中心轴1，端盖2，机座3，高速动子4，外部背轭5，阻尼绕组6，外磁环7，调磁环8，内磁环9，内部背轭10，低速动子11，内层气隙12，外层气隙13，低速轴14，高速轴15，定子铁心16，定子非导磁体17，外部铁心18，外部绕组19，内部铁心20，内部绕组21。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是圆筒式直线磁力齿轮，该齿轮包括三层环状体，呈双气隙结构，即内磁环9、外磁环7和一个由高导磁材料和非导磁材料组成的调磁环8，调磁环8位于内外磁环之间；内磁环9和内部背轭10构成低速动子11，外磁环7和外部背轭5构成高速动子4，且高速动子4上布置具有闭合回路的阻尼绕组6。

如图1所示，本发明的圆筒式直线磁力齿轮，内磁环由P1对极永磁体组成，且相邻永磁体极性相反；所述外磁环由P2对极永磁体组成，且相邻永磁体极性相反；所述的调磁环由Ns块铁心和Ns块非导磁材料交替组成，且P1>P2，Ns=P1+P2；所述的三层环状体，其中任意两个环状体可以作为动子，剩余一个环状体作为定子，且内外磁环均采用准Halbach阵列充磁方式。

如图6、图7、图8、图9所示，圆筒式直线磁力齿轮，内磁环由P1对极永磁体组成，且相邻永磁体极性相反；所述外磁环由外部铁心18和励磁绕组19组成，且励磁绕组为P2对极；所述的调磁环由Ns块铁心和Ns块非导磁材料交替组成，且Ns=P1+P2；所述的外磁环作为定子，内磁环和调磁环作为动子。