[发明专利]双永磁内置聚磁式磁齿轮

说明书

技术领域

本发明涉及双永磁内置聚磁式磁齿轮，应用于非接触式变速驱动场合及对转矩及速度传递有较高要求的运动场合。

背景技术

目前，磁齿轮多采用磁场调制结构，利用磁阻变换以达到变速传动，具有无接触、无摩擦损耗的特点，并且提高了永磁体利用率及机构的转矩密度。美国专利(专利号：1171351)公布了一种电磁磁阻齿轮，由两个转子和两转子间特殊结构的定子构成，两个转子通过电流产生的磁力链接。在此基础上，为了能够进一步探索磁齿轮的应用价值，P.Rasmussen在“Development of a high performance magnetic gear”中提出了一种内转子采用内置切向式磁路结构的磁场调制型永磁齿轮，其性能接近并超过一些机械齿轮。相比较内转子磁路结构，采用内置切向式磁路结构外转子的磁场调制型磁齿轮，可以提高转矩密度，并减小了转矩波动。然而，传统的表贴式磁场调制型磁齿轮、采用内置切向式磁路结构内外转子的磁场调制型磁齿轮，在转矩传递能力、功率密度提升等方面仍有可提升的空间，研究高转矩传递能力及高功率密度的新型调制型磁齿轮结构具有重要的工程价值。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种双永磁内置聚磁式磁齿轮，提高磁场调制型磁齿轮的转矩传递能力及功率密度。

技术方案：双永磁内置聚磁式磁齿轮，包括内转子、定子调磁环和凸极外转子，所述定子调磁环设置在凸级外转子和内转子之间，所述内转子和定子调磁环均采用永磁体内置式结构。

进一步的，所述内转子包括内转子铁心和切向充磁的内转子永磁体，所述切向充磁的内转子永磁体以环形阵列间隔分布在内转子铁心内，相邻永磁体切向充磁方向相反。

进一步的，所述定子调磁环包括依次交替设置的调磁块和切向充磁的永磁体，每个调磁块与永磁体对应的圆心角相等，并且相邻两块永磁体的切向充磁方向相反。

进一步的，所述凸极外转子包括由导磁材料叠压而成的外转子铁心，在外转子铁心内侧等距离开宽度相等的槽，形成外转子齿，作为外转子凸极。

进一步的，所述内转子永磁体极对数为5，所述定子调磁环永磁体极对数为16，所述凸极外转子的外转子齿数为21，即凸极数为21。

有益效果：本发明的一种双永磁内置聚磁式磁齿轮，由于内转子和定子调磁环均为永磁内置式结构，外转子采用了凸极结构，这种磁场调制型磁齿轮具有如下优点：定子调磁环间放置切向充磁的永磁体，提高了磁齿轮的空间利用率，并且同时加强了定子调磁环内外两侧的气隙磁密；内转子同样采用内置切向磁路结构，双永磁内置式结构具有很好的聚磁效应，提高转矩传递能力及功率密度；外转子采用凸极结构，结构简单，机械强度高，可靠性好功率密度大，利于高速运行，应用于非接触式变速驱动场合及对转矩及速度传递有较高要求的运动场合。

附图说明

图1为双永磁内置聚磁式磁齿轮结构示意图；

图2为双永磁内置聚磁式磁齿轮外转子部分示意图；

图3为双永磁内置聚磁式磁齿轮定子调磁环部分示意图；

图4为双永磁内置聚磁式磁齿轮内转子结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，双永磁内置聚磁式磁齿轮包括内转子III、定子调磁环II和凸极外转子I，定子调磁环II设置在凸极外转子I和内转子III之间，内转子III和定子调磁环II均采用永磁内置式结构。

如图4所示，内转子包括内转子铁心5和切向充磁的内转子永磁体6，切向充磁的内转子永磁体6以环形阵列间隔分布在内转子铁心5内，相邻永磁体切向充磁方向相反，永磁体6径向内侧周向距离近，漏磁小，聚磁效果明显，提升气隙内磁密。本实施例中，切向充磁永磁体采用内置辐条方式排列。

如图3所示，定子调磁环包括依次交替设置的调磁块3和切向充磁的永磁体4，每个调磁块3与永磁体4对应的圆心角相等，并且相邻两块永磁体的切向充磁方向相反。本实施例中，定子调磁环由依次交替设置的32块调磁块3和32块切向充磁的永磁体4均匀环形阵列构成，加工装配工艺简单，结构强度较好。相邻的永磁体切向充磁方向相反，永磁体材质均为高性能永磁体，永磁材料稳定性好，矫顽力大，剩磁高，如钕铁硼永磁材料等。