[发明专利]一种非均匀气隙的高转矩密度磁力齿轮

说明书

一种非均匀气隙的高转矩密度磁力齿轮，由内至外依次包括内转子、调磁环及外转子，所述调磁环与内转子及外转子之间均设有气隙，所述内转子包括内轭铁和内转子永磁体，所述内转子永磁体的外侧边缘为波浪形结构。本发明提供一种非均匀气隙的高转矩密度磁力齿轮，其目的在于通过改进永磁体的结构与充磁方式，实现增加转矩密度、降低转矩脉动，提高永磁体利用率。

技术领域

本发明属于磁力传动技术领域，更具体地，涉及一种非均匀气隙的高转矩密度磁力齿轮。

背景技术

早在20世纪初就有学者提出了磁力齿轮的概念并申请了专利。早期磁力齿轮结构类似于机械齿轮，由于拓扑结构单一，永磁体利用率低导致转矩密度远不及机械齿 轮，因此磁力齿轮并未收到太多关注。直到21世纪初，K Atallah，D Howe教授提 出了磁场调制式磁力齿轮，该模型内、外转子极对数分别为4对极和22对极，传动 比为5.5:1，通过试验测得该样机的转矩密度为100kN·m/m3，远远超过传统磁力齿 轮，在传动过程中所有永磁体均参与转矩传递，转矩密度高且永磁体利用率高；与传 统机械齿轮相比，具有无接触、低噪声、无需润滑和自动过载保护等优势。

随着磁场调制型磁力齿轮的研究不断深入，各种不同结构的磁力齿轮相继被研究出来，直线式、聚磁式和轴向式磁力齿轮相继问世。但是也存在一些缺陷，如转矩波 动大、永磁体用量大、转矩密度有待进一步提高。非均匀气隙的高转矩密度磁力齿轮 外转子永磁体为简化的Halbach阵列内转子分段偏心正弦充磁，能够减少磁力齿轮在 传动过程中从动齿轮的转速波动，增加输出转矩密度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种非均匀气隙的高转矩密度磁力齿轮，其目的在于通过改进永磁体的结构与充磁方式，实现增加转矩密度、降低转矩脉动，提高 永磁体利用率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种非均匀气隙的高转矩密度磁力齿轮，由内至外依次包括内转子、调磁环及外转子，所述调磁环与内转子及外 转子之间均设有气隙，所述内转子包括内轭铁和内转子永磁体，所述内转子永磁体的 外侧边缘为波浪形结构。

优选的，所述内转子永磁体包括8个内磁极，8个内磁极构成一个环形，形成4 对极，每个内磁极包括中间永磁体、左永磁体及右永磁体。

优选的，所述调磁环包括交错设置的调磁铁块及非导磁材料。

优选的，所述外转子包括外转子永磁体及外轭铁。

优选的，所述外轭铁由多个硅钢片叠压而成。

优选的，所述中间永磁体采用径向充磁，所述左永磁体与右永磁体分别为中间永磁体的径向顺时针偏移角度α与-α。

优选的，中间永磁体交错采用径向向内充磁与径向向外充磁。

优选的，根据权利要求4所述一种非均匀气隙的高转矩密度磁力齿轮，其特征在于：所述外转子永磁体采用Halbach阵列。

优选的，所述外转子永磁体包括17个对极，每个对极包括4个永磁体，4个永 磁体的充磁方向按90°顺时针依次旋转。

优选的，所述内转子、调磁环及外转子均可自由转动。

本发明提供一种非均匀气隙的高转矩密度磁力齿轮，与现有技术对比能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的非均匀气隙的高转矩密度的磁场调制型磁力齿轮，相比于现 有的磁场调制型磁力齿轮结构，本发明外转子永磁体结构为Halbach阵列，利用了 Halbach混合极化磁场谐波含量少的优点，在低转矩波动的情况下实现了较高的转矩 密度；