[实用新型]一种Halbach阵列偏心磁力齿轮

说明书

一种Halbach阵列偏心磁力齿轮，由内之外包括高速转子铁芯、低速转子铁芯、外定子铁芯，在高速转子铁芯与低速转子铁芯之间设有轴承，在低速转子铁芯的外侧设有低速转子永磁体，在外定子铁芯的内侧设有外定子永磁体，在低速转子永磁体与外定子永磁体之间形成非均匀气隙；所述低速转子永磁体及外定子永磁体采用Halbach阵列充磁方式。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种Halbach阵列偏心磁力齿轮，通过改变永磁体充磁方式，简化磁力齿轮的有效结构，在实现其高转矩密度的同时减小转矩波动。

技术领域

本实用新型涉及一种磁性齿轮，特别是一种Halbach阵列偏心磁力齿轮。

背景技术

磁力齿轮是对一种靠磁场耦合来起到与机械齿轮相同甚至更好传动效果的一系列系统的概括性名称。国外对于磁力齿轮的研究最早开始于1913年，由B.Brukwici 提交并申请了专利。但因为磁力齿轮受到永磁体发展程度的影响，造成了最早的磁力齿轮传动能力差，转矩密度低等严重缺陷，没有得到重视。此后于1940年，H.T.Faus 又在一篇专利中提到磁力齿轮。但在此时，永磁体的发展严重限制这磁力齿轮的研究。铁氧体磁铁的磁力不足以支持磁力齿轮的发展，直到1980年钕硼铁永磁体的出现，继续开拓了磁力齿轮的研究道路。

基于永磁体的发展，1981年日本学者S.Oshima实用新型了一种同轴磁力齿轮，但该齿轮的转矩密度和传动比都较低，应用受到限制。随后日本学者S.Kikuchi和K.Tsurumoto在1987年在论文中提出了磁力内齿轮，并在1993年提出了磁力蜗轮蜗杆。1994年S.Kikuchi和K.Tsurumoto再次提出了磁力斜齿轮传动。2001年，由英国学者K.Atallah和D.Howe提出了现在广泛运用的，大幅提升转矩和传动比的磁场调制型磁力齿轮。在此之后，磁场调制式磁力齿轮成为了学者们不断研究的对象。2005 年，D.Howe教授改变了磁力齿轮旋转对旋转的运动方式，提出了直线式磁场调制式磁力齿轮。同年P.O.Rasmussen受到聚磁式永磁电机的启发，提出切向充磁磁场调制式磁力齿轮。2006年，D.Howe又研究了轴向充磁磁场调制式磁力齿轮。在2010 年来自于英国谢菲尔德的J.Rens教授实用新型了磁力谐波齿轮，磁力谐波齿轮的传动比可以高于1:20。

磁力齿轮在国内也得到了大量的研究，赵韩教授在2000年在二维，三维建模计算对磁力齿轮的永磁体单元进行研究。2005年通过国内大量学者努力的，研究出了关于使用Halbach充磁的同心式磁场调制型磁力齿轮。2008年满永奎教授研究出了永磁-磁阻式磁力齿轮，同年，台湾学者研究出了永磁行星齿轮。2014年，香港大学 K.T.Chau研究出了一种可以改变传动比的新型磁力齿轮。并且在国内，各个领域对磁力齿轮进行了大量的应用，例如在电机、人工心脏、风力发电等等方面都应用了磁力齿轮。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种Halbach阵列偏心磁力齿轮，通过改变永磁体充磁方式，简化磁力齿轮的有效结构，在实现其高转矩密度的同时减小转矩波动。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种Halbach阵列偏心磁力齿轮，由内之外包括高速转子铁芯、低速转子铁芯、外定子铁芯，在高速转子铁芯与低速转子铁芯之间设有轴承，在低速转子铁芯的外侧设有低速转子永磁体，在外定子铁芯的内侧设有外定子永磁体，在低速转子永磁体与外定子永磁体之间形成非均匀气隙；所述低速转子永磁体及外定子永磁体采用Halbach阵列充磁方式。

优选的，所述外定子铁芯由硅钢片叠压而成。

优选的，所述外定子永磁体由沿圆周环向均匀分布的64块独立的径向极化的永磁体构成，相邻两块径向极化的永磁体之间设置有一块切向极化的永磁体，64块永磁体构成的Halbach阵列极对数为2。

优选的，所述低速转子永磁体每一极下永磁体分为3小块永磁体，外定子永磁体每一极下永磁体分为2小块永磁体。