[发明专利]磁齿轮及具有其的复合电机

说明书

本发明提供了一种磁齿轮及具有其的复合电机，磁齿轮，包括：内转子本体，内转子本体上设置有多个内转子永磁体，多个内转子永磁体沿内转子本体的周向间隔设置；多个内转子永磁体的极对数为P1；轭部，轭部包括多个轭部永磁体，多个轭部永磁体沿圆周方向间隔设置；多个轭部永磁体的极对数为P2；调制环，调制环设置在内转子本体和轭部之间，调制环上设置有多个调制块，多个调制块沿圆周方向间隔设置；多个调制块的个数为N，N＝P1+P2；其中，内转子本体的转速与调制环的转速之间的比值等于N/P1。以解决现有技术中的磁齿轮的转矩波动较大的问题。

技术领域

本发明涉及磁场调制式磁齿轮领域，具体而言，涉及一种磁齿轮及具有其的复合电机。

背景技术

目前，磁场调制式磁齿轮成为了一种新型的动力传递机构，与机械齿轮相比，具有以下优点：

1)可以减少机械噪声和振动；

2)磁齿轮不需要润滑，因此可以减少维护，增加系统的可靠性；

3)当负载严重过载时，磁齿轮具有自保护能力；

4)转矩输入端和输出端是非接触的，这一特点在有毒有害流体泵类驱动中具有巨大优势；

5)磁齿轮永磁体直接安装在转子表面，不像机械齿轮那样要对齿部进行精加工和热处理等工艺，加工较机械齿轮方便。

磁场调制式磁齿轮通常由三部分组成：内转子、调制环和外转子，其中，内转子的外表面和外转子的内表面上都设置有永磁体，调制环由多个在圆周方向均匀分布的铁磁材料构成，这些铁心起到调制内外磁场的作用，通过对调制环上铁心的块数以及内外转子磁体极对数采用合适的配比，可以使得内外转子以不同速率同时转动时进行稳定的扭矩传递，从而实现变速传动功能，目前最常见的结构都是将外转子固定，内转子为高速小扭矩输出端，调制环为低速大转矩输出端。

但是，现有的磁齿轮结构的调制环层处于内外转子之间起调制作用，内外都是很窄的气隙，而调制环本身为齿槽结构，不可避免地在两层气隙中产生较多的无用谐波分量，这些无用谐波会导致磁齿轮能够有效传递的转矩减小，并且增大磁齿轮的转矩波动。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种磁齿轮及具有其的复合电机，以解决现有技术中的磁齿轮的转矩波动较大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磁齿轮，包括：内转子本体，内转子本体上设置有多个内转子永磁体，多个内转子永磁体沿内转子本体的周向间隔设置；多个内转子永磁体的极对数为P1；轭部，轭部包括多个轭部永磁体，多个轭部永磁体沿圆周方向间隔设置；多个轭部永磁体的极对数为P2；调制环，调制环设置在内转子本体和轭部之间，调制环上设置有多个调制块，多个调制块沿圆周方向间隔设置；多个调制块的个数为N，N＝P1+P2；其中，内转子本体的转速与调制环的转速之间的比值等于N/P1。

进一步地，内转子永磁体的径向截面为扇环形，内转子永磁体的弧度为a1；调制块与内转子永磁体之间的气隙距离为q1；调制块的径向截面为以调制环的圆心为圆心的扇形，调制块的弧度为a3；1＜(2×a1×P1×q1)/(a3×N)＜1.81。

进一步地，内转子永磁体的径向截面为扇环形，内转子永磁体的弧度为a1；相邻的两个调制块之间通过磁桥连接，磁桥的厚度为h2；调制块的径向截面为以调制环的中心为圆心的扇形，调制块的弧度为a3；1.6＜(2×a1×P1×h2)/(a3×N)＜1.81。

进一步地，内转子永磁体的径向截面为扇环形，内转子永磁体的弧度为a1；调制块具有相对设置的第一端面和第二端面，第一端面与内转子永磁体相对，第二端面与轭部永磁体相对，第一端面和第二端面之间的距离为h3；相邻的两个调制块之间通过磁桥连接，磁桥的宽度为a4；13.7＜(2×a1×P1×h3)/(a4×N)＜19.6。