[发明专利]一种聚磁Halbach少极差磁齿轮减速器

说明书

本发明属于磁齿轮传动技术领域，具体涉及一种聚磁Halbach少极差磁齿轮减速器，包括机壳、端盖及输入轴，机壳的内壁上设有并排间隔布置的两个定子磁钢，输入轴上套装有并排间隔布置并空间相位互差180°的两个转子盘，两个转子盘上分别套设有一个转子磁钢，输入轴上并位于单个转子磁钢的两侧分别设有一个非导磁挡板，两个转子盘上还共同串设有曲柄轴，曲柄轴的两端分别与两个端盖连接，定子磁钢和转子磁钢均成聚磁Halbach阵列布置结构。本发明的磁齿轮减速器突破机械齿轮“摩擦游隙”等瓶颈，相比机械式减速器，磁齿轮减速器具有低噪声，无摩擦，高效率，高耐久等优势。

技术领域

本发明属于磁齿轮传动技术领域，具体涉及一种聚磁Halbach少极差磁齿轮减速器，是利用磁性齿轮实现无接触传动。

背景技术

在工业应用领域往往需要实现变速变扭矩传动，比如：风力发电和水力发电领域需要将极低转速且可变的风能、水的势能转换成高转速的发电用机械动能，电动汽车和潜艇驱动领域又需要将驱动电机的高速机械功率变换成转速很低而力矩很大的机械功率。现有常规方法是借助机械齿轮变速传动技术来实现变速变转矩传动的要求，但是机械齿轮也带来了一些不可消除的问题，如机械疲劳、摩擦损耗、震动噪音等，尽管可以采用油脂润滑技术,但以上问题依旧无法根除，导致使用维护极其繁琐。

中国是世界上稀土永磁材料最丰富的国家，大力发展稀土材料的应用有现实的意义。近年来，随着风力发电、电动汽车等新能源应用领域的发展需求，国内外开始在新型磁齿轮传动技术上实现对机械传动的技术突破，2014年，国内学者提出了少极差传动结构，并从实践上完成了普通径向充磁和轴向充磁少极差齿轮的设计及样机验证工作,其转矩密度可以达到100kNm/m³。之后国内外学者又探索了聚磁结构少极差磁齿轮和Halbach结构少极差磁齿轮，虽然提高了少极差磁齿轮的转矩密度，理论计算转矩密度达到290kNm/m³，但是相比机械齿轮，其转矩密度仍然有一定差距，限制了磁齿轮的工业应用，故探索一种新的拓扑结构来提高磁齿轮的转矩密度具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚磁Halbach少极差磁齿轮减速器，旨在解决少极差磁齿轮转矩密度的提升空间问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种聚磁Halbach少极差磁齿轮减速器，包括机壳、分设于机壳两侧的端盖及设于机壳内并一端露出机壳一侧端盖的输入轴，机壳的内壁上设有并排间隔布置的两个定子磁钢，输入轴上套装有并排间隔布置并空间相位互差180°的两个转子盘，两个转子盘上分别套设有一个转子磁钢，两个转子磁钢与两个定子磁钢分别一一对应，输入轴上并位于单个转子磁钢的两侧分别设有一个非导磁挡板，两个转子盘上还共同串设有曲柄轴，曲柄轴的两端分别与两个端盖连接，定子磁钢和转子磁钢均成聚磁Habach阵列布置结构。

采用上述方案：通过定子磁钢分布的极对数为p₁的聚磁Halbach阵列，转子磁钢分布的极对数为p₂的聚磁Halbach阵列，让传动的动力由输入轴输入，并传递给转子盘，使转子盘做偏心扰动(圆周平动)，而转子盘在做偏心扰动时，由于受到磁场的吸引，同时也做自转运动，该自转运动将由曲柄轴传递给端盖，将力矩传递出去。在机械结构设计时，考虑到转子盘受到的单边磁拉力较大，故采用双转子盘，且两者空间相位互差180°结构来抵消单边磁拉力对轴承的影响。

进一步，定子磁钢的极对数p₁和转子磁钢的极对数p₂满足：p₁-p₂＝1。

进一步，转子盘与机壳之间的偏心距e，转子磁钢的内径D₁和外径D₂，定子磁钢的内径D₃和外径D₄，满足：

D₂-D₁＝D₄-D₃；