[发明专利]一种具有新型调磁环的磁性齿轮

说明书

技术领域

本发明涉及属于动力传递设备制造领域，具体涉及一种具有新型调磁环的磁性齿轮。

背景技术

同心式磁性齿轮是一种新兴的动力传递机构，与机械齿轮相比，具有以下优点：1）可以减小机械噪声和振动；2）磁性齿轮不需要润滑，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，磁性齿轮具有自保护能力；4）转矩输入端和输出端是非接触性的，这一特点在有毒、有害流体泵类驱动中具有巨大优势；5）磁性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工艺等工艺，加工较机械齿轮方便。磁性齿轮通常由三部分组成：内转子、调磁环和外转子。其中内转子的外表面和外转子的内表面都放置了永磁体，调磁环由一些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。通过对调磁环上铁磁体的块数以及内、外转子磁体极对数采用合适的配比，可以使得内、外转子以不同速率转动时进行稳定的转矩传递，从而实现变速传动的功能。除此之外，磁性齿轮还有另外一种运动匹配：即固定外转子，内转子为高速端，调磁环为低速端。但无论哪种运动结构，调磁环由于承担了调制内外磁场的任务，内外两侧分别为内外层气隙、且结构特殊，它是磁性齿轮最为关键的部位，其设计方案、制造精度和机械强度直接关系到磁性齿轮的品质。但是现在的调磁环存在如下的缺点，调磁环由铁芯块和非导磁材料的环氧树脂块交替拼接而成，机械强度不足，高速转子转矩不够平稳。

发明内容

本发明的目的是克服现有同心式磁性齿轮机的调磁环存在的问题，提供一种具有新型调磁环的磁性齿轮，能够改进现有同心式磁性齿轮机调磁环机械强度不足，高速转子转矩不够平稳的的缺陷。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种具有新型调磁环的磁性齿轮，包括内转子、外定子、位于内转子和外定子间的调磁环，其特征在于：调磁环由一个环形的硅钢片材料叠压而成，在调磁环的周边上沿轴向开设有若干条凹槽，在凹槽内放置有非导磁材料。其特征在于：外定子的磁钢为N1块，内转子的磁钢为N2块，调磁环上有N1+N2条凹槽，两个凹槽之间的调磁环铁芯凸极有N1+N2个，N2>N1，N1和N2为自然数。其特征在于：在凹槽内的非导磁材料为环氧树脂或聚甲醛。其特征在于：叠压的环形的硅钢片材料构成的调磁环由穿在非导磁材料内的螺钉固定连接调磁环前、后端板。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：由于调磁环采用整冲片结构，提高了整体机械强度，减少了加工工艺步骤，靠近内转子气隙侧无开口，类似于电机中闭口槽的设计，有效减小了内转子的转矩脉动。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作详细说明。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的调磁环横向剖面图。

具体实施方式

图中包括内转子1、外定子2、位于内转子和外定子间的调磁环3，其特征在于：调磁环由一个环形的硅钢片材料4叠压而成，在调磁环的周边上沿轴向开设有若干条凹槽5，在凹槽内放置有非导磁材料6。其特征在于：外定子的磁钢7为N1块，内转子的磁钢8为N2块，调磁环上有N1+N2条凹槽，两个凹槽之间的调磁环铁芯凸极9有N1+N2个，N2>N1，N1和N2为自然数。其特征在于：在凹槽内的非导磁材料为环氧树脂或聚甲醛。其特征在于：叠压的环形的硅钢片材料构成的调磁环由穿在非导磁材料内的螺钉10固定连接调磁环前、后端板11、12。

一个特例，N1=5，N2=24 ，调磁环由N1+N2块的调磁环铁芯凸极和N1+N2块的环氧树脂块呈交错设置形成环状，调磁环轴向两端通过调磁环前端板、调磁环后端板固定连接，调磁环前端板上的前轴承和调磁环后端板上的后轴承安装在内转子的轴上，而调磁环前端板的延伸作为调磁环输出轴。

本发明的同心式磁性齿轮的运行原理是利用调磁环对内外转子磁钢产生的磁场进行调制，使得调制后的内外气隙磁密的谐波成分具有相同的极对数。而根据麦克斯韦张量理论，加入两个谐波分量具有相同的磁极对数，且空间相位差不随时间变化，那么就能实现稳定的转矩传递。因此，根据分析，当调磁环的铁心块数满足N1+N2时，如果内外转子按照N2/N1的转速比反向旋转，他们就可以实现稳定的转矩传递，其变速比为N2/N1。由于外磁钢作为转子时需要额外的机座用于固定安装，因此本发明采用了固定外磁钢，而把调磁环作为外转子的方式，减小了体积，这时候内转子和调磁环的调速比为（N1+N2）/N1。