[发明专利]一种自动控制的有源磁齿轮

说明书

本发明公开了一种自动控制的有源磁齿轮，包括内转子、调磁块、绕组和外转子。本发明的有益效果是：在调磁块间的空隙中加入了电枢绕组，通过绕组电流产生的磁场与外转子永磁体产生的磁场间的相互作用产生电磁转矩以及内外转子上永磁体产生磁场间的相互作用产生的永磁转矩共同作用，达到控制外转子的目的，针对负载转矩、外转子目标转速与位置突变的情况下，利用电枢绕组产生的电磁转矩来规划外转子转速、位置的变化运动曲线，使其能够平稳地在不同目标转速、位置下自由运动且尽量减少转速脉动，当负载转矩超过磁齿轮未加电枢电流时本身能产生的最大转矩，将电枢绕组通电作为外转子转矩的来源之一，扩大整个磁齿轮系统的运行范围即转矩输出能力。

技术领域

本发明涉及一种磁齿轮，具体为一种自动控制的有源磁齿轮，属于齿轮类技术领域。

背景技术

磁齿轮利用磁力传动,是没有机械接触的齿轮啮合。正是由于齿轮间的啮合无接触,无摩擦能耗、传动平稳,才体现出了磁齿轮效率高、可靠性高及使用寿命长的优点。其次它无需润滑,清洁、无油污、防尘防水等。且具有过载保护作用,过载时不会损坏减速器,而且在过载时随时切断传动关系,不仅减速器自身不会损坏,还能保护原动机。

而现在所使用的磁齿轮主要是无源磁齿轮，针对传统无源磁齿轮，会因转矩波动而导致位置精度降低、易失步的问题，因此本发明提出一种自动控制的有源磁齿轮，

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种自动控制的有源磁齿轮。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种自动控制的有源磁齿轮，包括内转子、调磁块、绕组和外转子；所述内转子与外转子呈同轴设置，且所述内转子位于外转子的内侧，所述调磁块安置在内转子与外转子之间的空隙处，且相邻的所述调磁块之间的空隙处安置有绕组；

其控制系统包括以下步骤：

步骤一、通过在内转子的外侧壁与外转子的内侧壁嵌贴永磁体极，使内转子转动产生的磁场通过调磁块形成与外转子同频率的谐波以驱动外转子转动；

步骤二、通过绕组电流产生的磁场与外转子永磁体产生的磁场间的相互作用产生电磁转矩，对外转子的转矩进行控制；

步骤三、当负载转矩、外转子目标转速、位置发生变化的情况下，利用电枢绕组所产生的电磁转矩来规划外转子转速的变化曲线，使其能够平稳地在不同转速、位置下自由切换且尽量减少转速脉动；

步骤四、当负载转矩超过磁齿轮未加电枢电流时本身能产生的最大转矩，即最大永磁转矩时，将电枢绕组通电作为外转子转矩的来源之一，扩大整个磁齿轮系统的运行范围即转矩输出能力。

作为本发明再进一步的方案：所述内转子与外转子在稳定状态下的转速反比于其转子上嵌贴的永磁体极对数，且转速与永磁体极对数所构成的齿轮比为：

其中，P_i为内转子永磁体的极对数，P_o为外转子永磁体的极对数，ω_i为内转子的转速，ω_o为外转子的转速，通过调整内外转子嵌贴的永磁体极对数，磁齿轮可被用作减速或加速磁齿轮。

作为本发明再进一步的方案：所述调磁块的数目与内转子和外转子所嵌贴永磁体的极对数之间存在的关系为：

N_m＝P_i+P_o

其中，N_m为调磁块的数目，P_i为内转子永磁体的极对数，P_o为外转子永磁体的极对数，只有当调磁块与内外转子永磁体的极对数满足关系式时，其内转子转动产生的磁场才能通过调磁块形成与外转子同极对数的谐波以驱动外转子转动。