專(zhuān)利名稱(chēng)：磁性齒輪變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電工程領(lǐng)域，特別涉及一種磁性齒輪的變速器結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有齒輪變速器基本都是機(jī)械齒輪咬合直接接觸式，缺點(diǎn)是效率低，噪 音大，需要潤(rùn)滑，易損環(huán)等。特別是對(duì)于大變比要求的場(chǎng)合，機(jī)械式齒輪需 要多級(jí)變速，這使機(jī)械齒輪變速的缺點(diǎn)更加突出。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械齒輪咬合直接接觸式效率低，噪音大，需要潤(rùn)滑， 易損環(huán)等缺點(diǎn)，本發(fā)明應(yīng)用磁場(chǎng)性質(zhì)原理，參考磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生特點(diǎn)， 利用永久磁鐵和鐵磁性材料的合理組合，提供了一種效率高，噪聲小，易維 護(hù)，使用壽命長(zhǎng)的非接觸式的磁性變速器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明技術(shù)方案包括:內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子和定子，通過(guò)基 座徑向同心、相嵌式套裝，內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子與定子之間留有間隙的 非接觸式結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子位于內(nèi)層，其上具有至少一副成對(duì)設(shè)置的、永磁 體材料的內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極；所述外轉(zhuǎn)子位于中層，具有成對(duì)均布的、梳齒結(jié)構(gòu)的、 由鐵磁材料構(gòu)成的外轉(zhuǎn)子磁極；定子位于外層，具有連續(xù)的梳齒，采用鐵磁 材料；內(nèi)、外轉(zhuǎn)子磁極與定子梳齒位于同一平面上。
本發(fā)明所述內(nèi)轉(zhuǎn)子由內(nèi)轉(zhuǎn)子基座、內(nèi)轉(zhuǎn)子軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極組成，內(nèi)轉(zhuǎn)子 磁極成對(duì)安裝在與軸為一體的內(nèi)轉(zhuǎn)子基座上，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸通過(guò)軸承與定子 樞接；內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極與外轉(zhuǎn)子磁極相應(yīng)的極為N極和S極相間設(shè)置結(jié)構(gòu)。
所述外轉(zhuǎn)子由外轉(zhuǎn)子基座、外轉(zhuǎn)子軸、外轉(zhuǎn)子磁極組成，外轉(zhuǎn)子軸通過(guò) 外轉(zhuǎn)子基座與定子樞接，與外轉(zhuǎn)子軸為一體的外轉(zhuǎn)子基座上設(shè)有梳齒結(jié)構(gòu)的 外轉(zhuǎn)子磁極；所述外轉(zhuǎn)子極上所帶有的梳齒與定子梳齒具有相同電角度的梳 齒結(jié)構(gòu)，外轉(zhuǎn)子的磁極寬度大于內(nèi)轉(zhuǎn)子的磁極寬度。
所述外轉(zhuǎn)子軸與內(nèi)轉(zhuǎn)子軸在定子中相對(duì)設(shè)置。
本發(fā)明所述外轉(zhuǎn)子磁極極距 由如下計(jì)算公式得出
4其中p^為外轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)； 所述定子梳齒距"。'"由如下計(jì)算公式得出
2/V("士——)
所述外轉(zhuǎn)子梳齒齒距^由如下計(jì)算公式得出
其中7V《為定子梳齒數(shù)；
所述外轉(zhuǎn)子的一個(gè)磁極極距所對(duì)應(yīng)的定子的梳齒數(shù)目^p由如下計(jì)算公 式得出
""—"i/V ;其中"是可人為設(shè)定的正整數(shù)，土決定外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向； 所述外轉(zhuǎn)子磁極的角度寬度為w ，計(jì)算公式如下
其中《為定子梳齒齒寬角度，《為定子梳齒槽寬角度，M'為每個(gè)外轉(zhuǎn)
子磁極上的梳齒數(shù)。
所述定子內(nèi)軛徑D2 ，計(jì)算公式為"2=A + 2& ;其中^為定子齒高； 所述外轉(zhuǎn)子外徑D3 ，計(jì)算公式為A=A-2《；其中《為定子與外轉(zhuǎn)
子之間的間隙；
所述定子與外轉(zhuǎn)子的齒高相同時(shí)，所述外轉(zhuǎn)子軛徑D4 ，計(jì)算公式為
O
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)采用非接觸式結(jié)構(gòu)，因此磨損小、噪音小、不需 要潤(rùn)滑，對(duì)于大轉(zhuǎn)速比的場(chǎng)合，尤為適用，從而克服了機(jī)械式變速器效率低， 噪音大、需要潤(rùn)滑、易損環(huán)的缺點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明一個(gè)的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1是圖2的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
所謂齒輪變速器是指當(dāng)一個(gè)齒輪以一個(gè)速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，另一個(gè)齒輪會(huì)以不 同的速度旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明是以磁場(chǎng)的理論實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速的變化。參見(jiàn)圖1和圖2 ， 本發(fā)明所述內(nèi)轉(zhuǎn)子包括由永久磁鐵材料構(gòu)成的磁極；定子上有^個(gè)梳齒；外 轉(zhuǎn)子上有^p個(gè)磁極。
參見(jiàn)圖1和2 ，本實(shí)施例包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子和定子，通過(guò)基座徑向同 心、相嵌式套裝，內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子與定子之間留有間隙的非接觸式 結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子位于內(nèi)層，其上具有至少一副成對(duì)設(shè)置的、永磁體材料的 內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極；所述外轉(zhuǎn)子位于中層，具有成對(duì)均勻分布的、梳齒結(jié)構(gòu)的、由 鐵磁材料構(gòu)成的外轉(zhuǎn)子磁極；定子位于外層，具有連續(xù)的梳齒，采用鐵磁材 料；內(nèi)、外轉(zhuǎn)子磁極與定子梳齒位于同一平面上。
本發(fā)明所述內(nèi)轉(zhuǎn)子由內(nèi)轉(zhuǎn)子基座、內(nèi)轉(zhuǎn)子軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極組成，內(nèi)轉(zhuǎn)子 磁極成對(duì)安裝在與內(nèi)轉(zhuǎn)子軸為一體的內(nèi)轉(zhuǎn)子基座上，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸通過(guò)軸承 與定子樞接；內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極為N極和S極相間設(shè)置結(jié)構(gòu)。
所述外轉(zhuǎn)子由外轉(zhuǎn)子基座、外轉(zhuǎn)子軸、外轉(zhuǎn)子磁極組成，外轉(zhuǎn)子軸(通 過(guò)外轉(zhuǎn)子基座)與定子樞接，與外轉(zhuǎn)子軸為一體的外轉(zhuǎn)子基座上設(shè)有梳齒結(jié) 構(gòu)的轉(zhuǎn)子磁極；所述外轉(zhuǎn)子極上所帶有的梳齒與定子梳齒具有相同電角度的 梳齒結(jié)構(gòu)。
所述外轉(zhuǎn)子軸與內(nèi)轉(zhuǎn)子軸在定子中相對(duì)設(shè)置。 外轉(zhuǎn)子磁極極距 由如下計(jì)算公式得出
其中為外轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)。 所述定子梳齒距"。'"由如下計(jì)算公式得出<formula>formula see original document page 7</formula>所述外轉(zhuǎn)子梳齒齒距A由如下計(jì)算公式得出
360°
其中^為定子梳齒數(shù)。
所述外轉(zhuǎn)子的一個(gè)磁極極距所對(duì)應(yīng)的定子的梳齒數(shù)目由如下計(jì)算公 式得出
;其中"是可人為設(shè)定的正整數(shù)，±決定外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。 所述外轉(zhuǎn)子磁極的角度寬度為w,計(jì)算公式如下
其中《為定子梳齒齒寬角度，《為定子梳齒槽寬度角度，^'為每個(gè)外 轉(zhuǎn)子磁極上的梳齒數(shù)。
所述定子梳齒的寬度Tt ，計(jì)算公式如下
'360 1 2; A為定子內(nèi)徑。
所述定子內(nèi)軛徑D2 ，計(jì)算公式為A=A+";其中A為定子齒高。 所述外轉(zhuǎn)子外徑D3 ，計(jì)算公式為A=A_2《；其中《為定子與外轉(zhuǎn) 子之間的間隙。
假設(shè)所述定子與外轉(zhuǎn)子的齒高相同時(shí)，所述外轉(zhuǎn)子軛徑D4 ，計(jì)算公式為:
<formula>formula see original document page 7</formula><formula>formula see original document page 7</formula>
具體舉例如下
設(shè)內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)^"=1 ，外轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)A^^3 ，也就是說(shuō)，當(dāng)內(nèi) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)^P-3個(gè)定子磁極，外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)梳齒，所以， 一個(gè)外轉(zhuǎn)子的極 距所對(duì)應(yīng)的定子梳齒數(shù)^p應(yīng)該滿(mǎn)足
'& 3
其中選"=8 ,符號(hào)取"+ ':定子的梳齒數(shù)必須滿(mǎn)足下式
TV, 二6x("土丄)
如果選"=8和上式中的正號(hào)，則^=6><(8 + ^ = 5()，則所述外轉(zhuǎn)子梳齒齒
距^和定子梳齒齒距"。'"由如下計(jì)算公式得出
3 600 "，。
設(shè)梳齒齒寬角度《為34° ，則槽寬角度《為7.2°_3.4°=3^ ;如果選每個(gè)外 轉(zhuǎn)子磁極上有五個(gè)梳齒，則外轉(zhuǎn)子磁極的角度寬度為w:
w = 5x3.4 + 4x3.8 = 32,2Q。
設(shè)定子齒高/'為8mm ，則定子內(nèi)軛徑D2為276mm.取定子外徑為 300mmc
設(shè)定子與外轉(zhuǎn)子之間的間隙和外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的間隙都為《=1 mm。 外轉(zhuǎn)子外徑D3為258mm ，設(shè)外轉(zhuǎn)子齒高與定子齒高相同，則外轉(zhuǎn)子軛 徑D4為242mm。外轉(zhuǎn)子內(nèi)徑設(shè)為226mm ，則內(nèi)轉(zhuǎn)子的外徑D 5是224mm。 內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極的寬度計(jì)算
26。 =50 82
3600 mm，取為51mm。 內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極的高度選為40mm ，兩面合成的高度為80mm。 如果中心軸直徑為30mm ，其他的長(zhǎng)度空間的材料由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。 本發(fā)明的工作原理是永磁電機(jī)和反應(yīng)式磁阻電機(jī)的綜合，利用了磁通力 圖走磁阻最小路徑的特點(diǎn)。工作時(shí)，同時(shí)工作的磁極總是成對(duì)起作用，外層 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩主要是磁阻式電機(jī)的原理，即轉(zhuǎn)矩電角度的位置與內(nèi)轉(zhuǎn)子永久磁 極方向無(wú)關(guān)，內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極的一個(gè)極距時(shí)，外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一個(gè)梳齒。
8
權(quán)利要求
1. 一種磁性齒輪變速器，其特征是包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子和定子，向同心、相嵌式套裝，內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子與定子之間留有間隙的非接觸式結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子位于內(nèi)層，其上具有至少一副成對(duì)設(shè)置的、永磁體材料的內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極；所述外轉(zhuǎn)子位于中層，具有成對(duì)均布的、梳齒結(jié)構(gòu)的、由鐵磁材料構(gòu)成的外轉(zhuǎn)子磁極；定子位于外層，具有連續(xù)的梳齒，采用鐵磁材料；內(nèi)、外轉(zhuǎn)子磁極與定子梳齒位于同一平面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述內(nèi)轉(zhuǎn)子由內(nèi)轉(zhuǎn)子基座、內(nèi)轉(zhuǎn)子軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極組成，內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極成對(duì)安裝在與內(nèi)轉(zhuǎn)子軸為一體的內(nèi)轉(zhuǎn)子基座上，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子軸與定子樞接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述磁性齒輪變速器，其特征是所述內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極的極性為N極和S極相間設(shè)置結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉(zhuǎn)子由外轉(zhuǎn)子基座、外轉(zhuǎn)子軸、外轉(zhuǎn)子磁極組成，外轉(zhuǎn)子軸與定子樞接，與外轉(zhuǎn)子軸為一體的外轉(zhuǎn)子基座上設(shè)有梳齒結(jié)構(gòu)的外轉(zhuǎn)子磁極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉(zhuǎn)子磁極極距 由如下計(jì)算公式得出其中Ap為外轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁性齒輪變速器其特征是: 斤述定子梳齒齒距"。，"由如下計(jì)算公式得出其中"是可人為設(shè)定的正整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉(zhuǎn)子梳齒齒距^由如下計(jì)算公式得出360°其中^為定子梳齒數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉(zhuǎn)子的一個(gè)磁極極距所對(duì)應(yīng)的定子的梳齒數(shù)目^p由如下計(jì)算公式得出~ ;其中"是可人為設(shè)定的正整數(shù)，±決定外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉(zhuǎn)子磁極的角度寬度為w ，計(jì)算公式如下其中《為定子梳齒齒寬角度，《為定子梳齒槽寬角度，^'為每個(gè)外轉(zhuǎn)子磁極上的梳齒數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述定子內(nèi)軛徑D2 ，計(jì)算公式為A=A + ^ ;其中^為定子齒高;所述外轉(zhuǎn)子外徑D3 ，計(jì)算公式為A=A_2《；其中《為定子齒與外轉(zhuǎn)子齒之間的間隙;所述定子與外轉(zhuǎn)子的齒高相同時(shí)，所述外轉(zhuǎn)子軛徑D4 ,計(jì)算公式為A=A-^。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)電工程領(lǐng)域，具體公開(kāi)一種磁性齒輪變速器。它包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子和定子，徑向同心、相嵌式套裝，內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子與定子之間留有間隙的非接觸式結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子位于內(nèi)層，其上具有至少一副成對(duì)設(shè)置的、永磁體材料的內(nèi)轉(zhuǎn)子磁極；所述外轉(zhuǎn)子位于中層，具有成對(duì)均勻分布的、梳齒結(jié)構(gòu)的、由鐵磁材料構(gòu)成的外轉(zhuǎn)子磁極；定子位于外層，具有連續(xù)的梳齒，采用鐵磁材料；內(nèi)、外轉(zhuǎn)子磁極與定子梳齒位于同一平面上。采用本發(fā)明具有效率高，噪聲小，易維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K51/00GK101499710SQ20081001035
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月3日
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