本發(fā)明屬于動力傳遞設(shè)備制造領(lǐng)域，具體涉及一種新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪，可廣泛用于風(fēng)力發(fā)電、電動汽車和艦船等新能源領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

與傳統(tǒng)齒輪相比，磁性齒輪基本上不具有傳統(tǒng)齒輪的齒形，其是以磁耦合力相吸相斥為基礎(chǔ)來達到傳動的目的，稱呼其為磁性齒輪僅僅只是它與傳統(tǒng)齒輪在結(jié)構(gòu)上相似，且傳動目的上是一致的，但其本質(zhì)上不隸屬于傳統(tǒng)齒輪。

現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的磁場調(diào)制式磁性齒輪由三部分組成：內(nèi)轉(zhuǎn)子、調(diào)磁環(huán)和外轉(zhuǎn)子。其中內(nèi)轉(zhuǎn)子包括內(nèi)轉(zhuǎn)子軛部鐵心和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體，外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子軛部鐵心和外轉(zhuǎn)子永磁體，內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面和外轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面安裝有永磁體。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子上的永磁體均采用徑向充磁，并在磁路中形成徑向磁場。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子上不可避免的設(shè)有鐵心作為永磁磁場的磁路，增加了制造成本和轉(zhuǎn)子重量，降低了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)磁齒輪的動態(tài)性能；并且調(diào)磁環(huán)安裝在內(nèi)、外兩層轉(zhuǎn)子之間，形成旋轉(zhuǎn)外轉(zhuǎn)子、靜止調(diào)磁環(huán)和旋轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)子三部件和兩層氣隙的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，制造困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪，目的在于解決現(xiàn)有磁性齒輪重量過重、安裝困難、永磁體用量多、費用高等問題。

本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪，包括外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子、第一調(diào)磁環(huán)及第二調(diào)磁環(huán)；

所述外轉(zhuǎn)子由2N塊外轉(zhuǎn)子永磁體與2N塊外轉(zhuǎn)子鐵心塊交替設(shè)置，其中N為正整數(shù)，所述外轉(zhuǎn)子永磁體沿圓周充磁，且相鄰?fù)廪D(zhuǎn)子永磁體極性相異；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子由2M塊內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體與2M塊內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊交替設(shè)置，其中M為正整數(shù)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體沿圓周充磁，且相鄰內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極性相異；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子在徑向上內(nèi)外兩層安裝；

所述外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子的軸向兩端分別設(shè)置有形狀相同的第一調(diào)磁環(huán)和第二調(diào)磁環(huán)，所述第一調(diào)磁環(huán)是由M+N塊調(diào)磁齒設(shè)置形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，第二調(diào)磁環(huán)是由M+N塊調(diào)磁齒設(shè)置形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；

所述外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子之間設(shè)有徑向氣隙，所述第一調(diào)磁環(huán)與外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子之間設(shè)有第一軸向氣隙，所述第二調(diào)磁環(huán)與外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子之間設(shè)有第二軸向氣隙；

所述外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子無軛部鐵心，且外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子軸向長度相同。

上述方案中，所述第一調(diào)磁環(huán)鐵心塊和第二調(diào)磁環(huán)鐵心塊的材料可以為硅鋼片，也可以為整塊電工鋼。

上述方案中，所述外轉(zhuǎn)子永磁體和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體的材料為釹鐵硼永磁體。

上述方案中，所述外轉(zhuǎn)子鐵心塊和內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊的材料可以為硅鋼片，也可以為整塊電工鋼。

本發(fā)明的有益效果為：

1、將現(xiàn)有調(diào)磁式磁性齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子中徑向充磁的永磁體改成了沿圓周充磁，形成兩側(cè)調(diào)磁環(huán)與內(nèi)、外轉(zhuǎn)子永磁體之間的磁路，這種結(jié)構(gòu)可以省去現(xiàn)有徑向磁場調(diào)制式磁性齒輪中轉(zhuǎn)子上的鐵心，節(jié)約了導(dǎo)磁材料，有效降低了轉(zhuǎn)子重量，改善磁性齒輪的動態(tài)性能。

2、將現(xiàn)有調(diào)磁式磁性齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子永磁體增加了鐵心塊，在轉(zhuǎn)矩相同的情況下，永磁體的用量減少，節(jié)約成本。

3、將現(xiàn)有調(diào)磁式磁性齒輪中位于內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間的調(diào)磁環(huán)改成了裝在內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的軸向兩端，并可以與磁性齒輪軸向端蓋融為一體，與現(xiàn)有調(diào)磁式磁性齒輪三層結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪安裝更加方便，易于實現(xiàn)，便于保證量產(chǎn)質(zhì)量。

附圖說明

圖1為新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體和外轉(zhuǎn)子永磁體的對應(yīng)關(guān)系示意圖；

圖5為新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的第一調(diào)磁環(huán)鐵心塊排布示意圖；

圖6為新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的磁場回路示意圖；

圖8為新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的單側(cè)軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心和外轉(zhuǎn)子鐵心的對應(yīng)關(guān)系示意圖；

圖9為新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的單側(cè)軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-外轉(zhuǎn)子；2-內(nèi)轉(zhuǎn)子；3-徑向氣隙；4-第一調(diào)磁環(huán)；5-第二調(diào)磁環(huán)；6-第一軸向氣隙；7-第二軸向氣隙；8-內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心；9-外轉(zhuǎn)子鐵心；1-1-外轉(zhuǎn)子永磁體；1-2-外轉(zhuǎn)子鐵心塊；2-1-內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體；2-2-內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例一：

下面結(jié)合圖1至圖6說明本實施例的新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪，一種新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪包括外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子2、第一調(diào)磁環(huán)4及第二調(diào)磁環(huán)5，外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子2和第一調(diào)磁環(huán)4、第二調(diào)磁環(huán)5同軸心安裝。

外轉(zhuǎn)子1由2N塊外轉(zhuǎn)子永磁體1-1與2N塊外轉(zhuǎn)子鐵心塊1-2交替設(shè)置，其中N為正整數(shù)，外轉(zhuǎn)子永磁體1-1沿圓周充磁，且相鄰?fù)廪D(zhuǎn)子永磁體1-1極性相異；外轉(zhuǎn)子永磁體1-1的材料為釹鐵硼，外轉(zhuǎn)子鐵心塊1-2的材料可以為硅鋼片，也可以為整塊電工鋼，本發(fā)明優(yōu)選為硅鋼片。內(nèi)轉(zhuǎn)子2由2M塊內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體2-1與2M塊內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊2-2交替設(shè)置，其中M為正整數(shù)，內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體2-1沿圓周充磁，且相鄰內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體2-1極性相異，內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體2-1的材料為釹鐵硼，內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊2-2的材料可以為硅鋼片，也可以為整塊電工鋼，本發(fā)明優(yōu)選為硅鋼片。

內(nèi)轉(zhuǎn)子2與外轉(zhuǎn)子1在徑向上內(nèi)外兩層安裝；外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子2無軛部鐵心，且外轉(zhuǎn)子1與內(nèi)轉(zhuǎn)子2軸向長度相同。

形狀相同的第一調(diào)磁環(huán)4和第二調(diào)磁環(huán)5分別設(shè)置于外轉(zhuǎn)子1與內(nèi)轉(zhuǎn)子2的軸向兩端，第一調(diào)磁環(huán)4是由M+N塊調(diào)磁齒設(shè)置形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，第一調(diào)磁環(huán)鐵心塊的材料可以為硅鋼片，也可以為整塊電工鋼，本發(fā)明優(yōu)選為硅鋼片；第二調(diào)磁環(huán)5是由M+N塊調(diào)磁齒設(shè)置形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，第二調(diào)磁環(huán)鐵心塊的材料可以為硅鋼片，也可以為整塊電工鋼，本發(fā)明優(yōu)選為硅鋼片；調(diào)磁齒徑向部分兩端的弧長不相等，外圈弧長大于內(nèi)圈弧長。

第一調(diào)磁環(huán)4和第二調(diào)磁環(huán)5的外徑大于或等于外轉(zhuǎn)子1的外徑，第一調(diào)磁環(huán)4和第二調(diào)磁環(huán)5的內(nèi)徑小于或等于內(nèi)轉(zhuǎn)子2的內(nèi)徑。

本實施例中，一種新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪在軸向上由第一調(diào)磁環(huán)4、外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子2和第二調(diào)磁環(huán)5構(gòu)成三段式結(jié)構(gòu)；外轉(zhuǎn)子1與內(nèi)轉(zhuǎn)子2之間設(shè)有徑向氣隙3，徑向氣隙3是為了保證外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子2能夠自由轉(zhuǎn)動，本實施例中徑向氣隙3設(shè)置為4mm；第一調(diào)磁環(huán)4與外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子2之間設(shè)有第一軸向氣隙6，第二調(diào)磁環(huán)5與外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子2之間設(shè)有第二軸向氣隙7，第一軸向氣隙6、第二軸向氣隙7均為工作氣隙，氣隙越小，齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩越大，本實施例中第一軸向氣隙6、第二軸向氣隙7都設(shè)置為0.5mm。

本實施例涉及的新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的工作過程為：

如圖7所示，新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪在運行時，磁場從外轉(zhuǎn)子1中沿圓周充磁的外轉(zhuǎn)子永磁體1-1出發(fā)進入外轉(zhuǎn)子1的外轉(zhuǎn)子鐵心塊1-2，通過外轉(zhuǎn)子鐵心塊1-2進入第二軸向氣隙7，后通過第二軸向氣隙7進入第二調(diào)磁環(huán)5，再由第二調(diào)磁環(huán)5通過第二軸向氣隙7進入內(nèi)轉(zhuǎn)子2中沿圓周充磁的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體2-1后進入內(nèi)轉(zhuǎn)子2的內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊2-2，通過內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊2-2進入第一軸向氣隙6，然后通過第一軸向氣隙6進入第一調(diào)磁環(huán)4，再由第一調(diào)磁環(huán)4通過第一軸向氣隙6回到外轉(zhuǎn)子永磁體1-1中，形成一個完整的磁場回路。

新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪在運行時，第一調(diào)磁環(huán)4和第二調(diào)磁環(huán)5固定不動，用以對內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體2-1、外轉(zhuǎn)子永磁體1-1所產(chǎn)生的磁場進行調(diào)制，以實現(xiàn)外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子2的變速、變轉(zhuǎn)矩運行；外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生的磁場經(jīng)過第一調(diào)磁環(huán)4和第二調(diào)磁環(huán)5的調(diào)制后在氣隙內(nèi)相互作用，即實現(xiàn)齒輪轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)傳遞。

實施例二：

下面結(jié)合圖8和圖9說明本實施例，本實施例與實施例一的不同點在于外轉(zhuǎn)子1與內(nèi)轉(zhuǎn)子2的軸向兩端，一端是調(diào)磁環(huán)4，另外一端是內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心8和外轉(zhuǎn)子鐵心9，內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體2-1與內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊2-2安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心8的軸向端上，外轉(zhuǎn)子永磁體1-1與外轉(zhuǎn)子鐵心塊1-2安裝在外轉(zhuǎn)子鐵心9的軸向端上。其中，第一調(diào)磁環(huán)4的內(nèi)徑小于或等于內(nèi)轉(zhuǎn)子2的內(nèi)徑，第一調(diào)磁環(huán)4的外徑大于或等于外轉(zhuǎn)子1的外徑；內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心8的內(nèi)徑和外徑等于內(nèi)轉(zhuǎn)子2的內(nèi)徑和外徑，外轉(zhuǎn)子鐵心9的內(nèi)徑和外徑等于外轉(zhuǎn)子1的內(nèi)徑和外徑。

所述外轉(zhuǎn)子1與內(nèi)轉(zhuǎn)子2在徑向上內(nèi)外兩層安裝，且外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子2之間設(shè)有徑向氣隙3；所述第一調(diào)磁環(huán)4設(shè)置在外轉(zhuǎn)子1與內(nèi)轉(zhuǎn)子2的軸向端，且調(diào)第一磁環(huán)4與外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子2之間設(shè)有第一軸向氣隙6。

本實施例涉及的新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪的工作過程與實施一相似，只是將第二調(diào)磁環(huán)5變?yōu)檗D(zhuǎn)子鐵心，即磁場從外轉(zhuǎn)子1中沿圓周充磁的外轉(zhuǎn)子永磁體1-1出發(fā)進入外轉(zhuǎn)子1的外轉(zhuǎn)子鐵心塊1-2，通過外外轉(zhuǎn)子鐵心塊1-2進入第一軸向氣隙6，后通過第一軸向氣隙6進入第一調(diào)磁環(huán)4，再由第一調(diào)磁環(huán)4通過第一軸向氣隙6進入內(nèi)轉(zhuǎn)子2中沿圓周充磁的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體2-1后進入內(nèi)轉(zhuǎn)子2的內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊2-1，通過內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵心塊2-1進入第一軸向氣隙6，然后通過第一軸向氣隙6進入第一調(diào)磁環(huán)4，再由第一調(diào)磁環(huán)4通過第一軸向氣隙6回到外轉(zhuǎn)子永磁體1-1中，形成一個完整的磁場回路。

新型軸向磁場調(diào)制式磁性齒輪在運行時，第一調(diào)磁環(huán)4固定不動，用以對內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體2-1、外轉(zhuǎn)子永磁體1-1所產(chǎn)生的磁場進行調(diào)制，以實現(xiàn)外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子2的變速、變轉(zhuǎn)矩運行；外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生的磁場經(jīng)過第一調(diào)磁環(huán)4的調(diào)制后在氣隙內(nèi)相互作用，即實現(xiàn)齒輪轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)傳遞。

以上實施例僅用于說明本發(fā)明的設(shè)計思想和特點，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，本發(fā)明的保護范圍不限于上述實施例。所以，凡依據(jù)本發(fā)明所揭示的原理、設(shè)計思路所作的等同變化或修飾，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。