Ls、低速轉(zhuǎn)子側(cè)對應(yīng)定子永磁體12的軸向長度Lsm、低速轉(zhuǎn)子2與高速轉(zhuǎn)子6之間的軸向間隙距離Lg之間滿足以下關(guān)系:L s= L !+Lg+Lh, Lsm= L
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0024]本發(fā)明的低速轉(zhuǎn)子2需采用凸極結(jié)構(gòu)，用以調(diào)制低速轉(zhuǎn)子側(cè)對應(yīng)的定子永磁體12產(chǎn)生的永磁磁場，為了獲得較高的轉(zhuǎn)矩傳遞能力，實(shí)際應(yīng)用中，低速轉(zhuǎn)子凸極極弧系數(shù)需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0025]所述的低速轉(zhuǎn)子2、定子導(dǎo)磁塊11、高速轉(zhuǎn)子鐵芯61由硅鋼疊片或其它導(dǎo)磁材料構(gòu)成，與普通永磁同步電機(jī)的定轉(zhuǎn)子鐵芯制造工藝相同。
[0026]所述的高速轉(zhuǎn)子6采用福條嵌入式永磁體安排，能夠產(chǎn)生一定的聚磁效應(yīng)，有利于改善磁齒輪的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。當(dāng)然，本發(fā)明中，高速轉(zhuǎn)子也可采用其它形式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，只需保證高速轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生有效的N-S磁極即可。但無論采用哪種結(jié)構(gòu)形式，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0027]所述的定子I為由沿圓周等距間隔排列的定子導(dǎo)磁塊11構(gòu)成的環(huán)形部件，與低速轉(zhuǎn)子側(cè)對應(yīng)的定子導(dǎo)磁塊之間設(shè)置定子永磁體12，定子I同軸心地固定安裝在低速轉(zhuǎn)子2和高速轉(zhuǎn)子6的外部，低速轉(zhuǎn)子2和高速轉(zhuǎn)子6則分別位于定子I內(nèi)部兩側(cè)，且兩側(cè)端面相互對齊。低速轉(zhuǎn)子2和高速轉(zhuǎn)子6具有相同的外徑，二者同軸排列，之間具有一定的軸向間隙，同時(shí)，定子I與低速轉(zhuǎn)子2和高速轉(zhuǎn)子6之間設(shè)有氣隙3，從而能夠保證高、低速轉(zhuǎn)子正常旋轉(zhuǎn)。
[0028]本發(fā)明中，低速轉(zhuǎn)軸5 (高速轉(zhuǎn)軸7)與外部的動(dòng)力輸入裝置或動(dòng)力輸出裝置連接，起到輸入或輸出動(dòng)力的作用。因此，低速轉(zhuǎn)軸5 (高速轉(zhuǎn)軸7)可以是和低速轉(zhuǎn)子2(高速轉(zhuǎn)子6)單獨(dú)的部件，低速轉(zhuǎn)子2(高速轉(zhuǎn)子6)固定設(shè)置在低速轉(zhuǎn)軸5 (高速轉(zhuǎn)軸7)外圓周上；當(dāng)然低速轉(zhuǎn)軸5 (高速轉(zhuǎn)軸7)也可以是和低速轉(zhuǎn)子2 (高速轉(zhuǎn)子6)制成一體的部件，乃至于低速轉(zhuǎn)軸5 (高速轉(zhuǎn)軸7)可以在結(jié)構(gòu)上視為低速轉(zhuǎn)子2 (高速轉(zhuǎn)子6)的位于軸心的一部分。但無論采用哪種結(jié)構(gòu)形式，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0029]所述的低速轉(zhuǎn)軸5和高速轉(zhuǎn)軸7由鋼或其它非導(dǎo)磁材料構(gòu)成，與普通永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)軸制造工藝相同。
[0030]所述的外殼4緊密包圍在定子I的外部，用以固定安裝定子1，外殼4由鋁或其它^巨導(dǎo)磁材料構(gòu)成，與普通永磁同步電機(jī)的外殼制造工藝相同。
[0031]所述的定子永磁體12、高速轉(zhuǎn)子永磁體62由稀土釹鐵硼或其它永磁材料制成。
[0032]所述的對應(yīng)低速轉(zhuǎn)子側(cè)的定子永磁體12沿圓周切向充磁，且相鄰永磁體充磁方向相反，構(gòu)成N-S磁極結(jié)構(gòu)。
[0033]所述的構(gòu)成高速轉(zhuǎn)子的高速轉(zhuǎn)子永磁體62沿圓周切向充磁，且相鄰永磁體充磁方向相反，構(gòu)成聚磁式N-S磁極結(jié)構(gòu)。
[0034]低速轉(zhuǎn)子凸極21的磁場調(diào)制功能，能夠?qū)⒌退俎D(zhuǎn)子側(cè)對應(yīng)的定子永磁體12產(chǎn)生的永磁磁場，在氣隙3處調(diào)制出一系列空間諧波磁場。當(dāng)?shù)退俎D(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)時(shí)，相應(yīng)的諧波磁場隨之旋轉(zhuǎn)。當(dāng)該軸向磁齒輪高速轉(zhuǎn)子永磁體62的極對數(shù)等于其中任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)諧波磁場的極對數(shù)時(shí)，通過磁場的親合作用，該軸向磁齒輪高、低速轉(zhuǎn)子就能夠穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞。所以，高速轉(zhuǎn)子6有多種結(jié)構(gòu)形式，只需保證能夠產(chǎn)生有效的N-S磁極與諧波磁場耦合作用即可。為了實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)的效果，必須要求所選用的諧波旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)不能等于低速轉(zhuǎn)子凸極21的個(gè)數(shù)。此時(shí)，當(dāng)所選用的諧波磁場的極對數(shù)等于低速轉(zhuǎn)子凸極21的個(gè)數(shù)與低速轉(zhuǎn)子側(cè)定子永磁體12的極對數(shù)之差時(shí)，利用了幅值最大的諧波旋轉(zhuǎn)磁場，該軸向磁齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。即所述軸向磁齒輪低速轉(zhuǎn)子凸極21的個(gè)數(shù)隊(duì)、定子導(dǎo)磁塊11的個(gè)數(shù)Ns、高速轉(zhuǎn)子永磁體62的極對數(shù)Ph應(yīng)滿足以下關(guān)系:
[0035]Ns= 2 X (N1-Ph)(I)
[0036]此時(shí)，該軸向磁齒輪高、低速轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度比滿足:
[0037]Qh: Q1= N1IPh(2)
[0038]Qh, Q1*別為該軸向磁齒輪高、低速轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度。
[0039]對應(yīng)地，該軸向磁齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)的變速傳動(dòng)比為:
[0040]Gr= N1:Ph (3)
[0041]本發(fā)明涉及的低速轉(zhuǎn)子側(cè)采用定子永磁型結(jié)構(gòu)的新型軸向磁齒輪不但能夠?qū)崿F(xiàn)較高的轉(zhuǎn)矩傳遞能力，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，磁齒輪整體的外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及低速轉(zhuǎn)子側(cè)采用的定子永磁型結(jié)構(gòu)，使得該軸向磁齒輪在簡化制造工藝、降低加工成本、提高機(jī)械可靠性方面具有明顯優(yōu)勢。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低速轉(zhuǎn)子側(cè)采用定子永磁型結(jié)構(gòu)的軸向磁齒輪，其特征在于，該磁齒輪包括定子(I)、低速轉(zhuǎn)子(2)、低速轉(zhuǎn)軸(5)、高速轉(zhuǎn)子(6)、高速轉(zhuǎn)軸(7)和外殼(4)； 所述低速轉(zhuǎn)子(2)固定設(shè)置在低速轉(zhuǎn)軸(5)上，低速轉(zhuǎn)子(2)為環(huán)形導(dǎo)磁體，在其外環(huán)上設(shè)置有等距排列的低速轉(zhuǎn)子凸極(21); 所述高速轉(zhuǎn)子(6)固定設(shè)置在高速轉(zhuǎn)軸(X)上，高速轉(zhuǎn)子(6)為環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括高速轉(zhuǎn)子鐵芯(61)和福條式嵌入高速轉(zhuǎn)子鐵芯(61)的高速轉(zhuǎn)子永磁體(62)，所述高速轉(zhuǎn)子永磁體(62)沿圓周切向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反； 所述低速轉(zhuǎn)子(2)和高速轉(zhuǎn)子(6)沿軸向排列，同軸設(shè)置，之間具有間隙，而且二者外徑相同； 所述定子⑴為由定子導(dǎo)磁塊(11)沿圓周方向等距間隔排列組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，同軸心地固定安裝在低速轉(zhuǎn)子(2)和高速轉(zhuǎn)子(6)的外部，其中，與低速轉(zhuǎn)子(2)相對應(yīng)定子(I)側(cè)的相鄰定子導(dǎo)磁塊(11)之間需要填充定子永磁體(12)，而與高速轉(zhuǎn)子(6)相對應(yīng)定子(I)側(cè)的定子導(dǎo)磁塊(11)之間則無需填充任何材料，所述定子永磁體(12)沿圓周切向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反； 所述外殼(4)為鋁制環(huán)形部件，緊密包圍在定子(I)外部，用于固定定子(I); 所述定子(I)與低速轉(zhuǎn)子凸極(21)、高速轉(zhuǎn)子(6)外表面之間設(shè)有氣隙(3);定子(I)的兩側(cè)端面分別與低速轉(zhuǎn)子(2)、高速轉(zhuǎn)子￠)的外側(cè)端面對齊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向磁齒輪，其特征在于，所述低速轉(zhuǎn)子凸極(21)的個(gè)數(shù)N1、定子導(dǎo)磁塊(11)的個(gè)數(shù)Ns、高速轉(zhuǎn)子永磁體￠2)的極對數(shù)Ph滿足以下關(guān)系:NS =2X (N1-Ph)，能夠?qū)崿F(xiàn)的齒輪變速傳動(dòng)比K為:G r= N 1:Ph。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向磁齒輪，其特征在于，所述低速轉(zhuǎn)子(2)的軸向長度L1、高速轉(zhuǎn)子(6)的軸向長度Lh、定子導(dǎo)磁塊(11)的軸向長度Ls、低速轉(zhuǎn)子側(cè)對應(yīng)定子永磁體(12)的軸向長度Lsm、低速轉(zhuǎn)子⑵與高速轉(zhuǎn)子(6)之間的軸向間隙距離Lg之間滿足以下關(guān)系:LS= L ；|+Lg+Lh，Lsm= L1O
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軸向磁齒輪，包括低速轉(zhuǎn)子、高速轉(zhuǎn)子和定子。低速轉(zhuǎn)子和高速轉(zhuǎn)子沿軸向同軸設(shè)置，二者具有相同的外徑；低速轉(zhuǎn)子為環(huán)形導(dǎo)磁體，在其外環(huán)上設(shè)置有等距排列的低速轉(zhuǎn)子凸極；高速轉(zhuǎn)子包括高速轉(zhuǎn)子鐵芯和嵌入高速轉(zhuǎn)子鐵芯的高速轉(zhuǎn)子永磁體；定子為由導(dǎo)磁塊等距間隔排列組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，同軸心地固定在高、低速轉(zhuǎn)子外部，定子兩端面分別與高、低速轉(zhuǎn)子外側(cè)端面對齊，對應(yīng)低速轉(zhuǎn)子側(cè)的相鄰定子導(dǎo)磁塊之間需要填充永磁體。定子與高、低速轉(zhuǎn)子之間設(shè)有氣隙，高、低速轉(zhuǎn)子軸向之間設(shè)有間隙，保證高、低速轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明作為一種利用諧波磁場耦合作用實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)的磁齒輪，具有機(jī)械可靠性高、加工制造方便的特點(diǎn)。
【IPC分類】H02K1/17, H02K1/24, H02K1/27, H02K16/02, H02K51/00
【公開號】CN104967279
【申請?zhí)枴緾N201510364211
【發(fā)明人】李祥林, 王玉彬
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月26日