CN103647379B

CN103647379B - 永磁齿轮变速器

Info

Publication number: CN103647379B
Application number: CN201310725800.5A
Authority: CN
Inventors: 张益盛; 付明龙; 陈雪原; 张威
Original assignee: AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute
Current assignee: AVIC Shenyang Aerodynamics Research Institute
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: CN103647379A

Abstract

永磁齿轮变速器。现有的永磁齿轮变速器大多用永磁体产生磁场，磁场穿过气隙把主、从动轴耦合在一起，通过直接的磁场耦合实现不接触传动。这类磁性齿轮变速器的缺陷是：磁体利用率低，转矩小，传动比小，噪音大。本发明方法包括：壳体（4），所述的壳体内具有定（3）子，所述的定子嵌于径向同轴心的内转子（1）和外转子（2）之间；所述的内转子包括铁磁轴（12），所述的铁磁轴内具有两层永磁体A（11）；所述的外转子包括一组N、S极相间排列的永磁体B（21）；所述的定子包括外向定子层（31）和内向定子层（32）。本发明用于变速器。

Description

永磁齿轮变速器

技术领域：

本发明涉及一种永磁齿轮变速器。

背景技术：

现有齿轮变速器基本都是机械齿轮啮合直接接触式，缺点是效率低，噪音大，需要润滑，易损坏等。现有的永磁齿轮变速器大多用永磁体产生磁场，磁场穿过气隙把主、从动轴耦合在一起，通过直接的磁场耦合实现不接触传动。这类磁性齿轮变速器的缺陷是：磁体利用率低，转矩小，传动比小，噪音大。

针对现有的齿轮和永磁齿轮的问题，本发明提供一种永磁齿轮变速器，通过磁场谐波调制的方法，提高永磁体利用率，形成大变比、大转矩的、低噪音的机械传动。

发明内容：

本发明的目的是提供一种永磁齿轮变速器。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种永磁齿轮变速器，其组成包括：壳体，所述的壳体内具有定子，所述的定子嵌于径向同轴心的内转子和外转子之间；所述的内转子包括铁磁轴，所述的铁磁轴上具有两层N、S 极相间排列的永磁体A ；所述的外转子包括一组N、S 极相间排列的永磁体B ；所述的定子包括外向定子层和内向定子层，所述的外向定子层将所述的内转子外层的永磁体与外转子的永磁体构成导磁映射，所述的内向定子层将内转子的永磁体与外转子的永磁体构成导磁映射。

所述的永磁齿轮变速器，所述的外转子通过弱磁支架连接于壳体，所述的定子通过弱磁固定架连接于壳体。

所述的永磁齿轮变速器，所述的内转子还具有内转子轴，所述的内转子轴与内转子基座为一体，所述的永磁体A 成对的安装于所述的内转子基座内。

所述的永磁齿轮变速器，所述的外转子还具有外转子轴，所述的外转子轴与外转子基座为一体，所述的永磁体B 的N、S 极相间排列于所述的外转子基座内。

所述的永磁齿轮变速器，所述的内向定子层和外向定子层分别为一组铁磁条，所述的铁磁条的两端为弧形。

所述的永磁齿轮变速器，所述的定子还具有定子轴，所述的定子轴与定子基座为一体，所述的铁磁条安装在所述的定子基座内。

所述的永磁齿轮变速器，所述的定子通过定子基座与所述的内转子的轴承枢接。

所述的永磁齿轮变速器，所述的定子通过定子基座与所述的外转子的轴承枢接。

所述的外转子的永磁体B 的个数与所述的内转子的永磁体A 的个数不同。

有益效果：

本发明本发明采用双层定子双层高速转子结构，大大提高永磁体利用率的同时，形成大变比、大转矩的、低噪音的机械传动。另外双层设计和材料选择也减少磁滞损耗。

附图说明：

图1 是本发明实例的水平剖视图。

图2 是图1 中A 向剖视图。

图3 是本发明的三维立体图。

图4 是本发明实例低速向高速端传动功能状态1 示意图。

图5 是本发明实例低速向高速端传动功能状态2 示意图。

图6 是本发明实例低速向高速端传动功能状态3 示意图。

图7 是本发明实例低速向高速端传动功能状态4 示意图。

图8 是本发明实例高速向低速端传动功能状态1 示意图。

图9 是本发明实例高速向低速端传动功能状态2 示意图。

图10 是本发明实例高速向低速端传动功能状态3 示意图。

图11 是本发明实例高速向低速端传动功能状态4 示意图。

图中：1. 内转子；11. 永磁体A ；12. 铁磁轴；2. 外转子；21. 永磁体B ；22. 弱磁支架；3. 定子；31. 外向定子层；32. 内向定子层；33. 弱磁固定架；4. 壳体。

具体实施方式：

实施例1 ：

一种永磁齿轮变速器，其组成包括：壳体4，所述的壳体内具有定3 子，所述的定子嵌于径向同轴心的内转子1 和外转子2 之间；所述的内转子包括铁磁轴12，所述的铁磁轴上具有两层N、S 极相间排列的永磁体A（图中件号为11）；所述的外转子包括一组N、S 极相间排列的永磁体B（图中件号为21）；所述的定子包括外向定子层31 和内向定子层32，所述的外向定子层将所述的内转子外层的永磁体与外转子的永磁体构成导磁映射，所述的内向定子层将内转子的永磁体与外转子的永磁体构成导磁映射。

两层所述的永磁体A 错开180°电角度。

实施例2 ：

根据实施例1 所述的永磁齿轮变速器，所述的外转子通过弱磁支架22 连接于壳体，所述的定子通过弱磁固定架33 连接于壳体。

实施例3 ：

根据实施例1 或2 所述的永磁齿轮变速器，所述的内转子还具有内转子轴，所述的内转子轴与内转子基座为一体，所述的永磁体A 成对的安装于所述的内转子基座内。

实施例4 ：

根据实施例1 或2 或3 所述的永磁齿轮变速器，所述的外转子还具有外转子轴，所述的外转子轴与外转子基座为一体，所述的永磁体B 的N、S 极相间排列于所述的外转子基座内。

实施例5 ：

根据实施例1 或2 或3 或4 所述的永磁齿轮变速器，所述的内向定子层和外向定子层分别为一组铁磁条，所述的铁磁条的两端为弧形，所述的铁磁条构成所述的外转子到所述的内转子的永磁体映射。

实施例6 ：

根据实施例1 或2 或3 或4 或5 所述的永磁齿轮变速器，所述的定子还具有定子轴，所述的定子轴与定子基座为一体，所述的铁磁条安装在所述的定子基座内。

实施例7 ：

根据实施例1 或2 或3 或4 或5 或6 所述的永磁齿轮变速器，所述的定子通过定子基座与所述的内转子的轴承枢接。

实施例8 ：

根据实施例1 或2 或3 或4 或5 或6 或7 所述的永磁齿轮变速器，所述的定子通过定子基座与所述的外转子的轴承枢接。

实施例9 ：

根据实施例1 或2 或3 或4 或5 或5 或6 或7 或8 所述的永磁齿轮变速器，所述的外转子的永磁体B 的个数与所述的内转子的永磁体A 的个数不同。

实施例10 ：

根据实施例1 或2 或3 或4 或5 或5 或6 或7 或8 或9 所述的永磁齿轮变速器，所述的永磁体B 的个数为40，以N、S 极相间排列；所述的内转子单层磁极为1 对，则外向定子层和内向定子层3 为19 个，其结构示意图如附图3 所示。

此结构中，内、外转子的永磁体A 和永磁体B 在定子的作用下都是处于耦合状态。内转子上半圆N 极通过定子的外向定子层与外转子的S 极相耦合，内转子下半圆S 极通过定子的外向定子层与外转子的N 极相耦合；内转子上半圆S 极通过定子的内向定子层与外转子的N 极相耦合，内转子下半圆N 极通过定子的内向定子层与外转子的S 极相耦合。

此结构能够实现高低速双向传动，两个方向的运行原理分别是：低速向高速端传动时采用同步电机原理；高速向低速端传动时采用步进电机原理。

低速向高速端传动过程为：

当低速向高速端传动时，所述的外转子为低速转子，所述的内转子为高速转子，通过定子调制产生旋转磁场，定子中的旋转磁场对内转子产生磁耦合力，驱动内转子转动。其运转过程如附图4- 附图7 所示，图中能见的内转子磁极为上层内转子磁极，通过双层定子层与外转子对应；下层内转子磁极与能见的上层内转子磁极相反设置，所以上层内转子和外转子发生耦合作用时，下层内转子和外转子也同时发生耦合作用，使之处于平衡状态。

高速向低速端传动过程为：

当高速向低速端传动时，所述的内转子为高速转子，所述的内转子为高速转子，通过定子调制产生旋转磁场，定子中的旋转磁场对内转子产生磁耦合力，驱动内转子转动。其运转过程如附图8- 附图11 所示，图中能见的内转子磁极为上层内转子磁极，通过双层定子层与外转子对应；下层内转子磁极与能见的上层内转子磁极相反设置，所以上层内转子和外转子发生耦合作用时，下层内转子和外转子也同时发生耦合作用，使之处于平衡状态。

Claims

1.一种永磁齿轮变速器，其组成包括：壳体，其特征是：所述的壳体内具有定子，所述的定子嵌于径向同轴心的内转子和外转子之间；所述的内转子包括铁磁轴，所述的铁磁轴上具有两层N、S 极相间排列的永磁体A ；所述的外转子包括一组N、S 极相间排列的永磁体B；所述的定子包括外向定子层和内向定子层，所述的外向定子层将所述的内转子外层的永磁体与外转子的永磁体构成导磁映射，所述的内向定子层将内转子的永磁体与外转子的永磁体构成导磁映射；所述的永磁齿轮变速器，所述的外转子通过弱磁支架连接于壳体，所述的定子通过弱磁固定架连接于壳体；所述的内转子还具有内转子轴，所述的内转子轴与内转子基座为一体，所述的永磁体A 成对的安装于所述的内转子基座内；所述的外转子还具有外转子轴，所述的外转子轴与外转子基座为一体，所述的永磁体B 的N、S 极相间排列于所述的外转子基座内；所述的内向定子层和外向定子层分别为一组铁磁条，所述的铁磁条的两端为弧形；所述的定子还具有定子轴，所述的定子轴与定子基座为一体，所述的铁磁条安装在所述的定子基座内；所述的定子通过定子基座与所述的内转子的轴承枢接；所述的定子通过定子基座与所述的外转子的轴承枢接；所述的外转子的永磁体B 的个数与所述的内转子的永磁体A 的个数不同；所述的永磁体B 的个数为40，以N、S 极相间排列；所述的内转子单层磁极为1 对，则外向定子层和内向定子层为19 个；此结构中，内、外转子的永磁体A 和永磁体B 在定子的作用下都是处于耦合状态；内转子上半圆N 极通过定子的外向定子层与外转子的S 极相耦合，内转子下半圆S 极通过定子的外向定子层与外转子的N 极相耦合；内转子上半圆S 极通过定子的内向定子层与外转子的N 极相耦合，内转子下半圆N 极通过定子的内向定子层与外转子的S 极相耦合；此结构能够实现高低速双向传动，两个方向的运行原理分别是：低速向高速端传动时采用同步电机原理；高速向低速端传动时采用步进电机原理。