CN104901510A - 一种永磁齿轮传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁齿轮传动机构，包括定子总成、调磁环总成、转子总成和机壳总成。本发明仅有一层永磁体，因此在节约永磁体的同时，加工及装配的难度也较小。本发明的永磁体由转子铁心中的内置型孔固定，永磁体不会因转子铁心高速旋转时产生的离心力甩出，因此安全可靠。本发明的传动比可以根据需要进行改变。本发明的输出转速可以根据需要设为恒定。本发明的转子铁心上装有导体材料制成的阻尼条，可切割定子绕组产生的磁场并形成感生电流，该感生电流所产生的洛仑兹力可形成阻尼，使转子启动后的转速及转矩快速收敛并稳定运行；本发明的空气流可以将定子总成、调磁环总成及转子总成中所产生的热量带走。

Description

一种永磁齿轮传动装置

技术领域

本发明涉及一种齿轮传动装置，特别是一种永磁齿轮传动装置。

背景技术

机械齿轮传动装置作为一种动力传递装置应用范围极为广泛，几乎遍及工农业生产和人们日常生活的各个领域。

机械齿轮传动装置的引入，解决了传动系统中转矩与转速的匹配问题。但是机械齿轮传动装置的引入也给传动系统带来了诸如振动、噪音、润滑、可靠性以及经常性维护等问题。

永磁齿轮传动装置利用磁场耦合传递动力，具有非接触式传动特点，避免了传统机械齿轮传动因实体接触而产生的诸如磨损、噪声、轮齿点蚀、断裂等问题，降低了维护成本。

与机械齿轮传动装置一样，永磁齿轮传动装置也有平行轴式、同心轴式及交错轴式等三种形式。

其中，同心轴式永磁齿轮传动装置也称同心式永磁齿轮传动装置，能充分利用永磁体磁能积，达到与机械齿轮传动装置相媲美的机械性能，运行时无摩擦、无磨损，并具有过载保护等优点。

同心式永磁齿轮传动装置具有三层同心转子：(1)低速转子(永磁体极对数较多)；(2)调磁环(由磁导率很大的铁磁性调磁极块和磁导率近似真空的支撑块组成)；(3)高速转子(永磁体极对数较少)。

同心式永磁齿轮传动装置有两层气隙：(1)低速转子与调磁环之间；(2)调磁环与高速转子之间。

同心式永磁齿轮传动装置有两种运动方式：(1)调磁环固定，高速转子与低速转子转动方向相反；(2)将低速转子或高速转子其中的一个固定，调磁环与另一个永磁转子相对转动且转动方向相同。

现有同心式永磁齿轮传动装置的缺点：(1)三层同心转子中必须固定一个转子，即运行时只能有两个运动转子，因此其传动比是固定的；(2)当输入转速出现波动时(如风力发电)，输出转速也随之出现波动，即输出转速不能恒定；(3)只能变速，不能调速。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种既可以改变传动比，也可以使输入转速出现波动时，输出转速恒定，并且具有无级调速特性的永磁齿轮传动装置；除具有现有同心式永磁齿轮传动装置的优点外，还具有机械结构简单、永磁体用量小、设计及制造容易等优点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种永磁齿轮传动装置，包括定子总成、调磁环总成、转子总成和机壳总成。

所述的定子总成包括定子铁心和定子绕组；所述的定子铁心由两面绝缘的硅钢片叠压而成，定子铁心有形状相同且均匀分布的槽；所述的定子绕组嵌装在定子铁心的槽中，定子绕组通交流电时产生旋转磁场。

所述的定子铁心与机壳总成中的外壳采用过盈配合方式固定。

所述的定子铁心为外定子铁心或内定子铁心；当定子铁心为外定子铁心时，调磁环总成及转子总成位于外定子铁心内部；当定子铁心为内定子铁心时，调磁环总成及转子总成位于内定子铁心的外部。

所述的调磁环总成包括前伸出轴、前下端轴承、前伸出轴压盖、调磁极块、支撑块、垫块、弯套、弯套压盖和后下端轴承。

所述的前伸出轴为阶梯轴，并开有阶梯状的中心型孔；内置前下端轴承；靠近前下端轴承的外侧开有注油孔；靠近外圆周处开有均匀分布的与支撑块相配的支撑块型孔；前伸出轴的伸出端上开有键槽，用于与外界原动机或负载相联。

所述的前下端轴承为标准单侧密封向心球轴承，密封圈位于后伸出轴的相应轴肩定位处。

所述的前伸出轴压盖开有中心孔，套装在前伸出轴的外圆表面并与其侧面贴合；靠近其外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，螺钉孔个数及中心线位置与前伸出轴的支撑块型孔一致。

所述的调磁极块由两面绝缘的硅钢片叠压而成或由导磁材料制成；所述的垫块及支撑块由非导磁材料制成。

所述的调磁极块外形为工字钢形；所述的支撑块为长方形，套装在两个工字钢形的调磁极块所形成的长方形型孔中，使调磁极块构成调磁环；所述的垫块套装在支撑块两端，使调磁极块沿轴向固定。

所述的弯套为阶梯轴，其中心线位置处开有阶梯状的中心型孔；内置后下端轴承；靠近后下端轴承的外侧开有注油孔；靠近外圆周处开有均匀分布的与支撑块相配的支撑块型孔。

所述的弯套压盖开有中心孔，套装在弯套的外圆表面并与其侧面贴合；靠近其外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，螺钉孔个数及中心线位置与弯套的支撑块型孔一致。

所述的后下端轴承为标准单侧密封向心球轴承，密封圈位于后伸出轴的相应轴肩定位处。

所述的转子总成包括后伸出轴、永磁体、转子铁心、阻尼条、离心式风扇和前下压盖。

所述的转子铁心由两面绝缘的硅钢片叠压而成，或由导磁材料制成；转子铁心的轴心处开有内孔，内孔表面沿轴线方向开有通风用的半圆孔，转子铁心通过键联接或过盈联接方式套装在后伸出轴上；靠近转子铁心外圆处开有均匀分布的永磁体型孔，用来安放并固定永磁体；转子铁心上还开有均匀分布的阻尼条型孔，用于放置阻尼条。

所述的永磁体为瓦形或长方形，安装在转子铁心的永磁体型孔处；当转子磁路为径向式结构时，转子铁心相邻的永磁体型孔处的永磁体极性相异；当转子磁路为切向式结构时，转子铁心相邻的永磁体型孔处的永磁体极性相同。

所述的后伸出轴为阶梯轴结构；后伸出轴的前端安装离心式风扇；后伸出轴的中部通过键联接或过盈联接方式与转子铁心相联；后伸出轴的两端由调磁环总成中的前下端轴承及后下端轴承支撑；后伸出轴靠近前下端轴承的端面开有沿轴心线均布的螺钉孔，用于与前下压盖上的螺钉孔相配；另一端圆周表面开有键槽，用于与外界负载或原动机相联。

所述的阻尼条用导体材料制成，并铆接在转子铁心两端。

所述的离心式风扇由离心扇叶和离心扇叶底板组成；离心扇叶以圆周均布方式焊接在离心扇叶底板上，离心扇叶底板的内孔与离心扇叶之间开有通风孔，离心扇叶底板通过键联接方式或过盈联接方式套装在后伸出轴上，并保证离心扇叶底板上所开的每个通风孔与转子铁心上的半圆孔同心。

所述的前下压盖外形为阶梯状，沿轴向开有中心盲孔，套装在后伸出轴的端部；前下压盖的最大外圆表面开有密封槽，用于封住前下端轴承的润滑油，使之不外泄；沿轴心线周围开有均匀分布的螺钉孔，其数量及中心线位置与后伸出轴端面上的螺钉孔相同，用于前下端轴承的端面沿轴向定位。

所述的机壳总成包括前上压盖、前上端轴承、前端盖、外壳、后端盖、后压盖、后上端轴承、外壳筋板、风罩、底座板和接线盒。

所述的外壳沿轴线方向有前凸缘和后凸缘，前凸缘和后凸缘上均开有均匀分布的螺栓孔，前凸缘的顶部还开有均匀分布的螺钉孔，靠近前凸缘和后凸缘的外壳表面沿圆周方向开有均匀分布的通风孔；外壳的侧面焊接一个平板，平板上开有中空的型孔，保证定子绕组的接线从型孔中穿出与交流电源联接，型孔四周有均匀分布的螺钉孔。

所述的前端盖、后端盖、风罩及接线盒上有均匀分布的螺栓孔，通过螺栓与外壳联接并固定。

所述的前端盖沿轴向开有中心孔，用于安放前上端轴承；靠近其外圆周表面处开有均匀分布的螺栓孔，其数量及中心线位置与外壳前凸缘的螺栓孔相同，通过螺栓与外壳前凸缘联接并固定；螺栓孔与中心孔之间有均匀分布的螺钉孔，通过螺钉与前上压盖联接并固定；前端盖靠近前上压盖处开有注油孔。

所述的后端盖沿轴向开有中心孔，用于安放后上端轴承；靠近其外圆周表面处开有均匀分布的螺栓孔，其数量及中心线位置与外壳的后凸缘部分螺栓孔相同，通过螺栓与外壳的后凸缘联接并固定；螺栓孔与中心孔之间有均匀分布的螺钉孔，通过螺钉与后压盖联接并固定；后端盖靠近后压盖处开有注油孔。

所述的风罩靠近外壳前凸缘处开有螺钉孔，其数量及中心线位置与外壳前凸缘顶部的螺钉孔相同，通过螺钉与外壳的前凸缘顶部联接并固定。

所述的接线盒底部开有螺钉孔，其数量及中心线位置与外壳侧面平板上的螺钉孔相同，通过螺钉与外壳侧面平板联接并固定。

所述的外壳筋板焊接在外壳表面位于定子铁心处，起加强筋及散热通风槽的作用；底座板焊接在外壳底部，其上开有螺栓孔。

所述的前上压盖沿轴向开有阶梯状中心孔，套装在前伸出轴的外圆表面并与前端盖的侧面贴合；中心孔较小直径处的内圆周表面开有密封槽，用于封住前上端轴承的润滑油，使之不外泄；靠近外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，其数量及中心线位置与前端盖相同，用于前上端轴承的端面沿轴向定位。

所述的后压盖沿轴向开有阶梯状中心孔，套装在弯套的外圆表面并与后端盖的侧面贴合；中心孔较小直径处的内圆周表面开有密封槽，用于封住后上端轴承的润滑油，使之不外泄；靠近外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，其数量及中心线位置与后端盖相同，用于后上端轴承的端面沿轴向定位。

所述的风罩与外壳筋板在径向存在一层均匀气隙，用于通风。

所述的接线盒内有接线螺柱，将定子绕组与外界交流电源相联接。

所述的定子总成与调磁环总成之间存在一层均匀气隙；所述的调磁环总成与转子总成之间也存在一层均匀气隙。

本发明所述的永磁体沿宽度方向上分割成若干块磁极方向相同的小块，安放并固定在转子铁心的同一永磁体型孔处。

本发明所述的永磁体沿长度方向上分割成若干块磁极方向相同的小块，安放并固定在转子铁心的同一永磁体型孔处。

本发明所述的接线盒内有接线螺柱，将定子绕组与变频器联接。

本发明所述的定子绕组为单相绕组。

本发明所述的定子绕组为多相绕组。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点及显著优点：

1、本发明的电磁结构简单，制造费用较低且运行可靠性高，主要体现在如下两方面：

(1)现有技术为两层永磁体，由于稀土永磁的磁能积很大，而两层永磁体分别与调磁环形成的上下两层气隙长度又较小(一般小于1mm)，因此加工及装配难度较大；本发明仅有一层永磁体，因此在节约永磁体的同时，加工及装配的难度也较小。

(2)现有技术的永磁体为外粘式，需采用玻璃纤维或不绣钢等非导磁材料包裹固定，增加了加工成本及制造难度，运行可靠性也大幅降低。本发明的永磁体由转子铁心中的内置型孔固定，永磁体不会因转子铁心高速旋转时产生的离心力甩出，因此安全可靠。

2、本发明的传动比可以根据需要进行调整

现有技术形成的传动比为常数，不能改变，而本发明的传动比可以根据需要进行改变，具体原理参见后面所述的运行原理。

3、本发明的输出转速可以根据需要设为恒定

当输入转速发生波动时(如风力发电时的叶轮转速)，现有技术的输出转速也随之发生波动；而本发明可以通过变频器控制并改变定子绕组的磁场旋转速度(包括数值大小及方向)，以保证输出转速恒定。具体原理参见后面所述的运行原理。

4、本发明启动时间短，转速及转矩波动小

本发明的转子铁心上装有导体材料制成的阻尼条，可切割定子绕组产生的磁场并形成感生电流，该感生电流所产生的洛仑兹力可形成阻尼，使转子启动后的转速及转矩快速收敛并稳定运行；而现有技术则需较长时间才能收敛并稳定运行。

5、本发明发热小，效率高

本发明的离心式风扇随后伸出轴旋转，所形成的离心力可使空气流动并构成通风回路；该通风回路的路径为：空气流经靠近外壳后凸缘的外壳表面通风孔进入后端盖、外壳与定子铁心、调磁环及转子铁心形成的空隙处，目的是冷却定子绕组靠近弯套的端部、调磁极块靠近弯套部分、垫块及支撑块的伸出端；然后该空气流又经转子铁心上的半圆孔流入外壳中前端盖与定子铁心、调磁环及转子铁心形成的空隙处，然后通过靠近外壳前凸缘的通风孔并经风罩与外壳筋板的径向气隙流出，目的是冷却转子铁心内部、定子绕组靠近前伸出轴的端部、调磁极块靠近前伸出轴部分、垫块的伸出端、支撑块的伸出端及定子铁心的外表面。

因此本发明的机械结构所形成的空气流可以将定子总成、调磁环总成及转子总成中所产生的热量带走。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为转子磁路为径向结构且永磁体形状为瓦形时的转子铁心结构图。

图4为转子磁路为径向结构且永磁体被分割成若干小块时的转子铁心结构图。

图5为转子磁路为径向结构且永磁体形状为长方形时的转子铁心结构图。

图6为转子磁路为切向结构且永磁体形状为长方形时的转子铁心结构图。

图7为由调磁极块、支撑块和垫块组成的调磁环三维视图。

图中：1、前伸出轴；2、前下端轴承；3、前上端轴承；4、前上压盖；5、前端盖；6、外壳；7、定子铁心；8、调磁极块；9、永磁体；10、定子绕组；11、垫块；12、弯套；13、支撑块；14、弯套压盖；15、后端盖；16、后压盖；17、后上端轴承；18、后下端轴承；19、后伸出轴；20、转子铁心；21、底座板；22、风罩；23、离心扇叶底板；24、离心扇叶；25、前下压盖；26、前伸出轴压盖；27、接线盒；28、外壳筋板；29、阻尼条。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地描述。

如图1-7所示，一种永磁齿轮传动装置，包括定子总成、调磁环总成、转子总成和机壳总成。

所述的定子总成包括定子铁心7和定子绕组10；所述的定子铁心7由两面绝缘的硅钢片叠压而成，定子铁心7有形状相同且均匀分布的槽；所述的定子绕组10嵌装在定子铁心7的槽中，定子绕组10通交流电时产生旋转磁场。

所述的定子铁心7与机壳总成中的外壳6采用过盈配合方式固定。

所述的定子铁心7为外定子铁心7或内定子铁心7；当定子铁心7为外定子铁心7时，调磁环总成及转子总成位于外定子铁心7内部；当定子铁心7为内定子铁心7时，调磁环总成及转子总成位于内定子铁心7的外部。

所述的调磁环总成包括前伸出轴1、前下端轴承2、前伸出轴压盖26、调磁极块8、支撑块13、垫块11、弯套12、弯套压盖14和后下端轴承18。

所述的前伸出轴1为阶梯轴，并开有阶梯状的中心型孔；内置前下端轴承2；靠近前下端轴承2的外侧开有注油孔；靠近外圆周处开有均匀分布的与支撑块13相配的支撑块13型孔；前伸出轴1的伸出端上开有键槽，用于与外界原动机或负载相联。

所述的前下端轴承2为标准单侧密封向心球轴承，密封圈位于后伸出轴19的相应轴肩定位处。

所述的前伸出轴压盖26开有中心孔，套装在前伸出轴1的外圆表面并与其侧面贴合；靠近其外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，螺钉孔个数及中心线位置与前伸出轴1的支撑块13型孔一致。

所述的调磁极块8由两面绝缘的硅钢片叠压而成或由导磁材料制成；所述的垫块11及支撑块13由非导磁材料制成。

所述的调磁极块8外形为工字钢形；所述的支撑块13为长方形，套装在两个工字钢形的调磁极块8所形成的长方形型孔中，使调磁极块8构成调磁环；所述的垫块11套装在支撑块13两端，使调磁极块8沿轴向固定。

所述的弯套12为阶梯轴，其中心线位置处开有阶梯状的中心型孔；内置后下端轴承18；靠近后下端轴承18的外侧开有注油孔；靠近外圆周处开有均匀分布的与支撑块13相配的支撑块13型孔。

所述的弯套压盖14开有中心孔，套装在弯套12的外圆表面并与其侧面贴合；靠近其外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，螺钉孔个数及中心线位置与弯套12的支撑块13型孔一致。

所述的后下端轴承18为标准单侧密封向心球轴承，密封圈位于后伸出轴19的相应轴肩定位处。

所述的转子总成包括后伸出轴19、永磁体9、转子铁心20、阻尼条29、离心式风扇和前下压盖25。

所述的转子铁心20由两面绝缘的硅钢片叠压而成，或由导磁材料制成；转子铁心20的轴心处开有内孔，内孔表面沿轴线方向开有通风用的半圆孔，转子铁心20通过键联接或过盈联接方式套装在后伸出轴19上；靠近转子铁心20外圆处开有均匀分布的永磁体9型孔，用来安放并固定永磁体9；转子铁心20上还开有均匀分布的阻尼条29型孔，用于放置阻尼条29。

所述的永磁体9为瓦形或长方形，安装在转子铁心20的永磁体9型孔处；当转子磁路为径向式结构时，转子铁心20相邻的永磁体9型孔处的永磁体9极性相异；当转子磁路为切向式结构时，转子铁心20相邻的永磁体9型孔处的永磁体9极性相同。

所述的后伸出轴19为阶梯轴结构；后伸出轴19的前端安装离心式风扇；后伸出轴19的中部通过键联接或过盈联接方式与转子铁心20相联；后伸出轴19的两端由调磁环总成中的前下端轴承2及后下端轴承18支撑；后伸出轴19靠近前下端轴承2的端面开有沿轴心线均布的螺钉孔，用于与前下压盖25上的螺钉孔相配；另一端圆周表面开有键槽，用于与外界负载或原动机相联。

所述的阻尼条29用导体材料制成，并铆接在转子铁心20两端。

所述的离心式风扇由离心扇叶24和离心扇叶底板23组成；离心扇叶24以圆周均布方式焊接在离心扇叶底板23上，离心扇叶底板23的内孔与离心扇叶24之间开有通风孔，离心扇叶底板23通过键联接方式或过盈联接方式套装在后伸出轴19上，并保证离心扇叶底板23上所开的每个通风孔与转子铁心20上的半圆孔同心。

所述的前下压盖25外形为阶梯状，沿轴向开有中心盲孔，套装在后伸出轴19的端部；前下压盖25的最大外圆表面开有密封槽，用于封住前下端轴承2的润滑油，使之不外泄；沿轴心线周围开有均匀分布的螺钉孔，其数量及中心线位置与后伸出轴19端面上的螺钉孔相同，用于前下端轴承2的端面沿轴向定位。

所述的机壳总成包括前上压盖4、前上端轴承3、前端盖5、外壳6、后端盖15、后压盖16、后上端轴承17、外壳筋板28、风罩22、底座板21和接线盒27。

所述的外壳6沿轴线方向有前凸缘和后凸缘，前凸缘和后凸缘上均开有均匀分布的螺栓孔，前凸缘的顶部还开有均匀分布的螺钉孔，靠近前凸缘和后凸缘的外壳6表面沿圆周方向开有均匀分布的通风孔；外壳6的侧面焊接一个平板，平板上开有中空的型孔，保证定子绕组10的接线从型孔中穿出与交流电源联接，型孔四周有均匀分布的螺钉孔。

所述的前端盖5、后端盖15、风罩22及接线盒27上有均匀分布的螺栓孔，通过螺栓与外壳6联接并固定。

所述的前端盖5沿轴向开有中心孔，用于安放前上端轴承3；靠近其外圆周表面处开有均匀分布的螺栓孔，其数量及中心线位置与外壳6前凸缘的螺栓孔相同，通过螺栓与外壳6前凸缘联接并固定；螺栓孔与中心孔之间有均匀分布的螺钉孔，通过螺钉与前上压盖4联接并固定；前端盖5靠近前上压盖4处开有注油孔。

所述的后端盖15沿轴向开有中心孔，用于安放后上端轴承17；靠近其外圆周表面处开有均匀分布的螺栓孔，其数量及中心线位置与外壳6的后凸缘部分螺栓孔相同，通过螺栓与外壳6的后凸缘联接并固定；螺栓孔与中心孔之间有均匀分布的螺钉孔，通过螺钉与后压盖16联接并固定；后端盖15靠近后压盖16处开有注油孔。

所述的风罩22靠近外壳6前凸缘处开有螺钉孔，其数量及中心线位置与外壳6前凸缘顶部的螺钉孔相同，通过螺钉与外壳6的前凸缘顶部联接并固定。

所述的接线盒27底部开有螺钉孔，其数量及中心线位置与外壳6侧面平板上的螺钉孔相同，通过螺钉与外壳6侧面平板联接并固定。

所述的外壳筋板28焊接在外壳6表面位于定子铁心7处，起加强筋及散热通风槽的作用；底座板21焊接在外壳6底部，其上开有螺栓孔。

所述的前上压盖4沿轴向开有阶梯状中心孔，套装在前伸出轴1的外圆表面并与前端盖5的侧面贴合；中心孔较小直径处的内圆周表面开有密封槽，用于封住前上端轴承3的润滑油，使之不外泄；靠近外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，其数量及中心线位置与前端盖5相同，用于前上端轴承3的端面沿轴向定位。

所述的后压盖16沿轴向开有阶梯状中心孔，套装在弯套12的外圆表面并与后端盖15的侧面贴合；中心孔较小直径处的内圆周表面开有密封槽，用于封住后上端轴承17的润滑油，使之不外泄；靠近外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，其数量及中心线位置与后端盖15相同，用于后上端轴承17的端面沿轴向定位。

所述的风罩22与外壳筋板28在径向存在一层均匀气隙，用于通风。

所述的接线盒27内有接线螺柱，将定子绕组10与外界交流电源相联接。

所述的定子总成与调磁环总成之间存在一层均匀气隙；所述的调磁环总成与转子总成之间也存在一层均匀气隙。

本发明所述的永磁体9沿宽度方向上分割成若干块磁极方向相同的小块，安放并固定在转子铁心20的同一永磁体9型孔处。

本发明所述的永磁体9沿长度方向上分割成若干块磁极方向相同的小块，安放并固定在转子铁心20的同一永磁体9型孔处。

本发明所述的接线盒27内有接线螺柱，将定子绕组10与变频器联接。

本发明所述的定子绕组10为单相绕组。

本发明所述的定子绕组10为多相绕组。

本发明的运行原理如下：

1、本发明的磁场耦合原理

本发明将同心式永磁齿轮传动装置中的一个永磁转子用定子绕组10代替，形成一种全新的同心式永磁齿轮传动装置。

本发明定子绕组10通交流电时产生旋转磁场，并形成磁极对数；由于调磁环总成是由磁导率很大的铁磁性调磁极块8和磁导率近似真空的支撑块13组成，因此具有调磁作用，可将本发明中由定子总成中的定子绕组10所产生的气隙磁场和转子总成中由永磁体9所产生的气隙磁场相互匹配并耦合：即定子绕组10产生的旋转磁场，经调磁环后所形成的谐波磁场可与转子总成中永磁体9形成的基波磁场相匹配，并形成一定的传动比。

2、本发明的传动比变化原理

当低速转子固定时，现有技术的传动比i的计算公式为

式(1)中，ω_h为高速转子转速；ω_s为调磁环转速；p_h为高速转子磁极对数；p_s为调磁环的调磁极块8数。

由式(1)可知：由于p_h、p_s均为常数，因此现有技术的传动比i不能改变。

当高速转子或调磁环固定时，现有技术的传动比i的计算方法同式(1)，同样其传动比也均不能改变。

本发明中，若设调磁环输入，高速转子输出，低速转子为定子铁心7，则本发明传动比i的计算公式

式(2)中，ω_h为高速转子转速；ω_s为调磁环转速；ω_l为定子绕组10的磁场旋转速度；p_h为高速转子磁极对数；p_s为调磁环的调磁极块8数；p_l为定子绕组10的磁场磁极对数。

由式(2)可知，当ω_l与ω_s的旋转方向相反时，可以增大传动比i；当ω_l与ω_s的旋转方向相同时，可以减小传动比i。

本发明中，ω_l的方向选择非常简单：仅需改变定子绕组10的电流方向，即可改变磁场的旋转方向即ω_l的方向。

另外，本发明中，ω_l的旋转方向及数值大小也可以通过变频器来调整与控制。

因此本发明可以根据需要改变传动比的大小。

调磁环输入，低速转子输出，高速转子为定子铁心7时的传动比i的计算方法同式(2)，同样其传动比i也均能改变。

3、本发明可使输出转速恒定的原理

若设式(2)中的ω_h为输出转速，ω_s为输入转速，则

由式(3)可知：当输入转速ω_s发生变化或波动时，可以通过控制并改变定子绕组10的磁场旋转速度ω_l，使输出转速ω_h保持恒定。

因此本发明可使输出转速恒定。

本发明的装配方法如下：将定子铁心7采用过盈配合方式与外壳6联接；定子绕组10嵌装在定子铁心7的相应槽内；支撑块13沿轴向穿入由两块调磁极块8组成的型孔中，然后将垫块11沿支撑块13的轴向两端分别穿入，以便将调磁极块8的两端沿轴向固定，支撑块13和垫块11将调磁极块8两两定位并组成调磁环，然后将支撑块13的两端分别插入前伸出轴1及弯套12的支撑块型孔中，通过前伸出轴压盖26及弯套压盖14上的螺钉孔用螺钉联接固定；转子铁心20按键联接或过盈配合方式与后伸出轴19固联在一起；离心扇叶24沿周向均匀焊接在离心扇叶底板23上，组成离心式风扇；离心式风扇按过盈配合方式套装在后伸出轴19靠近前伸出轴1的端面处，并与转子铁心20的端面贴合；永磁体9放入转子铁心20的永磁体型孔中；阻尼条29放入转子铁心20的阻尼条型孔中；外壳筋板28沿周向焊接在外壳6的外表面上；底座板21焊接在外壳6的底部；前端盖5及后端盖15通过螺栓联接与外壳6固定；前伸出轴1由前下端轴承2与前上端轴承3支撑；弯套12由后下端轴承18与后上端轴承17支撑；后伸出轴19的两端分别由前下端轴承2与后下端轴承18支撑；前下端轴承2与后下端轴承18分别安装在前伸出轴1与弯套12的中心型孔中；前上端轴承3与后上端轴承17分别安装在前端盖5及后端盖15的中心孔中，前上端轴承3与后上端轴承17的轴向方向分别由前上压盖4、后压盖16、前伸出轴1及弯套12定位；前下端轴承2与后下端轴承18的轴向方向分别由前下压盖25、后伸出轴19、前伸出轴1及弯套12定位；风罩22采用螺钉联接分别与外壳6固联在一起；接线盒27通过底部的螺钉孔与外壳6的侧面平板联接；定子绕组10通过接线盒27内的接线螺柱与外界交流电源或变频器联接。

Claims (6)

1.一种永磁齿轮传动装置，其特征在于：包括定子总成、调磁环总成、转子总成和机壳总成；

所述的定子总成包括定子铁心(7)和定子绕组(10)；所述的定子铁心(7)由两面绝缘的硅钢片叠压而成，定子铁心(7)有形状相同且均匀分布的槽；所述的定子绕组(10)嵌装在定子铁心(7)的槽中，定子绕组(10)通交流电时产生旋转磁场；

所述的定子铁心(7)与机壳总成中的外壳(6)采用过盈配合方式固定；

所述的定子铁心(7)为外定子铁心(7)或内定子铁心(7)；当定子铁心(7)为外定子铁心(7)时，调磁环总成及转子总成位于外定子铁心(7)内部；当定子铁心(7)为内定子铁心(7)时，调磁环总成及转子总成位于内定子铁心(7)的外部；

所述的调磁环总成包括前伸出轴(1)、前下端轴承(2)、前伸出轴压盖(26)、调磁极块(8)、支撑块(13)、垫块(11)、弯套(12)、弯套压盖(14)和后下端轴承(18)；

所述的前伸出轴(1)为阶梯轴，并开有阶梯状的中心型孔；内置前下端轴承(2)；靠近前下端轴承(2)的外侧开有注油孔；靠近外圆周处开有均匀分布的与支撑块(13)相配的支撑块(13)型孔；前伸出轴(1)的伸出端上开有键槽，用于与外界原动机或负载相联；

所述的前下端轴承(2)为标准单侧密封向心球轴承，密封圈位于后伸出轴(19)的相应轴肩定位处；

所述的前伸出轴压盖(26)开有中心孔，套装在前伸出轴(1)的外圆表面并与其侧面贴合；靠近其外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，螺钉孔个数及中心线位置与前伸出轴(1)的支撑块(13)型孔一致；

所述的调磁极块(8)由两面绝缘的硅钢片叠压而成或由导磁材料制成；所述的垫块(11)及支撑块(13)由非导磁材料制成；

所述的调磁极块(8)外形为工字钢形；所述的支撑块(13)为长方形，套装在两个工字钢形的调磁极块(8)所形成的长方形型孔中，使调磁极块(8)构成调磁环；所述的垫块(11)套装在支撑块(13)两端，使调磁极块(8)沿轴向固定；

所述的弯套(12)为阶梯轴，其中心线位置处开有阶梯状的中心型孔；内置后下端轴承(18)；靠近后下端轴承(18)的外侧开有注油孔；靠近外圆周处开有均匀分布的与支撑块(13)相配的支撑块(13)型孔；

所述的弯套压盖(14)开有中心孔，套装在弯套(12)的外圆表面并与其侧面贴合；靠近其外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，螺钉孔个数及中心线位置与弯套(12)的支撑块(13)型孔一致；

所述的后下端轴承(18)为标准单侧密封向心球轴承，密封圈位于后伸出轴(19)的相应轴肩定位处；

所述的转子总成包括后伸出轴(19)、永磁体(9)、转子铁心(20)、阻尼条(29)、离心式风扇和前下压盖(25)；

所述的转子铁心(20)由两面绝缘的硅钢片叠压而成，或由导磁材料制成；转子铁心(20)的轴心处开有内孔，内孔表面沿轴线方向开有通风用的半圆孔，转子铁心(20)通过键联接或过盈联接方式套装在后伸出轴(19)上；靠近转子铁心(20)外圆处开有均匀分布的永磁体(9)型孔，用来安放并固定永磁体(9)；转子铁心(20)上还开有均匀分布的阻尼条(29)型孔，用于放置阻尼条(29)；

所述的永磁体(9)为瓦形或长方形，安装在转子铁心(20)的永磁体(9)型孔处；当转子磁路为径向式结构时，转子铁心(20)相邻的永磁体(9)型孔处的永磁体(9)极性相异；当转子磁路为切向式结构时，转子铁心(20)相邻的永磁体(9)型孔处的永磁体(9)极性相同；

所述的后伸出轴(19)为阶梯轴结构；后伸出轴(19)的前端安装离心式风扇；后伸出轴(19)的中部通过键联接或过盈联接方式与转子铁心(20)相联；后伸出轴(19)的两端由调磁环总成中的前下端轴承(2)及后下端轴承(18)支撑；后伸出轴(19)靠近前下端轴承(2)的端面开有沿轴心线均布的螺钉孔，用于与前下压盖(25)上的螺钉孔相配；另一端圆周表面开有键槽，用于与外界负载或原动机相联；

所述的阻尼条(29)用导体材料制成，并铆接在转子铁心(20)两端；

所述的离心式风扇由离心扇叶(24)和离心扇叶底板(23)组成；离心扇叶(24)以圆周均布方式焊接在离心扇叶底板(23)上，离心扇叶底板(23)的内孔与离心扇叶(24)之间开有通风孔，离心扇叶底板(23)通过键联接方式或过盈联接方式套装在后伸出轴(19)上，并保证离心扇叶底板(23)上所开的每个通风孔与转子铁心(20)上的半圆孔同心；

所述的前下压盖(25)外形为阶梯状，沿轴向开有中心盲孔，套装在后伸出轴(19)的端部；前下压盖(25)的最大外圆表面开有密封槽，用于封住前下端轴承(2)的润滑油，使之不外泄；沿轴心线周围开有均匀分布的螺钉孔，其数量及中心线位置与后伸出轴(19)端面上的螺钉孔相同，用于前下端轴承(2)的端面沿轴向定位；

所述的机壳总成包括前上压盖(4)、前上端轴承(3)、前端盖(5)、外壳(6)、后端盖(15)、后压盖(16)、后上端轴承(17)、外壳筋板(28)、风罩(22)、底座板(21)和接线盒(27)；

所述的外壳(6)沿轴线方向有前凸缘和后凸缘，前凸缘和后凸缘上均开有均匀分布的螺栓孔，前凸缘的顶部还开有均匀分布的螺钉孔，靠近前凸缘和后凸缘的外壳(6)表面沿圆周方向开有均匀分布的通风孔；外壳(6)的侧面焊接一个平板，平板上开有中空的型孔，保证定子绕组(10)的接线从型孔中穿出与交流电源联接，型孔四周有均匀分布的螺钉孔；

所述的前端盖(5)、后端盖(15)、风罩(22)及接线盒(27)上有均匀分布的螺栓孔，通过螺栓与外壳(6)联接并固定；

所述的前端盖(5)沿轴向开有中心孔，用于安放前上端轴承(3)；靠近其外圆周表面处开有均匀分布的螺栓孔，其数量及中心线位置与外壳(6)前凸缘的螺栓孔相同，通过螺栓与外壳(6)前凸缘联接并固定；螺栓孔与中心孔之间有均匀分布的螺钉孔，通过螺钉与前上压盖(4)联接并固定；前端盖(5)靠近前上压盖(4)处开有注油孔；

所述的后端盖(15)沿轴向开有中心孔，用于安放后上端轴承(17)；靠近其外圆周表面处开有均匀分布的螺栓孔，其数量及中心线位置与外壳(6)的后凸缘部分螺栓孔相同，通过螺栓与外壳(6)的后凸缘联接并固定；螺栓孔与中心孔之间有均匀分布的螺钉孔，通过螺钉与后压盖(16)联接并固定；后端盖(15)靠近后压盖(16)处开有注油孔；

所述的风罩(22)靠近外壳(6)前凸缘处开有螺钉孔，其数量及中心线位置与外壳(6)前凸缘顶部的螺钉孔相同，通过螺钉与外壳(6)的前凸缘顶部联接并固定；

所述的接线盒(27)底部开有螺钉孔，其数量及中心线位置与外壳(6)侧面平板上的螺钉孔相同，通过螺钉与外壳(6)侧面平板联接并固定；

所述的外壳筋板(28)焊接在外壳(6)表面位于定子铁心(7)处，起加强筋及散热通风槽的作用；底座板(21)焊接在外壳(6)底部，其上开有螺栓孔；

所述的前上压盖(4)沿轴向开有阶梯状中心孔，套装在前伸出轴(1)的外圆表面并与前端盖(5)的侧面贴合；中心孔较小直径处的内圆周表面开有密封槽，用于封住前上端轴承(3)的润滑油，使之不外泄；靠近外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，其数量及中心线位置与前端盖(5)相同，用于前上端轴承(3)的端面沿轴向定位；

所述的后压盖(16)沿轴向开有阶梯状中心孔，套装在弯套(12)的外圆表面并与后端盖(15)的侧面贴合；中心孔较小直径处的内圆周表面开有密封槽，用于封住后上端轴承(17)的润滑油，使之不外泄；靠近外圆周处开有均匀分布的螺钉孔，其数量及中心线位置与后端盖(15)相同，用于后上端轴承(17)的端面沿轴向定位；

所述的风罩(22)与外壳筋板(28)在径向存在一层均匀气隙，用于通风；

所述的接线盒(27)内有接线螺柱，将定子绕组(10)与外界交流电源相联接；

所述的定子总成与调磁环总成之间存在一层均匀气隙；所述的调磁环总成与转子总成之间也存在一层均匀气隙。

2.根据权利要求1所述的一种永磁齿轮传动装置，其特征在于：所述的永磁体(9)沿宽度方向上分割成若干块磁极方向相同的小块，安放并固定在转子铁心(20)的同一永磁体(9)型孔处。

3.根据权利要求1所述的一种永磁齿轮传动装置，其特征在于：所述的永磁体(9)沿长度方向上分割成若干块磁极方向相同的小块，安放并固定在转子铁心(20)的同一永磁体(9)型孔处。

4.根据权利要求1所述的一种永磁齿轮传动装置，其特征在于：所述的接线盒(27)内有接线螺柱，将定子绕组(10)与变频器联接。

5.根据权利要求1所述的一种永磁齿轮传动装置，其特征在于：所述的定子绕组(10)为单相绕组。

6.根据权利要求1所述的一种永磁齿轮传动装置，其特征在于：所述的定子绕组(10)为多相绕组。