CN106452008A - 基于笼型转子的同心式永磁齿轮传动装置 - Google Patents

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葛研军
袁直
周凯凯
杨均悦
王鹏
方飞
李庆洋
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明公开了一种基于笼型转子的同心式永磁齿轮传动装置，包括定子总成、调磁环总成、转子总成和机壳总成；所述的转子总成中的转子采用异步电机的鼠笼结构的转子，即鼠笼转子。本发明采用异步电机的鼠笼转子代替同心式永磁齿轮的转子，不仅能节省同心式永磁齿轮的内转子上的永磁体，而且由于省去了一层永磁体，既节约了成本，装配也更为方便。本发明工作时，定子总成上的永磁体所产生的旋转磁场经调磁环调制后，在鼠笼转子上产生感应电势及感应电流，并进而产生感应磁场，因此在相同传动比下具有与异步电机相同的转差特性、启动特性及运行特性，即启动特性好，输出的转速及转矩平滑。

Description

基于笼型转子的同心式永磁齿轮传动装置
技术领域
本发明涉及一种永磁齿轮传动装置，特别是一种基于与异步电机鼠笼转子工作原理相似的笼型转子同心式永磁齿轮传动装置。
背景技术
同心式永磁齿轮是应用磁场耦合力传递转矩的一种新型永磁齿轮传动装置，具有永磁体利用率高、转矩密度大，并可有效降低转矩脉动等特性。为此，申请人开发了一系列基于永磁齿轮的传动装置，如中国专利201520343777.8公开的《一种永磁异步调速装置》和中国专利ZL 2015 2 0465208.0公开的《一种永磁齿轮传动机构》，还有申请人已经申请的《同心式永磁齿轮级联传动装置》和《同心式永磁齿轮调磁环装置及其制造方法》。
现有的同心式永磁齿轮传动装置一般包括三层同心转子和二层气隙，其中三层同心转子为：外转子(一般永磁体极对数较多，为低速转子)；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)；内转子(一般永磁体极对数较少，为高速转子)；二层气隙为：低速转子与调磁环之间的气隙；调磁环与高速转子之间气隙。
同心式永磁齿轮传动装置的工作机理为：低速转子与高速转子上的永磁体通过调磁环调制后形成能相互匹配的谐波，并以此来传递动力。但低速转子与高速转子经调磁环调制后，形成的磁场转速不具备转差特性，因此启动较为困难。另外，同心式永磁齿轮的低速转子与高速转子上的永磁体均为磁能积非常大的稀土永磁，而夹在中间的调磁环为铁磁性物质，因此装配难度较大。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种启动较为容易且装配难度较小的基于笼型转子的同心式永磁齿轮传动装置。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于笼型转子的同心式永磁齿轮传动装置，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永磁体；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；所述的转子总成中的转子采用异步电机的鼠笼结构的转子，即鼠笼转子；所述的定子总成、调磁环总成和转子总成由外而内同轴安装在机壳总成内。
进一步地，所述的定子铁心和永磁体的结构形状分别与永磁异步调速装置的永磁体套筒和永磁体的结构形状相同；所述的永磁体在定子铁心内的安装形式与永磁异步调速装置的永磁体在永磁体套筒内的安装形式相同。
进一步地，所述的调磁环总成、转子总成和机壳总成分别与永磁齿轮传动机构中的调磁环总成、转子总成和机壳总成相同；所述的转子总成中的鼠笼转子与异步电机鼠笼转子相同，其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，通过键联接或过盈联接方式套装在后伸出轴上。
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、本发明采用异步电机的鼠笼转子代替同心式永磁齿轮的转子，不仅能节省同心式永磁齿轮的内转子上的永磁体，而且由于省去了一层永磁体，既节约了成本，装配也更为方便。
2、本发明工作时，定子总成上的永磁体所产生的旋转磁场经调磁环调制后，在鼠笼转子上产生感应电势及感应电流，并进而产生感应磁场，因此在相同传动比下具有与异步电机相同的转差特性、启动特性及运行特性，即启动特性好，输出的转速及转矩平滑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图中：1、机壳总成，2、定子总成，3、调磁环总成，4、转子总成，5、前伸出轴，6、后伸出轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地说明。如图1-2所示，基于笼型转子的同心式永磁齿轮传动装置，包括定子总成2、调磁环总成3、转子总成4和机壳总成1；所述的定子总成2包括定子铁心和永磁体；所述的定子铁心与机壳总成1中的外壳采用过盈配合方式固定；所述的转子总成4中的转子采用异步电机的鼠笼结构的转子，即鼠笼转子；所述的定子总成2、调磁环总成3和转子总成4由外而内同轴安装在机壳总成1内。
进一步地，所述的定子铁心和永磁体的结构形状分别与永磁异步调速装置的永磁体套筒和永磁体的结构形状相同；所述的永磁体在定子铁心内的安装形式与永磁异步调速装置的永磁体在永磁体套筒内的安装形式相同。永磁异步调速装置的结构详见中国专利201520343777.8公开的《一种永磁异步调速装置》
进一步地，所述的调磁环总成3、转子总成4和机壳总成1分别与永磁齿轮传动机构中的调磁环总成3、转子总成4和机壳总成1相同；所述的转子总成4中的鼠笼转子与异步电机鼠笼转子相同，其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，通过键联接或过盈联接方式套装在后伸出轴6上。永磁齿轮传动机构的结构详见中国专利ZL2015 2 0465208.0了申请人的《一种永磁齿轮传动机构》
本发明的运行原理如下：本发明的前伸出轴5及后伸出轴6既可做输入轴，也可做输出轴；当前伸出轴5做输入轴时，与电动机相联，后伸出轴6与负载相联；反之，当前伸出轴5做输出轴时，前伸出轴5与负载相联，而后伸出轴6与电动机相联。
本发明以前伸出轴5与电动机相联即做输入轴时为例，说明其工作原理：设定子总成2中的永磁体的磁极对数为pl，调磁环总成3中的调磁极块的数量为Nm，当其工作时，电动机轴带动前伸出轴5同步旋转，进而带动调磁环总成3中的调磁极块也以相同转速旋转，此时永磁体所产生的磁场经调磁极块调制后，在鼠笼转子处形成磁极对数为Nm-Pl的旋转磁场，该磁场被鼠笼转子中的笼条不断切割并产生感应电势及感应电流，从而形成了磁极对数为Nm-Pl的感应磁场，该感应磁场与永磁体经调磁极块调制后所形成的磁场磁极对数相同，并在靠近鼠笼转子外表面的气隙处相互耦合，以完成转矩与转速的传递。
由于鼠笼转子中的笼条需要不断地切割磁感线，才能形成感生电流及感生磁场，因此转子总成4的输出转速总是略低于前伸出轴5按传动比推导后的理论输出转速，即本发明的同心式永磁齿轮传动装置具有与异步电机相同的转差特性，因此启动特性好，所输出的转速及转矩平滑。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.基于笼型转子的同心式永磁齿轮传动装置，包括定子总成(2)、调磁环总成(3)、转子总成(4)和机壳总成(1)；其特征在于：所述的定子总成(2)包括定子铁心和永磁体；所述的定子铁心与机壳总成(1)中的外壳采用过盈配合方式固定；所述的转子总成(4)中的转子采用异步电机的鼠笼结构的转子，即鼠笼转子；所述的定子总成(2)、调磁环总成(3)和转子总成(4)由外而内同轴安装在机壳总成(1)内。
2.根据权利要求1所述的基于笼型转子的同心式永磁齿轮传动装置，其特征在于：所述的定子铁心和永磁体的结构形状分别与永磁异步调速装置的永磁体套筒和永磁体的结构形状相同；所述的永磁体在定子铁心内的安装形式与永磁异步调速装置的永磁体在永磁体套筒内的安装形式相同。
3.根据权利要求1所述的基于笼型转子的同心式永磁齿轮传动装置，其特征在于：所述的调磁环总成(3)、转子总成(4)和机壳总成(1)分别与永磁齿轮传动机构中的调磁环总成(3)、转子总成(4)和机壳总成(1)相同；所述的转子总成(4)中的鼠笼转子与异步电机鼠笼转子相同，其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，通过键联接或过盈联接方式套装在后伸出轴(6)上。
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