CN112467956A - 磁齿轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁齿轮装置，尤其涉及一种能够通过非接触式齿轮传动方式进行动力传动的磁齿轮装置。根据本发明的实施例的磁齿轮装置包括：第一磁部，在旋转轴方向以及以所述旋转轴为中心的圆周方向上分别交替布置有两个以上的电极；第二磁部，沿所述第一磁部的外侧周长在所述旋转轴方向及所述圆周方向上交替布置有两个以上的电极；以及极靴部，包括在所述第一磁部及所述第二磁部之间形成磁通路径的多个极靴，其中，所述多个极靴的每一个形成为以两端部分别与所述第一磁部及所述第二磁部的至少一部分重叠的方式以所述旋转轴为基准沿放射方向延伸。

Description

磁齿轮装置

技术领域

本发明涉及一种磁齿轮装置，尤其涉及一种能够通过非接触式齿轮传动方式进行动力传动的磁齿轮装置。

背景技术

通常，动力传动系统使用伴随着机械接触的接触式齿轮传动方式，对于接触式齿轮传动方式而言，多个齿轮以彼此之间啮合的方式进行布置，因此当齿轮旋转时，不仅会产生噪声，而且还会由于机械接触而发生磨损。

最近，开发并使用了一种利用磁力而以非接触方式传递动力的作为非接触式齿轮传动方式的磁齿轮，对于非接触齿轮传动方式而言，能够在没有机械接触造成的摩擦的情况下进行动力传动，从而较少发生噪音或磨损且稳定性和耐久性较高，因此正在积极进行关于利用磁齿轮的动力传动系统的研究。

磁齿轮主要包括输入侧转子、输出侧转子、在输入侧转子与输出侧转子之间形成磁通路径的极靴，正在研究一种如下的方案：实现输入侧转子与输出侧转子之间的稳定的磁通流动，从而不仅提高输入侧转子与输出侧转子之间的传动转矩，而且实现小型化。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国授权专利公报第10-1665691号(2016.10.12.公开)

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种如下的磁齿轮装置：多个磁部布置为具有同心圆形状，极靴在多个磁部之间形成为以旋转轴为基准沿放射方向延伸，从而实现小型化。

并且，提供一种如下的磁齿轮装置：将极靴设计为改善在极靴磁通集中的部位的饱和现象，从而能够提高传动转矩，同时减小重量。

本发明的课题并不局限于上述提到的课题，未提到的其他课题能够通过下文的记载而被本领域技术人员明确地理解。

为了达成上述目的，根据本发明的实施例的一种磁齿轮装置包括：第一磁部，在旋转轴方向以及以所述旋转轴为中心的圆周方向上分别交替布置有两个以上的电极；第二磁部，沿所述第一磁部的外侧周长在所述旋转轴方向及所述圆周方向上交替布置有两个以上的电极；以及极靴部，包括在所述第一磁部及所述第二磁部之间形成磁通路径的多个极靴，其中，所述多个极靴的每一个形成为以两端部分别与所述第一磁部及所述第二磁部的至少一部分重叠的方式以所述旋转轴为基准沿放射方向延伸。

所述多个极靴中的每一个包括以所述旋转轴为基准沿放射方向延伸的一对磁体，所述一对磁体在所述旋转轴方向上分别位于第一磁部及所述第二磁部的两侧。

所述多个极靴中的每一个具有由以所述旋转轴为中心的预定的角度范围所限定的形状。

对于所述多个极靴中的每一个而言，所述两端部中靠近所述旋转轴的端部比远离所述旋转轴的端部在所述圆周方向上的两侧面之间的距离短。

对于所述多个极靴中的每一个而言，从所述两端部中靠近所述旋转轴的端部向远离所述旋转轴的端部，在所述圆周方向上的两侧面之间的距离增加。

对于所述多个极靴中的每一个而言，从所述两端部向中心部，在所述圆周方向上的两侧面之间的距离增加。

对于所述多个极靴中的每一个而言，在沿所述圆周方向的两侧面之间的距离从所述两端部向中心部增加的方向形成有至少一个阶梯差。

所述多个极靴中的每一个的在所述圆周方向上的两侧面沿着所述角度范围的两侧边界线形成。

对于所述多个极靴中的每一个的在所述圆周方向上的两侧面而言，一部分沿着所述角度范围的两侧边界线形成，另一部分与所述角度范围的两侧边界线隔开。

对于所述多个极靴中的每一个的两端部而言，在所述圆周方向上的两侧面以所述角度范围的两侧边界线为基准位于内侧，对于所述多个极靴中的每一个的中心部而言，一部分根据所述角度范围的两侧边界线形成，在另一部分形成有凸出部，所述凸出部以所述角度范围的两侧边界线为基准向外侧凸出。

所述多个极靴中的每一个形成为以所述角度范围的中心线为基准沿圆周方向对称。

对于所述多个极靴中的每一个而言，与所述两端部相比，中心部的磁通密度较高。

本发明的具体事项包含在详细的说明以及附图中。

根据如上所述的本发明的磁齿轮装置，具有如下效果中的一种或一种以上。

多个磁部布置为具有同心圆形状，在多个磁部之间形成磁通路的极靴布置为以旋转轴为基准沿放射方向延伸，因此能够实现更纤薄的形状，从而具有利于小型化的效果。

并且，去除在极靴磁通密度低的部位，同时扩张磁通密度高的部位，从而能够减小整体重量，并且实现顺畅的磁通流动，进而具有能够提高传动转矩的效果。

本发明的效果并不局限于以上提到的效果，未提到的其他效果将能够通过权利要求书的记载而被本领域技术人员明确地理解。

附图说明

图1是图示根据本发明的实施例的磁齿轮装置的立体图。

图2是图示根据本发明的实施例的磁齿轮装置的平面图。

图3是图示根据本发明的实施例的磁齿轮装置的分解立体图。

图4是图示根据本发明的实施例的第一磁部的立体图。

图5是图示根据本发明的实施例的第二磁部的立体图。

图6是图示根据本发明的实施例的磁齿轮装置的磁通路径的概略图。

图7是图示根据本发明的实施例的极靴的概略图。

图8是图示根据本发明的另一实施例的磁齿轮装置的立体图。

图9是图示根据本发明的另一实施例的磁齿轮装置的平面图。

图10是图示根据本发明的另一实施例的磁齿轮装置的分解立体图。

图11是图示根据本发明的另一实施例的极靴的概略图。

图12是图示根据本发明的另一实施例的根据磁齿轮装置的转矩的概略图。

符号说明

100：第一磁部 200：第二磁部

200a：中空 300：极靴部

310：极靴

具体实施方式

参阅结合附图详细后述的实施例，就会明确了解本发明的优点、特征及用于实现这些的方法。然而，本发明并非局限于以下披露的实施例，其可以由互不相同的多样的形态实现，提供本实施例仅仅旨在使本发明的披露得以完整并用于将本发明的范围完整地告知本发明所属的技术领域中具备基本知识的人员，本发明仅由权利要求书定义。贯穿整个说明书，相同的附图标记指代相同的构成要素。

因此，在若干实施例中，为了避免本发明被模糊地解释，对公知的工艺步骤、公知的结构及公知的技术不予具体描述。

本说明书中使用的术语用于说明实施例而非旨在限定本发明。在本说明书中，除非在语句中特别说明，否则单数型也包括复数型。说明书中使用的术语“包括(comprises)”和/或“包含于(comprising)”意味着不排除除了所提及的构成要素、步骤和/或操作之外的一个以上的其他构成要素、步骤和/或操作的存在或附加。另外，“和/或”包括所提及的项目中的各者及其一个以上的所有组合。

并且，将会参阅作为理想化的示例图的剖视图和/或概略图而对本说明书记载的实施例进行说明。因此，根据制造技术和/或允许误差等，示例图的形态有可能变形。于是，本发明的实施例并非限定为图示的特定形态，根据制造工艺而生成的形态的变化也包含在内。而且，在本发明中图示的各个附图中，可能考虑到说明的方便性而将各个构成要素多少有些放大或缩小而图示。

以下，基于本发明的实施例，参照用于说明磁齿轮装置的附图而对本发明进行说明。

图1是图示根据本发明的实施例的磁齿轮装置的立体图，图2是图示根据本发明的实施例的磁齿轮装置的平面图，图3是图示根据本发明的实施例的磁齿轮装置的分解立体图，图4是图示根据本发明的实施例的第一磁部的立体图，图5是图示根据本发明的实施例的第二磁部的立体图。

参照图1至图5，根据本发明的实施例的磁齿轮装置1可以包括第一磁部100、第二磁部200及极靴部300。

在本发明的实施例中，磁齿轮装置1可以使用于需要根据第一磁部100及第二磁部200之间的齿轮传动比进行加速或减速的多样的装置。

并且，在本发明的实施例中，以如下情形为例进行说明：对于磁齿轮装置1而言，第一磁部100起到输入侧转子的作用，第二磁部200起到输出侧转子的作用，并且第二磁部200根据通过极靴部300传递的传动转矩进行加或减速旋转。

在本发明的实施例中以第一磁部100为输入侧转子，第二磁部200为输出侧转子的情形为例进行说明，然而这仅为帮助本发明理解的一实施例，并不局限于此，根据齿轮传动比或传动转矩，第一磁部100、第二磁部200及极靴部300中的任意一个可以起到输入侧转子的作用，另一个起到输出侧转子的作用。

第一磁部100可以分别沿旋转轴Ax方向以及以旋转轴Ax为中心旋转的方向(以下，称为“圆周方向”)交替布置两个以上的电极，在本发明的实施例中以第一磁部100沿旋转轴Ax方向布置两个电极的情形为例进行说明，然而并不局限于此，沿旋转轴Ax方向布置的电极的数量可以进行变更。

第二磁部200可以以与第一磁部100相同的旋转轴Ax为中心旋转，并且可以沿第一磁部100的外侧周长在旋转轴Ax方向及圆周方向上交替布置两个以上的电极。

在本发明的实施例中以第一磁部100及第二磁部200具有同心圆形状的情形为例进行说明，在这种情况下，第二磁部200可以形成有能够使第一磁部100插入而布置于内部的中空200a，从而第一磁部100及第二磁部200以相同的旋转轴Ax为中心旋转。

如此，在第一磁部100及第二磁部200具有同心圆形状并以相同的旋转轴Ax为中心旋转的情况下，与第一磁部100及第二磁部200沿旋转轴Ax方向布置的情形相比，第一磁部100及第二磁部200占据的空间减小，从而有利于小型化。

在第一磁部100及第二磁部200有两个以上电极交替布置表示包括N极和S极的电极的总数量为两个以上且N极与S极交替布置，作为一例，分别沿旋转轴Ax方向和圆周方向交替布置两个以上的电极可以理解为以N极、S极、N极、S极、……或S极、N极、S极、N极、……的顺序进行布置。

本发明的磁齿轮装置1的齿轮传动比可以根据在第一磁部100沿圆周方向布置的电极的数量和在第二磁部200沿圆周方向布置的电极的数量而被确定。

极靴部300可以起到在第一磁部100及第二磁部200之间形成磁通路径的作用，并且极靴部300可以包括利用具有高磁导率的材料构成的多个极靴310。

多个极靴310可以布置为以旋转轴Ax为中心沿圆周方向具有均匀的布置角，并且在第一磁部100及第二磁部200之间传递的传动转矩的强度或脉动特性等可以根据由多个极靴310产生的磁通流动而改变。

以如下情形为例进行说明：多个极靴310中的每一个可以由沿旋转轴Ax方向分别布置于第一磁部100及第二磁部200的两侧的一对磁体构成，从而能够在第一磁部100及第二磁部200之间形成磁通路径，一对磁体仅在位置上存在差异而可以具有相同的形状。

多个极靴310中的每一个可以以旋转轴Ax为基准沿放射方向与第一磁部100及第二磁部200中的至少一部分重叠而布置的方式形成为以旋转轴Ax为基准沿放射方向延伸。

即，在本发明的实施例中，第一磁部100及第二磁部200为同心圆形状，第一磁部100位于第二磁部200的内部，并且布置为以彼此相同的旋转轴Ax为中心旋转，因此多个极靴310中的每一个形成为以旋转轴Ax为基准沿放射方向延伸，从而在第一磁部100及第二磁部200之间形成磁通路径。

如上所述，在多个极靴310中的每一个形成为沿放射方向延伸的情况下，第一磁部100及第二磁部200沿旋转轴Ax方向交替布置有两个以上的电极，因此如图6所示，在第一磁部100及第二磁部200沿旋转轴Ax方向形成磁通路径，在一对磁体沿放射方向形成磁通路径，结果，在第一磁部100及第二磁部200之间能够形成连续的磁通路径。

在多个极靴310中的每一个形成为沿放射方向延伸的情况下，与多个极靴310中的每一个形成为在第一磁部100及第二磁部200之间沿旋转轴Ax方向延伸的情形相比，能够减小本发明的磁齿轮装置1所占据的空间，从而能够防止整体大小增大。

如图7所示，多个极靴310可以具有由以旋转轴Ax为的预定的角度范围θ所限定的形状，因此对于多个极靴310中的每一个而言，靠近旋转轴Ax的端部311比远离旋转轴Ax的端部312沿圆周方向的两侧面之间的距离短，在圆周方向上的两侧面可以沿着角度范围的两侧边界线(虚线)形成，多个极靴310中的每一个可以形成为以角度范围的中心线为基准两侧对称。

因此，多个极靴310中的每一个具有如下形状：从靠近旋转轴Ax的端部311向远离旋转轴Ax的端部312，沿圆周方向的两侧面之间的距离逐渐增加。

在上述的实施例中，以沿圆周方向的多个极靴310中的每一个的在圆周方向上的两侧面沿着角度范围的两侧边界线形成的情形为例进行说明，然而并不局限于此，多个极靴310的形状可以根据本发明的磁齿轮装置1所需的传动转矩的强度或脉动特性等进行多样的变更。

图8是图示根据本发明的另一实施例的磁齿轮装置的立体图，图9是图示根据本发明的另一实施例的磁齿轮装置的平面图，图10是图示根据本发明的另一实施例的磁齿轮装置的分解立体图。

参照图8至图10，根据本发明的另一实施例的磁齿轮装置1与上述的实施例相似地可以包括第一磁部100、第二磁部200及极靴部300，在本发明的另一实施例中起到与上述的实施例相同的作用的构成要素使用相同的附图符号，并且省略关于其作用的详细说明。

在本发明的另一实施例中，极靴部300可以包括沿圆周方向具有均匀的布置角而布置的多个极靴310，多个极靴310可以形成为以旋转轴Ax为基准沿放射方向延伸，从而两端部可以以旋转轴Ax为基准沿放射方向与第一磁部100及第二磁部200的至少一部分重叠而布置。

在本发明的另一实施例中，多个极靴310中的每一个可以具有由以旋转轴Ax为中心的预定的角度范围所限定的形状，并且在圆周方向上，多个极靴310中的每一个可以形成为两侧面的一部分位于角度范围的两侧边界线，另一部分与角度范围的两侧边界线隔开。

此时，多个极靴310的在圆周方向上的两侧面的一部分位于角度范围的两侧边界线而另一部分形成为与角度范围的两侧边界线隔开的目的在于：去除磁通密度相对较低的部位来减小重量，并且防止在磁通密度相对较高的部位发生磁通密度饱和，从而实现顺畅的磁通流动。

即，针对多个极靴310中的每一个而言，在磁通密度较高的部位，在圆周方向上的两侧面的距离增加，与此相反在磁通密度相对较低的部位，在圆周方向上的两侧面的距离减小，从而在减小整体重量的同时，实现顺畅的磁通流动，因此能够提高传动转矩。

具体而言，在多个极靴310中的每一个的两端部磁通密度相对较低，因此多个极靴310中的每一个的两端部中，以减小两侧面之间的距离的方式去除一部分，与此相反，在多个极靴310中的每一个的中心部磁通密度相对较高，因此多个极靴310中的每一个的中心部以增加两侧面之间的距离的方式扩张，因此实现顺畅的磁通流动，同时整体重量减小。

图11是图示根据本发明的另一实施例的极靴的概略图。

参照图11，根据本发明的另一实施例的多个极靴310中的每一个可以具有由以旋转轴Ax为基准的预定角度范围所限定的形状。

多个极靴310中的每一个的两端部321、322可以被去除一部分，使得沿圆周方向的两侧面以角度范围的边界线(虚线)为基准位于内侧，而多个极靴310中的每一个的中心部323形成有凸出部324a、324b，所述凸出部324a、324b形成为从沿圆周方向的两侧面的至少一部分以角度范围的边界线为基准向外侧凸出。

因此，多个极靴310中的每一个形成为以在圆周方向上的两侧面之间距离从两端部321、322向中心部323而增加的方向具有阶梯差，从而磁通集中的中心部323的截面积增加，因此防止由于在多个极靴310中的每一个的中心部323发生磁通密度饱和造成磁通流动不顺畅的情形。

如上所述，在多个极靴310中的每一个的在圆周方向上的两侧面之间距离从两端部321、322向中心部323而增加的情况下，实现顺畅的磁通流动，并且在这种情况下，能够提高第一磁部100及第二磁部200之间的传动转矩的强度，并且减小传动转矩的脉动。

即，在多个极靴310中的每一个改变形状以改善磁通密度的饱和现象的情况下，如图12所示，与极靴的形状未改变的情况相比，能够提高传动转矩子(即，输出侧转子的强度)，减小输入侧转子的脉动，从而产生更稳定的转矩。

本发明所属的技术领域中具备基本知识的人员能够理解可在不改变本发明的技术思想或必要特征的前提下以其他具体形态实施本发明。因此，以上记载的实施例在所有方面均为示例性的，应当理解其并非为限定性的。本发明的范围由权利要求书所限定，而不是由前述详细的描述所限定，可从权利要求书所记载的含义、范围及其等同概念中推导得出的所有变更或变形的形态均应解释为包含于本发明的范围中。

Claims (12)

1.一种磁齿轮装置，包括：

第一磁部，在旋转轴方向以及以所述旋转轴为中心的圆周方向上分别交替布置有两个以上的电极；

第二磁部，沿所述第一磁部的外侧周长在所述旋转轴方向及所述圆周方向上交替布置有两个以上的电极；以及

极靴部，包括在所述第一磁部及所述第二磁部之间形成磁通路径的多个极靴，

其中，所述多个极靴的每一个形成为以两端部分别与所述第一磁部及所述第二磁部的至少一部分重叠的方式以所述旋转轴为基准沿放射方向延伸。

2.根据权利要求1所述的磁齿轮装置，其中，

所述多个极靴中的每一个包括以所述旋转轴为基准沿放射方向延伸的一对磁体，

所述一对磁体在所述旋转轴方向上分别位于第一磁部及所述第二磁部的两侧。

3.根据权利要求1所述的磁齿轮装置，其中，

所述多个极靴中的每一个具有由以所述旋转轴为中心的预定的角度范围所限定的形状。

4.根据权利要求3所述的磁齿轮装置，其中，

对于所述多个极靴中的每一个而言，所述两端部中靠近所述旋转轴的端部比远离所述旋转轴的端部在所述圆周方向上的两侧面之间的距离短。

5.根据权利要求4所述的磁齿轮装置，其中，

对于所述多个极靴中的每一个而言，从所述两端部中靠近所述旋转轴的端部向远离所述旋转轴的端部，在所述圆周方向上的两侧面之间的距离增加。

6.根据权利要求4所述的磁齿轮装置，其中，

对于所述多个极靴中的每一个而言，从所述两端部向中心部，在所述圆周方向上的两侧面之间的距离增加。

7.根据权利要求6所述的磁齿轮装置，其中，

对于所述多个极靴中的每一个而言，在沿所述圆周方向的两侧面之间的距离从所述两端部向中心部增加的方向形成有至少一个阶梯差。

8.根据权利要求3所述的磁齿轮装置，其中，

所述多个极靴中的每一个的在所述圆周方向上的两侧面沿着所述角度范围的两侧边界线形成。

9.根据权利要求3所述的磁齿轮装置，其中，

对于所述多个极靴中的每一个的在所述圆周方向上的两侧面而言，一部分沿着所述角度范围的两侧边界线形成，另一部分与所述角度范围的两侧边界线隔开。

10.根据权利要求9所述的磁齿轮装置，其中，

对于所述多个极靴中的每一个的两端部而言，在所述圆周方向上，两侧面以所述角度范围的两侧边界线为基准位于内侧，

对于所述多个极靴中的每一个的中心部而言，一部分根据所述角度范围的两侧边界线形成，在另一部分形成有凸出部，所述凸出部以所述角度范围的两侧边界线为基准向外侧凸出。

11.根据权利要求3所述的磁齿轮装置，其中，

所述多个极靴中的每一个形成为两侧以所述角度范围的中心线为基准对称。

12.根据权利要求1所述的磁齿轮装置，其中，

对于所述多个极靴中的每一个而言，与所述两端部相比，中心部的磁通密度较高。

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