CN112491245B - 调磁环、调磁环组件、磁力齿轮、复合电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种调磁环、调磁环组件、磁力齿轮、复合电机。其中调磁环,包括环形轭部以及处于所述环形轭部的外周侧壁上的多个调磁凸起,多个所述调磁凸起沿所述环形轭部的径向由内向外延伸,所述调磁凸起的自由端朝向外转子一侧具有极靴,所述极靴沿所述环形轭部的周向向两侧延伸。根据本发明的一种调磁环、调磁环组件、磁力齿轮、复合电机,通过在调磁凸起的自由端设置极靴,有效降低转矩波动,同时极靴与环形轭部在与支撑环体组装后能够对调磁环形成径向支撑,有效降低由于离心力导致的调磁环形变,提高气隙均匀性。

Description

调磁环、调磁环组件、磁力齿轮、复合电机
技术领域
本发明属于磁力齿轮技术领域,具体涉及一种调磁环、调磁环组件、磁力齿轮、复合电机。
背景技术
与传统机械齿轮相比,同心式磁力齿轮有以下优点:
1)可以减小机械噪声和振动;
2)磁力齿轮不需要润滑,可以减少维护成本,增加系统运行可靠性;
3)当负载严重过载时,磁力齿轮可以实现自我保护,避免不可逆损伤;
4)磁力齿轮的转矩传递是非接触式的,在封闭场合中有很好的应用前景;
5)从结构上看,磁力齿轮的结构更便于加工,且对加工工艺的要求较低。
磁力齿轮是基于磁场调制原理运行的,其主要结构包括内转子、外转子和调磁环;内转子上永磁体产生的磁场,通过调磁环的调制作用,与外转子上永磁体产生的磁场相匹配,从而实现稳定的非接触式的转矩传递功能。其中,调磁环起到非常关键的作用,它的设计方案、制造精度以及机械强度都直接关系到磁力齿轮的性能。而转矩波动的大小直接影响到磁力齿轮的工作性能,为了降低转矩波动,提出本发明。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于提供一种调磁环、调磁环组件、磁力齿轮、复合电机,通过在调磁凸起的自由端设置极靴,有效降低转矩波动,同时极靴与环形轭部在与支撑环体组装后能够对调磁环形成径向支撑,有效降低由于离心力导致的调磁环形变,提高气隙均匀性。
为了解决上述问题,本发明提供一种调磁环,包括环形轭部以及处于所述环形轭部的外周侧壁上的多个调磁凸起,多个所述调磁凸起沿所述环形轭部的径向由内向外延伸,所述调磁凸起的自由端朝向外转子一侧具有极靴,所述极靴沿所述环形轭部的周向向两侧延伸。
优选地,在所述调磁环的任一径向断面上,所述调磁凸起关于所述环形轭部的第一径向线对称,所述极靴关于所述第一径向线对称。
优选地,所述调磁环的径向厚度为K,所述极靴的径向厚度为k,0.15≤k/K≤0.18。
优选地,所述调磁凸起的周向宽度为B,所述极靴单侧凸出于所述调磁凸起的周向宽度为b,0.55≤b/B≤0.95。
本发明还提供一种调磁环组件,包括调磁环以及能够对所述调磁环形成支撑的支撑环体,所述支撑环体上构造有多个安装凹槽,所述调磁环为上述的调磁环,所述安装凹槽的形状及尺寸与所述调磁环的调磁凸起及极靴相匹配。
优选地,所述调磁环组件还包括输入端端盖体,所述输入端端盖体与所述支撑环体一体成型,且处于所述支撑环体的轴向一端。
优选地,所述支撑环体远离所述输入端端盖体的轴向另一端上构造有多个连接孔。
本发明还提供一种磁力齿轮,包括内转子、外转子以及处于所述内转子与所述外转子所形成的气隙中的调磁环组件,所述调磁环组件为上述的调磁环组件。
本发明还提供一种复合电机,包括磁力齿轮,所述磁力齿轮为上述的磁力齿轮。
本发明提供的一种调磁环、调磁环组件、磁力齿轮、复合电机,通过在所述调磁凸起的自由端设置所述极靴,从而使所述调磁环能够有效降低转矩波动,同时所述极靴与所述环形轭部在与所述支撑环体组装后能够对所述调磁环形成径向支撑,有效降低由于离心力导致的调磁环形变,提高气隙均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例的调磁环的断面结构示意图;
图2为图1中A处的局部放大图;
图3为本发明另一实施例的磁力齿轮的结构示意图;
图4为图3的断面结构示意图;
图5为转矩波动与k/K的相关性仿真示意图;
图6为转矩波动与b/B的相关性仿真示意图;
图7为采用本发明的技术方案的转矩波动与现有技术的技术方案的转矩波动对照图。
附图标记表示为:
1、调磁环;11、环形轭部;12、调磁凸起;13、极靴;2、支撑环体;22、输入端端盖体;221、第一轴孔;23、连接孔;100、内转子;101、内永磁体;102、内铁芯;200、外转子;201、外永磁体;202、外铁芯;300、调磁环组件;400、第一轴承;500、第二轴承;600、输出端端盖体;601、动力输出转轴;700、动力输入转轴。
具体实施方式
结合参见图1至图7所示,根据本发明的实施例,提供一种调磁环,包括环形轭部11以及处于所述环形轭部11的外周侧壁上的多个调磁凸起12,多个所述调磁凸起12沿所述环形轭部11的径向由内向外延伸且周向均匀间隔的设置,所述调磁凸起12的自由端朝向外转子200一侧具有极靴13,所述极靴13沿所述环形轭部11的周向向两侧延伸。该技术方案中,通过在所述调磁凸起12的自由端设置所述极靴13,从而使所述调磁环能够有效降低转矩波动,同时所述极靴13与所述环形轭部11在与所述支撑环体2组装后能够对所述调磁环形成径向支撑,有效降低由于离心力导致的调磁环形变,提高气隙均匀性。
最好的,在所述调磁环的任一径向断面上,所述调磁凸起12关于所述环形轭部11的第一径向线(如图1中L所示)对称,所述极靴13关于所述第一径向线对称。
为了进一步降低转矩波动,有必要对所述极靴13与所述调磁环的相关尺寸之间进行必要的匹配,优选地,所述调磁环的径向厚度为K,所述极靴13的径向厚度为k,0.15≤k/K≤0.18;所述调磁凸起12的周向宽度(具体为弧度)为B,所述极靴13单侧凸出于所述调磁凸起12的周向宽度(具体为弧度)为b,0.55≤b/B≤0.95。具体的,发明人对转矩波动与极靴13的尺寸参数k/K、b/B的相关性进行了仿真确认,得到图5至6所示,由图5可得,当0.15≤k/K≤0.18时,转矩波动范围较小且能够保证转矩输出,由图6可得,当0.55≤b/B≤0.95时,转矩波动范围较小且能够保证转矩输出。
本发明还提供一种调磁环组件,包括调磁环1以及能够对所述调磁环1形成支撑的支撑环体2,所述支撑环体2上构造有多个安装凹槽,所述调磁环1为上述的调磁环,所述安装凹槽的形状及尺寸与所述调磁环1的调磁凸起12及极靴13相匹配。
为了增加磁力齿轮运行过程中调磁环的强度,常规的做法是在调磁环凹槽处填充非导磁材料,或在非导磁材料中增加螺钉,但是实践证明,这些方法并不能很好地解决磁力齿轮运行过程中调磁环的形变问题,甚至会增加新的机械问题,如填充的非导磁材料和螺钉在运动过程中会与调磁环发生相对位移,增加调磁环的形变程度,从而影响磁力齿轮的性能,而为了克服这种不足,本发明进一步的,所述调磁环组件还包括输入端端盖体22,所述输入端端盖体22与所述支撑环体2一体成型,且处于所述支撑环体2的轴向一端,由于所述输入端端盖体22与所述支撑环体2一体成型能够进一步提升所述调磁环组件的整体结构机械强度进而保证其在运行过程中的抗变形能力,采用该技术方案,由于所述输入端端盖体22与所述支撑环体2一体成型,此时便不存在现有技术中填充非导磁材料形成相应的支撑部件所带来的位移移动问题。此时,所述支撑环体2远离所述输入端端盖体22的轴向另一端上构造有多个连接孔23以能够与处于所述轴向另一端的输出端端盖体600形成可靠连接,此时,进一步的,还可以在所述连接孔23中灌胶处理,以进一步对调磁凸起12起到夹紧和固定的作用,可以有效地解决磁力齿轮运行过程中调磁凸起12的形变问题。图7中给出了采用本发明的技术方案的转矩波动与现有技术的技术方案的转矩波动对照图,可见采用本发明中的调磁环,可以有效降低转矩波动。
根据本发明的实施例,还提供一种磁力齿轮,包括内转子100、外转子200以及处于所述内转子100与所述外转子200所形成的气隙中的调磁环组件300,所述调磁环组件300为上述的调磁环组件。具体的,所述内转子100包括内铁芯102以及表贴于所述内铁芯102的外周壁上的多个内永磁体101,所述外转子200包括外铁芯202以及组装于所述外铁芯202的内周壁上的多个外永磁体201,可以理解的,所述内永磁体101的极对数为Pin、外永磁体201的极对数Pout以及调磁环组件中的调磁凸起12的数目Pt应符合Pt=Pin+Pout,以实现调磁凸起12的磁调制功能。所述内铁芯102包括内转子磁轭、内转子凸点、输入轴孔,由软磁材料叠压而成,内转子凸点的数量等于内永磁体极数2*Pin,起到固定内永磁体的作用,内永磁体101采用稀土或者铁氧体永磁材料,内永磁体101表贴于内铁芯102外表面,均采用径向充磁且相邻两块永磁体的充磁方向相反;所述外铁芯202包括外转子磁轭、外转子凸点,由软磁材料叠压而成,外转子凸点的数量等于外永磁体极数2*Pout,起到固定外永磁体的作用,外永磁体采用稀土或者铁氧体永磁材料,外永磁体表贴于外转子铁芯内表面,均采用径向充磁且相邻两块永磁体的充磁方向相反。所述调磁凸起12由软磁材料叠压而成。
所述内转子100套装于动力输入转轴700上,所述动力输入转轴700则通过第一轴承400、第二轴承500分别架设于所述输入端端盖体22(其上具有轴承室)及输出端端盖体600(其上具有轴承室)上,同时所述动力输入转轴700对应所述输入端端盖体22的一端插装于所述第一轴孔221并伸出以与外部动力部件驱动连接。所述输出端端盖体600远离所述第二轴承500的一侧构造有动力输出转轴601,所述动力输出转轴601与所述输出端端盖体600形成一个整体通过铸造、或者机加工方式一体成型,有力保证输出轴的同轴度。
所述输出端端盖体600与所述输入端端盖体22两者栓接连接,具体的,所述输出端端盖体600与所述连接孔23对应的位置也设有通孔,两者通过螺钉连接,所述连接孔23具体为具有内螺纹的盲孔,所用螺钉为高强度非导磁材料如奥氏体不锈钢加工而成。
根据本发明的实施例,还提供一种复合电机,包括磁力齿轮,所述磁力齿轮为上述的磁力齿轮。
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种调磁环,其特征在于,包括环形轭部(11)以及处于所述环形轭部(11)的外周侧壁上的多个调磁凸起(12),多个所述调磁凸起(12)沿所述环形轭部(11)的径向由内向外延伸,所述调磁凸起(12)的自由端朝向外转子(200)一侧具有极靴(13),所述极靴(13)沿所述环形轭部(11)的周向向两侧延伸;在所述调磁环的任一径向断面上,所述调磁凸起(12)关于所述环形轭部(11)的第一径向线对称,所述极靴(13)关于所述第一径向线对称;所述调磁凸起(12)的周向宽度为B,所述极靴(13)单侧凸出于所述调磁凸起(12)的周向宽度为b,0.55≤b/B≤0.95。
2.根据权利要求1所述的调磁环,其特征在于,所述调磁环的径向厚度为K,所述极靴(13)的径向厚度为k,0.15≤k/K≤0.18。
3.一种调磁环组件,包括调磁环(1)以及能够对所述调磁环(1)形成支撑的支撑环体(2),其特征在于,所述支撑环体(2)上构造有多个安装凹槽,所述调磁环(1)为权利要求1至2中任一项所述的调磁环,所述安装凹槽的形状及尺寸与所述调磁环(1)的调磁凸起(12)及极靴(13)相匹配。
4.根据权利要求3所述的调磁环组件,其特征在于,还包括输入端端盖体(22),所述输入端端盖体(22)与所述支撑环体(2)一体成型,且处于所述支撑环体(2)的轴向一端。
5.根据权利要求4所述的调磁环组件,其特征在于,所述支撑环体(2)远离所述输入端端盖体(22)的轴向另一端上构造有多个连接孔(23)。
6.一种磁力齿轮,包括内转子(100)、外转子(200)以及处于所述内转子(100)与所述外转子(200)所形成的气隙中的调磁环组件(300),其特征在于,所述调磁环组件(300)为权利要求3至5中任一项所述的调磁环组件。
7.一种复合电机,包括磁力齿轮,其特征在于,所述磁力齿轮为权利要求6所述的磁力齿轮。
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