CN112491246A - 调磁环组件、磁力齿轮及相应的组装方法、复合电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调磁环组件、磁力齿轮及相应的组装方法、复合电机。其中调磁环组件，包括多个调磁块以及具有多个安装凹槽的支撑环体，多个所述调磁块一一对应的装设于多个所述安装凹槽内，所述调磁块与所述安装凹槽的槽壁配合面处具有凹凸结构，当所述调磁环组件旋转运行时，所述支撑环体能够通过所述凹凸结构对所述调磁块施加朝向于所述支撑环体的中心轴线方向的径向力。根据本发明的一种调磁环组件、磁力齿轮及相应的组装方法、复合电机，在调磁环旋转过程中，支撑环体能够通过凹凸结构对所述调磁块施加朝向于所述支撑环体的中心轴线方向的径向力，实现对调磁块的径向支撑，有效降低调磁环由于旋转离心力产生的径向形变，保证气隙的均匀。

Description

调磁环组件、磁力齿轮及相应的组装方法、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组件、磁力齿轮及相应的组装方法、复合电机。

背景技术

与传统机械齿轮相比，同心式磁力齿轮机械噪声和振动较小，不需要润滑，系统运行可靠性高，并且，当负载严重过载时，磁力齿轮可以实现自我保护。磁力齿轮基于磁场调制原理运行，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，调磁环作为关键部件，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。为了增加磁力齿轮运行过程中调磁环的强度，现有技术中将调磁环做成多个导磁块，将多个调磁块分别放置在具有相应槽数的支撑环体内，在支撑环体的两端通过套环固定导磁块，但这种方式在磁力齿轮运行过程中，调磁块受到径向离心力，由于两端有护套固定，调磁块两端所受离心力会因为套环的作用而偏小，但是调磁块的中间部分没有任何固定方式，所受离心力偏大，因此，整个调磁块上受力不均匀，会导致调磁块发生径向形变，从而会影响气隙的均匀程度，影响磁力齿轮的性能。

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组件、磁力齿轮及相应的组装方法、复合电机，在调磁环旋转过程中，支撑环体能够通过凹凸结构对所述调磁块施加朝向于所述支撑环体的中心轴线方向的径向力，实现对调磁块的径向支撑，有效降低调磁环由于旋转离心力产生的径向形变，保证气隙的均匀。

为了解决上述问题，本发明提供一种调磁环组件，包括多个调磁块以及具有多个安装凹槽的支撑环体，多个所述调磁块一一对应的装设于多个所述安装凹槽内，所述调磁块与所述安装凹槽的槽壁配合面处具有凹凸结构，当所述调磁环组件旋转运行时，所述支撑环体能够通过所述凹凸结构对所述调磁块施加朝向于所述支撑环体的中心轴线方向的径向力。

优选地，所述凹凸结构包括处于所述安装凹槽的槽壁上且朝向所述调磁块凸出的第一配合凸起，所述调磁块与所述第一配合凸起匹配对应的设有第一配合凹槽；或者，所述凹凸结构包括处于所述安装凹槽的槽壁上且远离所述调磁块凹进的第一配合凹槽，所述调磁块与所述第一配合凹槽匹配对应的设有第一配合凸起。

优选地，所述第一配合凸起的个数为偶数个，偶数个所述第一配合凸起分别处于所述安装凹槽的相对两侧的槽壁上；所述第一配合凹槽的个数为偶数个，偶数个所述第一配合凹槽分别处于所述调磁块的相对两侧的侧面上。

优选地，在所述支撑环体的任一径向断面上，所述安装凹槽关于所述支撑环体的第一径向线对称，偶数个所述第一配合凸起关于所述第一径向线对称设置；所述调磁块关于所述支撑环体的第二径向线对称，偶数个所述第一配合凹槽关于所述第二径向线对称。

优选地，在所述支撑环体的任一径向断面上，所述调磁块在所述支撑环体的径向方向上的厚度为H，单个所述第一配合凹槽在所述支撑环体的径向方向上的宽度为h，h＜H/(n+1)，其中n为所述调磁块的单侧设有的所述第一配合凹槽的个数，n≥1。

优选地，0.3≤h/(H/(n+1))≤0.5。

优选地，所述调磁块在所述支撑环体周向方向上的弧度为D，所述第一配合凹槽在所述支撑环体的周向方向上的平均弧度为d，d＜D/2。

优选地，0.1≤d/(D/2)≤0.3。

优选地，所述多个调磁块沿所述支撑环体的周向方向均匀间隔的设置于环形轭部的径向外侧上。

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。

本发明还提供一种磁力齿轮的组装方法，所述磁力齿轮为上述的磁力齿轮，包括如下步骤：

将多个螺钉分别一一对应的连接于多个连接孔中，以将输入端端盖体与输出端端盖体栓接为一体；

在所述螺钉与连接孔的配合间隙中灌胶粘合。

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组件、磁力齿轮及相应的组装方法、复合电机，通过处于所述调磁块与所述安装凹槽之间的凹凸结构能够对所述调磁块与支撑环体形成有效定位，当所述调磁环组件被组装到磁力齿轮中运转旋转时，由于所述凹凸结构的作用所述支撑环体能够通过所述凹凸结构对所述调磁环施加与所述调磁块所受到的离心力相反的径向力，也即施加朝向于所述支撑环体的中心轴线方向的径向力，从而能够有效防止调磁块由于离心力所产生的变形，尤其是对于自身成长条状的调磁块的中部区域的变形，如此，确保了相应位置处的气隙均匀性进而保证了磁力齿轮乃至电机的性能稳定可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的调磁环组件的断面结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图，图中示出了调磁块与支撑环体组装以及未组装的两种状态；

图3为图1中的调磁块的结构示意图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为本发明另一实施例的磁力齿轮的结构示意图；

图6为图5的断面结构示意图；

图7为转矩波动与调磁块在支撑环体径向方向上的尺寸(h/(H/2))的相关性仿真示意图；

图8为转矩波动与调磁块在在支撑环体周向方向的尺寸(d/(D/2))的相关性仿真示意图。

附图标记表示为：

11、调磁块；111、第一配合凹槽；12、环形轭部；2、支撑环体；21、安装凹槽；211、第一配合凸起；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8所示，根据本发明的实施例，提供一种调磁环组件，包括多个调磁块11以及具有多个安装凹槽21的支撑环体2，多个所述调磁块11一一对应的装设于多个所述安装凹槽21内，所述调磁块11与所述安装凹槽21的槽壁配合面处具有凹凸结构，当所述调磁环组件旋转运行时，所述支撑环体2能够通过所述凹凸结构对所述调磁块11施加朝向于所述支撑环体2的中心轴线方向的径向力。该技术方案中，通过处于所述调磁块11与所述安装凹槽21之间的凹凸结构能够对所述调磁块11与支撑环体2形成有效定位，当所述调磁环组件被组装到磁力齿轮中运转旋转时，由于所述凹凸结构的作用所述支撑环体2能够通过所述凹凸结构对所述调磁块11施加与所述调磁块11所受到的离心力相反的径向力，也即施加朝向于所述支撑环体2的中心轴线方向的径向力，从而能够有效防止调磁块11由于离心力所产生的变形，尤其是对于自身成长条状的调磁块11的中部区域的变形，如此，确保了相应位置处的气隙均匀性进而保证了磁力齿轮乃至电机的性能稳定可靠性。

作为所述凹凸结构的一种具体实施方式，优选地，所述凹凸结构包括处于所述安装凹槽21的槽壁上且朝向所述调磁块11凸出的第一配合凸起211，所述调磁块11与所述第一配合凸起211匹配对应的设有第一配合凹槽111；或者，所述凹凸结构包括处于所述安装凹槽21的槽壁上且远离所述调磁块11凹进的第一配合凹槽111，所述调磁块11与所述第一配合凹槽111匹配对应的设有第一配合凸起211。更进一步的，所述第一配合凸起211的个数为偶数个，偶数个所述第一配合凸起211分别处于所述安装凹槽21的相对两侧的槽壁上；所述第一配合凹槽111的个数为偶数个，偶数个所述第一配合凹槽111分别处于所述调磁块11的相对两侧的侧面上；在所述支撑环体2的任一径向断面上，所述安装凹槽21关于所述支撑环体2的第一径向线对称(如图1中L1所示)，偶数个所述第一配合凸起211关于所述第一径向线对称设置；所述调磁块11关于所述支撑环体2的第二径向线对称(如图1中L2所示)，偶数个所述第一配合凹槽111关于所述第二径向线对称。该技术方案中，通过将所述第一配合凸起211及第一配合凹槽111分别在所述安装凹槽21及调磁块11上的对称布置，从而能够保证在实现有效支撑减小变形的同时还能够最大程度的降低对转矩波动的不利影响。

而为了能够保证在不减小磁力齿轮输出转矩的情况下，能够进一步有效增加调磁环组件的机械强度，同时能够进一步优化转矩波动降低加工难度，优选地，在所述支撑环体2的任一径向断面上，所述调磁块11在所述支撑环体2的径向方向上的厚度为H，单个所述第一配合凹槽111在所述支撑环体2的径向方向上的宽度为h，h＜H/(n+1)，其中n为所述调磁块11的单侧设有的所述第一配合凹槽111的个数，n≥1，0.3≤h/(H/(n+1))≤0.5，具体的，发明人采用n＝1时对转矩波动与调磁块11在支撑环体2径向方向上的尺寸(h/(H/2))进行了仿真确认，得到图7所示，由图7可得，当0.3≤h/(H/2)≤0.5时，转矩波动范围较小且能够保证转矩输出；基于同样的道理，所述调磁块11在所述支撑环体2周向方向上的弧度为D，所述第一配合凹槽111在所述支撑环体2的周向方向上的平均弧度为d，d＜D/2，0.1≤d/(D/2)≤0.3，同样的，发明人对转矩波动与调磁块11在支撑环体2周向方向的尺寸(d/(D/2))进行了仿真确认，得到图8，由图8可得，当0.1≤d/(D/2)≤0.3时，转矩波动范围较小且能够保证转矩输出。

优选地，所述多个调磁块11沿所述支撑环体2的周向方向均匀间隔的设置于环形轭部12的径向外侧上，也即此时所述多个调磁块11与所述环形轭部12形成一个整体，这样能够进一步提升所述调磁块11自身的机械强度。

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。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，以进一步对调磁块11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块11的形变问题。

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块11的数目Pt应符合Pt＝Pin+Pout，以实现调磁块11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。所述调磁块11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。

本发明还提供一种磁力齿轮的组装方法，所述磁力齿轮为上述的磁力齿轮，包括如下步骤：

将多个螺钉分别一一对应的连接于多个连接孔23中，以将输入端端盖体22与输出端端盖体600栓接为一体；

在所述螺钉与连接孔23的配合间隙中灌胶粘合(例如灌注环氧AB胶，该胶在高温固化后拥有很好的强度性能)，如此能够增加调磁块的支撑的强度，保证在磁力齿轮运行过程中，调调磁块不会因为长时间旋转而发生变形。

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 (14)

1.一种调磁环组件，包括多个调磁块(11)以及具有多个安装凹槽(21)的支撑环体(2)，多个所述调磁块(11)一一对应的装设于多个所述安装凹槽(21)内，其特征在于，所述调磁块(11)与所述安装凹槽(21)的槽壁配合面处具有凹凸结构，当所述调磁环组件旋转运行时，所述支撑环体(2)能够通过所述凹凸结构对所述调磁块(11)施加朝向于所述支撑环体(2)的中心轴线方向的径向力。

2.根据权利要求1所述的调磁环组件，其特征在于，所述凹凸结构包括处于所述安装凹槽(21)的槽壁上且朝向所述调磁块(11)凸出的第一配合凸起(211)，所述调磁块(11)与所述第一配合凸起(211)匹配对应的设有第一配合凹槽(111)；或者，所述凹凸结构包括处于所述安装凹槽(21)的槽壁上且远离所述调磁块(11)凹进的第一配合凹槽(111)，所述调磁块(11)与所述第一配合凹槽(111)匹配对应的设有第一配合凸起(211)。

3.根据权利要求2所述的调磁环组件，其特征在于，所述第一配合凸起(211)的个数为偶数个，偶数个所述第一配合凸起(211)分别处于所述安装凹槽(21)的相对两侧的槽壁上；所述第一配合凹槽(111)的个数为偶数个，偶数个所述第一配合凹槽(111)分别处于所述调磁块(11)的相对两侧的侧面上。

4.根据权利要求3所述的调磁环组件，其特征在于，在所述支撑环体(2)的任一径向断面上，所述安装凹槽(21)关于所述支撑环体(2)的第一径向线对称，偶数个所述第一配合凸起(211)关于所述第一径向线对称设置；所述调磁块(11)关于所述支撑环体(2)的第二径向线对称，偶数个所述第一配合凹槽(111)关于所述第二径向线对称。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的调磁环组件，其特征在于，在所述支撑环体(2)的任一径向断面上，所述调磁块(11)在所述支撑环体(2)的径向方向上的厚度为H，单个所述第一配合凹槽(111)在所述支撑环体(2)的径向方向上的宽度为h，h＜H/(n+1)，其中n为所述调磁块(11)的单侧设有的所述第一配合凹槽(111)的个数，n≥1。

6.根据权利要求5所述的调磁环组件，其特征在于，0.3≤h/(H/(n+1))≤0.5。

7.根据权利要求5所述的调磁环组件，其特征在于，所述调磁块(11)在所述支撑环体(2)周向方向上的弧度为D，所述第一配合凹槽(111)在所述支撑环体(2)的周向方向上的平均弧度为d，d＜D/2。

8.根据权利要求7所述的调磁环组件，其特征在于，0.1≤d/(D/2)≤0.3。

9.根据权利要求1至4、6至8中任一项所述的调磁环组件，其特征在于，所述多个调磁块(11)沿所述支撑环体(2)的周向方向均匀间隔的设置于环形轭部(12)的径向外侧上。

10.根据权利要求1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。

11.根据权利要求10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)。

12.一种磁力齿轮，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1至11中任一项所述的调磁环组件。

13.一种磁力齿轮的组装方法，其特征在于，所述磁力齿轮为权利要求12中所述的磁力齿轮，包括如下步骤：

将多个螺钉分别一一对应的连接于多个连接孔(23)中，以将输入端端盖体(22)与输出端端盖体(600)栓接为一体；

在所述螺钉与连接孔(23)的配合间隙中灌胶粘合。

14.一种复合电机，包括磁力齿轮，其特征在于，所述磁力齿轮为权利要求12所述的磁力齿轮。

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