CN113991968B - 一种双励磁双调制盘式永磁齿轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁力传动技术领域，提供一种双励磁双调制盘式永磁齿轮，包括：高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成；高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成之间形成三层气隙；所述高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成依次设置；或者，所述外调磁环总成、高速转子总成、内调磁环总成及低速转子总成依次设置。所述双励磁双调制盘式永磁齿轮采用第一种结构形式、第二种结构形式、第三种结构形式或第四种结构形式。本发明能够增加气隙磁密，提高永磁齿轮输出转矩及其转矩密度。
Description
技术领域
本发明涉及磁力传动技术领域，尤其涉及一种双励磁双调制盘式永磁齿轮。
背景技术
机械齿轮是目前应用最广泛的变速传动装置，其主要作用是传递机构的运 动与动力。机械齿轮虽然具有结构简单、传递力矩大、传动效率高等优点，但 由于其采用直接硬耦合方式传递转速及转矩，因此不可避免地存在摩擦、磨损、 点蚀及胶合等缺陷，严重时甚至会出现齿裂或断齿现象。另外，机械齿轮还需 要润滑油，不仅提高了其维护及运行成本，而且所出现的跑、冒、滴、漏现象还严重污染了运行工况环境。
永磁齿轮是一种依靠磁场耦合传递能量的装置，其在主、从动转子上安装 有磁极相互交错分布的永磁体。当主动转子转动时，在磁场力相斥或相吸的作 用下，带动从动转子随之转动，实现了转子间的无接触式能量传递，避免了机 械齿轮因刚性接触而产生的冲击与振动；同时，由于永磁齿轮属无接触式传动， 因此在运行时不需要润滑油，也不会产生机械齿轮所特有的齿面磨损、胶合及断齿等现象。
永磁齿轮按照磁路结构可分为径向式永磁齿轮及轴向式永磁齿轮两种结 构。径向式永磁齿轮一般也可称之为同心式永磁齿轮或磁场调制式永磁齿轮， 其由三层转子及两层气隙构成。径向式永磁齿轮具有转矩密度大，传动效率高 等优点，但该结构的三层转子对同轴度要求较高，并且其调磁环结构复杂，导 致其制造成本较高，至今少有应用。
轴向式永磁齿轮又可称之为盘式永磁齿轮。与径向式永磁齿轮相比，盘式 永磁齿轮具有同轴度要求较低、调磁环易于制造等优点，但目前的盘式永磁齿 轮存在轴向漏磁大、转矩密度及运行效率低等缺点。
发明内容
本发明主要解决现有技术的目前的盘式永磁齿轮存在轴向漏磁大、转矩密 度及运行效率低等技术问题，提出一种双励磁双调制盘式永磁齿轮，以可增 加气隙磁密，提高永磁齿轮输出转矩及其转矩密度。
本发明提供了一种双励磁双调制盘式永磁齿轮，包括：高速转子总成、 内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成；
高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成之间形成三 层气隙；
所述高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成依次 设置；
或者，所述外调磁环总成、高速转子总成、内调磁环总成及低速转子总 成依次设置。
优选的，所述双励磁双调制盘式永磁齿轮采用第一种结构形式、第二种 结构形式、第三种结构形式或第四种结构形式。
优选的，所述第一种结构形式，采用依次设置的高速转子总成、内调磁 环总成、低速转子总成及外调磁环总成；
所述高速转子总成，包括：高速转子基板(1)和高速永磁体(2)；所述 高速永磁体(2)沿高速转子基板(1)的圆周方向呈磁极交错式均匀排布， 并紧密镶嵌在高速转子基板(1)的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块(3)、内调磁永磁体(5)和内调 磁基板(4)；所述内调磁极块(3)和内调磁永磁体(5)的个数相同，所述内 调磁极块(3)和内调磁永磁体(5)均沿内调磁基板(4)的圆周方向交错排布， 并紧密镶嵌在内调磁基板(4)的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体(6)、低速调磁极块(8)和低速 转子基板(7)；所述低速永磁体(6)磁极相同，并和低速调磁极块(8)的个 数相同；所述低速永磁体(6)和低速调磁极块(8)沿低速转子基板(7)的圆 周方向交错排布，并紧密镶嵌在低速转子基板(7)的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块(9)、外调磁基板(10)和外调磁 永磁体(11)；所述外调磁极块(9)和外调磁永磁体(11)的个数相同，所 述外调磁极块(9)和外调磁永磁体(11)均沿外调磁基板(10)的圆周方向 均匀排布，并紧密镶嵌在外调磁基板(10)的端面上；
所述高速永磁体(2)与内调磁极块(3)的相对表面以气隙相隔；所述内 调磁极块(3)和低速永磁体(6)的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体(6) 和外调磁极块(9)的相对表面以气隙相隔。
优选的，所述高速转子基板(1)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述 高速永磁体(2)为扇形结构；
所述内调磁基板(4)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块 (3)为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁永磁体(5)为扇形 或矩形结构；
所述低速转子基板(7)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁 体(6)为扇形或矩形结构，所述低速调磁极块(8)为矩形或扇形结构；
所述外调磁基板(10)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极 块(9)为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁永磁体(11)为扇形或矩形结构；
所述内调磁极块(3)和外调磁极块(9)的个数相同，均等于高速永磁 体(2)磁极对数和低速永磁体(6)磁极数之和。
优选的，所述第二种结构形式，采用依次设置的高速转子总成、内调磁 环总成、低速转子总成及外调磁环总成；
所述高速转子总成，包括：高速转子基板(1)和高速永磁体(2)；所述 高速永磁体(2)沿高速转子基板(1)的圆周方向呈磁极交错式均匀排布， 并紧密镶嵌在高速转子基板(1)的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块(3)和内调磁基板(4)；所述内 调磁极块(3)沿内调磁基板(4)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在内调磁 基板(4)的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体(6)和低速转子基板(7)；所述 低速永磁体(6)沿低速转子基板(7)的圆周方向呈磁极交错式均匀排布，并 紧密镶嵌在低速转子基板(7)的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块(9)和外调磁基板(10)；所述外 调磁极块(9)均沿外调磁基板(10)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在外 调磁基板(10)的端面上；
所述高速永磁体(2)与内调磁极块(3)的相对表面以气隙相隔；所述内 调磁极块(3)和低速永磁体(6)的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体(6) 和外调磁极块(9)的相对表面以气隙相隔。
优选的，所述高速转子基板(1)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述 高速永磁体(2)为扇形结构；
所述内调磁基板(4)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块 (3)为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；
所述低速转子基板(7)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁体(6)为扇形或矩形结构；
所述外调磁基板(10)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极 块(9)为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；
所述内调磁极块(3)和外调磁极块(9)的个数相同，均等于高速永磁 体(2)磁极对数和低速永磁体(6)磁极对数之和。
优选的，所述第三种结构形式，采用依次设置的高速转子总成、内调磁 环总成、低速转子总成及外调磁环总成；
所述高速转子总成，包括：高速转子基板(1)、高速永磁体(2)和高速 磁极块(12)；所述高速永磁体(2)和高速磁极块(12)沿高速转子基板(1) 的圆周方向交错式均匀排布，并紧密镶嵌在高速转子基板(1)的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块(3)和内调磁基板(4)；所述内 调磁极块(3)沿内调磁基板(4)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在内调磁 基板(4)的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体(6)、低速磁极块(13)和低速转 子基板(7)；所述低速永磁体(6)和低速磁极块(13)沿低速转子基板(7) 的圆周方向交错式均匀排布，并紧密镶嵌在低速转子基板(7)的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块(9)和外调磁基板(10)；所述外 调磁极块(9)均沿外调磁基板(10)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在外 调磁基板(10)的端面上；
所述高速永磁体(2)和高速磁极块(12)与内调磁极块(3)的相对表面 以气隙相隔；所述内调磁极块(3)和低速永磁体(6)的相对表面以气隙相隔； 所述低速永磁体(6)和低速磁极块(13)与外调磁极块(9)的相对表面以气 隙相隔。
优选的，所述高速转子基板(1)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述 高速永磁体(2)和高速磁极块(12)均为扇形结构；
所述内调磁基板(4)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块 (3)为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；
所述低速转子基板(7)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁 体(6)和低速磁极块(13)均为扇形或矩形结构；
所述外调磁基板(10)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极 块(9)为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；
所述内调磁极块(3)和外调磁极块(9)的个数相同，均等于高速永磁 体(2)磁极数和低速永磁体(6)磁极数之和。
优选的，所述第四种结构形式，采用依次设置的外调磁环总成、高速转 子总成、内调磁环总成及低速转子总成；
所述高速转子总成，包括：高速转子基板(1)和高速永磁体(2)；所述 高速永磁体(2)沿高速转子基板(1)的圆周方向呈磁极交错式均匀排布， 并紧密镶嵌在高速转子基板(1)的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块(3)、内调磁永磁体(5)和内调 磁基板(4)；所述内调磁极块(3)和内调磁永磁体(5)的个数相同，所述内 调磁极块(3)和内调磁永磁体(5)均沿内调磁基板(4)的圆周方向交错排布， 并紧密镶嵌在内调磁基板(4)的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体(6)、低速调磁极块(8)和低速 转子基板(7)；所述低速永磁体(6)磁极相同，并和低速调磁极块(8)的个 数相同；所述低速永磁体(6)和低速调磁极块(8)沿低速转子基板(7)的圆 周方向交错排布，并紧密镶嵌在低速转子基板(7)的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块(9)、外调磁基板(10)和外调磁 永磁体(11)；所述外调磁极块(9)和外调磁永磁体(11)的个数相同，所 述外调磁极块(9)和外调磁永磁体(11)均沿外调磁基板(10)的圆周方向 均匀排布，并紧密镶嵌在外调磁基板(10)的端面上；
所述高速永磁体(2)与内调磁极块(3)的相对表面以气隙相隔；所述内 调磁极块(3)和低速永磁体(6)的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体(6) 和外调磁极块(9)的相对表面以气隙相隔。
优选的，所述高速转子基板(1)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述 高速永磁体(2)为扇形结构；
所述内调磁基板(4)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块 (3)为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁永磁体(5)为扇形 或矩形结构；
所述低速转子基板(7)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁 体(6)为扇形或矩形结构，所述低速调磁极块(8)为矩形或扇形结构；
所述外调磁基板(10)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极 块(9)为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁永磁体(11)为扇形或矩形结构；
所述内调磁极块(3)和外调磁极块(9)的个数相同，均等于高速永磁 体(2)磁极对数和低速永磁体(6)磁极数之和。
第一种结构形式、第二种结构形式及第三种结构形式均应用于降速工作 状态；其中，第一种结构形式的输出转矩最大；第三种结构形式的输出转矩 最小；第二种结构形式的输出转矩介于第一种结构形式与第三种结构形式之 间。第一种结构形式永磁体用量最大，第三种结构形式最少，第二种结构形 式介于第一种结构形式和第三种结构形式之间。但第二结构形式和第三种结构形式由于采用了本发明独有的双励磁、双调制技术，因此其输出转矩及相 应的转矩密度仍高于现有的盘式永磁齿轮。第四种结构形式为升速结构，由于采用了本发明独有的双励磁、双调制技术，因此其输出转矩及相应的转矩 密度高于现有的盘式永磁齿轮。
本发明提供的一种双励磁双调制盘式永磁齿轮，与现有技术相比具有以 下优点：
1、由于本发明设置了外调磁环总成，并在内调磁总成中引入了内调磁永 磁体，使本发明具有两个转子励磁、两个调磁环调制，进而使输出转子同时 受到两个调磁环所产生的转矩作用，增大了输出转矩及其相应的转矩密度。
2、本发明所提出的双调制结构既增加了气隙磁密，还大幅减小了轴向漏 磁，因此不仅较大幅度地提高了永磁齿轮输出转矩及其转矩密度，而且还有效 地减小了轴向漏磁及相应的磁损耗，进一步提高气隙磁密并进而再次提高盘式永磁齿轮的输出转矩、转矩密度及运行效率。
3、本发明可以作为升速和降速装置，是一种转矩密度较高的磁力变速器， 其广泛应用于输入轴和输出轴之间需要隔离、以及对密封有严格要求的场合。
附图说明
图1-1为本发明提供的第一种结构形式的轴向剖面结构示意图；
图1-2为本发明提供的第一种结构形式的高速转子总成周向排布示意图；
图1-3为本发明提供的第一种结构形式的内调磁环总成周向排布示意图；
图1-4为本发明提供的第一种结构形式的低速转子总成的周向排布示意图；
图1-5为本发明提供的第一种结构形式的外调磁环总成的周向排布示意图 图2-1为本发明提供的第二种结构形式的轴向剖面结构示意图；
图2-2为本发明提供的第二种结构形式的高速转子总成周向排布示意图；
图2-3为本发明提供的第二种结构形式的内调磁环总成周向排布示意图；
图2-4为本发明提供的第二种结构形式的低速转子总成的周向排布示意图；
图2-5为本发明提供的第二种结构形式的外调磁环总成的周向排布示意图；
图3-1为本发明提供的第三种结构形式的轴向剖面结构示意图；
图3-2为本发明提供的第三种结构形式的高速转子总成周向排布示意图；
图3-3为本发明提供的第三种结构形式的内调磁环总成周向排布示意图；
图3-4为本发明提供的第三种结构形式的低速转子总成的周向排布示意图；
图3-5为本发明提供的第三种结构形式的外调磁环总成的周向排布示意图；
图4-1为本发明提供的第四种结构形式的轴向剖面结构示意图；
图4-2为本发明提供的第四种结构形式的外调磁环总成周向排布示意图；
图4-3为本发明提供的第四种结构形式的高速转子总成周向排布示意图；
图4-4为本发明提供的第四种结构形式的内调磁环总成的周向排布示意图；
图4-5为本发明提供的第四种结构形式的低速转子总成的周向排布示意图。
附图标记：1、高速转子基板，2、高速永磁体，3、内调磁极块，4、内调 磁基板，5、内调磁永磁体，6、低速永磁体，7、低速转子基板，8、低速调磁 极块，9、外调磁极块，10、外调磁基板，11、外调磁永磁体，12、高速磁极块， 13、低速磁极块。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚， 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所 描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说 明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的双励磁双调制盘式永磁齿轮，采用第一 种结构形式。所述第一种结构形式，采用依次设置的高速转子总成、内调磁环 总成、低速转子总成及外调磁环总成。高速转子总成、内调磁环总成、低速转 子总成及外调磁环总成之间形成三层气隙。
所述高速转子总成，包括：高速转子基板1和高速永磁体2；所述高速永 磁体2沿高速转子基板1的圆周方向呈磁极交错式均匀排布，并紧密镶嵌在 高速转子基板1的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块3、内调磁永磁体5和内调磁基板4； 所述内调磁极块3和内调磁永磁体5的个数相同，所述内调磁极块3和内调磁 永磁体5均沿内调磁基板4的圆周方向交错排布，并紧密镶嵌在内调磁基板4 的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体6、低速调磁极块8和低速转子基板 7；所述低速永磁体6磁极相同，并和低速调磁极块8的个数相同；所述低速永 磁体6和低速调磁极块8沿低速转子基板7的圆周方向交错排布，并紧密镶嵌 在低速转子基板7的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块9、外调磁基板10和外调磁永磁体11；所述外调磁极块9和外调磁永磁体11的个数相同，所述外调磁极块9和 外调磁永磁体11均沿外调磁基板10的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在外 调磁基板10的端面上；
所述高速永磁体2与内调磁极块3的相对表面以气隙相隔；所述内调磁极 块3和低速永磁体6的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体6和外调磁极块9 的相对表面以气隙相隔。
具体的，所述高速转子基板1为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述高 速永磁体2为扇形结构；其中，本发明采用的铁磁体均为导磁性良好的铁磁体。
所述内调磁基板4为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块3 为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁永磁体5为扇形或矩形结 构；
所述低速转子基板7为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁体6 为扇形或矩形结构，所述低速调磁极块8为矩形或扇形结构；
所述外调磁基板10为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极块9 为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁永磁体11为扇形或矩形结 构；
所述内调磁极块3和外调磁极块9的个数相同，均等于高速永磁体2磁 极对数和低速永磁体6磁极数之和。
本实施例的双励磁双调制盘式永磁齿轮可实现降速工作状态，其传动比 均为低速永磁体的磁极数与高速永磁体的磁极对数之比，工作原理：
动力源由高速转子基板1输入，并传递至高速永磁体2产生旋转磁场， 经内调磁极块3产生与低速永磁体6相同的磁极谐波，使低速永磁体6旋转， 低速永磁体6的转速等于高速永磁体的转速除以传动比。低速永磁体6旋转 时所产生的磁场经外调磁环总成中的外调磁极块9调制后，产生与高速永磁 体2相同的磁极谐波，该磁极谐波旋转时又经外调磁极块9调制，产生与低 速永磁体6相同的磁极谐波及相应的转矩，该转矩与高速永磁体2形成的转 矩同时作用在低速永磁体6上，使其产生更大的转矩及相应的转矩密度。
实施例二
如图2所示，本发明实施例提供的双励磁双调制盘式永磁齿轮，采用第二 种结构形式。所述第二种结构形式，采用依次设置的高速转子总成、内调磁环 总成、低速转子总成及外调磁环总成。高速转子总成、内调磁环总成、低速转 子总成及外调磁环总成之间形成三层气隙。
所述高速转子总成与第一种结构形式相同，包括：高速转子基板1和高速 永磁体2；所述高速永磁体2沿高速转子基板1的圆周方向呈磁极交错式均 匀排布，并紧密镶嵌在高速转子基板1的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块3和内调磁基板4；所述内调磁极块 3沿内调磁基板4的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在内调磁基板4的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体6和低速转子基板7；所述低速永磁 体6沿低速转子基板7的圆周方向呈磁极交错式均匀排布，并紧密镶嵌在低速 转子基板7的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块9和外调磁基板10；所述外调磁极 块9均沿外调磁基板10的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在外调磁基板10 的端面上；
所述高速永磁体2与内调磁极块3的相对表面以气隙相隔；所述内调磁极 块3和低速永磁体6的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体6和外调磁极块9 的相对表面以气隙相隔。
具体的，所述高速转子基板1为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述高 速永磁体2为扇形结构；
所述内调磁基板4为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块3 为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；
所述低速转子基板7为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁体6 为扇形或矩形结构；
所述外调磁基板10为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极块9 为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；
所述内调磁极块3和外调磁极块9的个数相同，均等于高速永磁体2磁 极对数和低速永磁体6磁极对数之和。
本实施例的双励磁双调制盘式永磁齿轮可实现降速工作状态，其传动比 均为低速永磁体的磁极对数与高速永磁体的磁极对数之比，工作原理与第一 种结构形式的工作原理相同；不同的是：第二种结构形式的内调磁环总成和 外调磁环总成取消了第一种结构形式的内调磁永磁体5和外调磁永磁体11； 并将低速转子总成中的低速调磁极块8替换为低速永磁体6；由于内调磁环 总成中所需的内调磁永磁体5的个数大于低速永磁体6的磁极对数，因此与 第一种结构形式相比，第二种结构形式节约了永磁体，但输出转矩及其相应的转矩密度低于第一种结构形式。
实施例三
如图3所示，本发明实施例提供的双励磁双调制盘式永磁齿轮，采用第三 种结构形式。所述第三种结构形式，采用依次设置的高速转子总成、内调磁环 总成、低速转子总成及外调磁环总成。高速转子总成、内调磁环总成、低速转 子总成及外调磁环总成之间形成三层气隙。
所述高速转子总成，包括：高速转子基板1、高速永磁体2和高速磁极块 12；所述高速永磁体2和高速磁极块12沿高速转子基板1的圆周方向交错式 均匀排布，并紧密镶嵌在高速转子基板1的端面；
所述内调磁环总成与第二种结构形式相同，包括：内调磁极块3和内调磁 基板4；所述内调磁极块3沿内调磁基板4的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在 内调磁基板4的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体6、低速磁极块13和低速转子基板 7；所述低速永磁体6和低速磁极块13沿低速转子基板7的圆周方向交错式均 匀排布，并紧密镶嵌在低速转子基板7的端面上；
所述外调磁环总成与第二种结构形式相同，包括；外调磁极块9和外调磁 基板10；所述外调磁极块9均沿外调磁基板10的圆周方向均匀排布，并紧 密镶嵌在外调磁基板10的端面上；
所述高速永磁体2和高速磁极块12与内调磁极块3的相对表面以气隙相隔； 所述内调磁极块3和低速永磁体6的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体6 和低速磁极块13与外调磁极块9的相对表面以气隙相隔。
具体的，所述高速转子基板1为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述高 速永磁体2和高速磁极块12均为扇形结构；
所述内调磁基板4为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块3 为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；
所述低速转子基板7为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁体6 和低速磁极块13均为扇形或矩形结构；
所述外调磁基板10为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极块9 为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；
所述内调磁极块3和外调磁极块9的个数相同，均等于高速永磁体2磁 极数和低速永磁体6磁极数之和。
本实施例的双励磁双调制盘式永磁齿轮可实现降速工作状态，其传动比 均为低速永磁体的磁极数与高速永磁体的磁极数之比，工作原理：
第三种结构形式的工作原理与第一种及第二种结构形式的工作原理相 同。与第一种结构形式及第二种结构形式不同的是：第三种结构形式将第二 种结构形式的高速永磁体2的一块磁极替换为高速磁极块11；将第二种结构形式中的低速永磁体6的一块磁极替换为低速磁极块13；因此与第二种结构 形式相比，第三种结构形式进一步地节约了永磁体，但输出转矩及其相应的 转矩密度低于第一种和第二种结构形式。
实施例四
如图4所示，本发明实施例提供的双励磁双调制盘式永磁齿轮，采用第四 种结构形式。所述第四种结构形式，采用依次设置的外调磁环总成、高速转子 总成、内调磁环总成及低速转子总成，各总成的结构与第一种结构形式相同、 顺序不同。外调磁环总成、高速转子总成、内调磁环总成及低速转子总成之间形成三层气隙。
所述高速转子总成，包括：高速转子基板1和高速永磁体2；所述高速永 磁体2沿高速转子基板1的圆周方向呈磁极交错式均匀排布，并紧密镶嵌在 高速转子基板1的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块3、内调磁永磁体5和内调磁基板4； 所述内调磁极块3和内调磁永磁体5的个数相同，所述内调磁极块3和内调磁 永磁体5均沿内调磁基板4的圆周方向交错排布，并紧密镶嵌在内调磁基板4 的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体6、低速调磁极块8和低速转子基板 7；所述低速永磁体6磁极相同，并和低速调磁极块8的个数相同；所述低速永 磁体6和低速调磁极块8沿低速转子基板7的圆周方向交错排布，并紧密镶嵌 在低速转子基板7的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块9、外调磁基板10和外调磁永磁体 11；所述外调磁极块9和外调磁永磁体11的个数相同，所述外调磁极块9和 外调磁永磁体11均沿外调磁基板10的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在外 调磁基板10的端面上；
所述高速永磁体2与内调磁极块3的相对表面以气隙相隔；所述内调磁极 块3和低速永磁体6的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体6和外调磁极块9 的相对表面以气隙相隔。
具体的，所述高速转子基板1为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述高 速永磁体2为扇形结构；
所述内调磁基板4为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块3 为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁永磁体5为扇形或矩形结 构；
所述低速转子基板7为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁体6 为扇形或矩形结构，所述低速调磁极块8为矩形或扇形结构；
所述外调磁基板10为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极块9 为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁永磁体11为扇形或矩形结 构；
所述内调磁极块3和外调磁极块9的个数相同，均等于高速永磁体2磁 极对数和低速永磁体6磁极数之和。
本实施例的双励磁双调制盘式永磁齿轮可实现升速工作状态，其传动比 均为低速永磁体的磁极数与高速永磁体的磁极对数之比，工作原理：
动力源由低速转子基板7输入，并传递至低速永磁体6产生旋转磁场， 经内调磁极块5产生与高速永磁体2相同的磁极谐波，使高速永磁体2旋转， 高速永磁体2的转速等于低速永磁体的转速乘以传动比。高速永磁体2旋转 时所产生的磁场经外调磁环总成中的外调磁极块9调制后，产生与低速永磁 体6相同的磁极谐波，该磁极谐波旋转时又经外调磁极块9调制，产生与高 速永磁体2相同的磁极谐波及相应的转矩，该转矩与低速永磁体6形成的转 矩同时作用在高速永磁体2上，使其产生更大的转矩及相应的转矩密度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部 分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各 实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种双励磁双调制盘式永磁齿轮，其特征在于，包括：高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成；
高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成之间形成三层气隙；
所述高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成依次设置；
或者，所述外调磁环总成、高速转子总成、内调磁环总成及低速转子总成依次设置；
所述双励磁双调制盘式永磁齿轮采用第一种结构形式、第二种结构形式、第三种结构形式或第四种结构形式；
所述第一种结构形式，采用依次设置的高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成；
所述高速转子总成，包括：高速转子基板(1)和高速永磁体(2)；所述高速永磁体(2)沿高速转子基板(1)的圆周方向呈磁极交错式均匀排布，并紧密镶嵌在高速转子基板(1)的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块(3)、内调磁永磁体(5)和内调磁基板(4)；所述内调磁极块(3)和内调磁永磁体(5)的个数相同，所述内调磁极块(3)和内调磁永磁体(5)均沿内调磁基板(4)的圆周方向交错排布，并紧密镶嵌在内调磁基板(4)的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体(6)、低速调磁极块(8)和低速转子基板(7)；所述低速永磁体(6)磁极相同，并和低速调磁极块(8)的个数相同；所述低速永磁体(6)和低速调磁极块(8)沿低速转子基板(7)的圆周方向交错排布，并紧密镶嵌在低速转子基板(7)的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块(9)、外调磁基板(10)和外调磁永磁体(11)；所述外调磁极块(9)和外调磁永磁体(11)的个数相同，所述外调磁极块(9)和外调磁永磁体(11)均沿外调磁基板(10)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在外调磁基板(10)的端面上；
所述高速永磁体(2)与内调磁极块(3)的相对表面以气隙相隔；所述内调磁极块(3)和低速永磁体(6)的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体(6)和外调磁极块(9)的相对表面以气隙相隔；
所述第二种结构形式，采用依次设置的高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成；
所述高速转子总成，包括：高速转子基板(1)和高速永磁体(2)；所述高速永磁体(2)沿高速转子基板(1)的圆周方向呈磁极交错式均匀排布，并紧密镶嵌在高速转子基板(1)的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块(3)和内调磁基板(4)；所述内调磁极块(3)沿内调磁基板(4)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在内调磁基板(4)的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体(6)和低速转子基板(7)；所述低速永磁体(6)沿低速转子基板(7)的圆周方向呈磁极交错式均匀排布，并紧密镶嵌在低速转子基板(7)的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块(9)和外调磁基板(10)；所述外调磁极块(9)均沿外调磁基板(10)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在外调磁基板(10)的端面上；
所述高速永磁体(2)与内调磁极块(3)的相对表面以气隙相隔；所述内调磁极块(3)和低速永磁体(6)的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体(6)和外调磁极块(9)的相对表面以气隙相隔；
所述第三种结构形式，采用依次设置的高速转子总成、内调磁环总成、低速转子总成及外调磁环总成；
所述高速转子总成，包括：高速转子基板(1)、高速永磁体(2)和高速磁极块(12)；所述高速永磁体(2)和高速磁极块(12)沿高速转子基板(1)的圆周方向交错式均匀排布，并紧密镶嵌在高速转子基板(1)的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块(3)和内调磁基板(4)；所述内调磁极块(3)沿内调磁基板(4)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在内调磁基板(4)的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体(6)、低速磁极块(13)和低速转子基板(7)；所述低速永磁体(6)和低速磁极块(13)沿低速转子基板(7)的圆周方向交错式均匀排布，并紧密镶嵌在低速转子基板(7)的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块(9)和外调磁基板(10)；所述外调磁极块(9)均沿外调磁基板(10)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在外调磁基板(10)的端面上；
所述高速永磁体(2)和高速磁极块(12)与内调磁极块(3)的相对表面以气隙相隔；所述内调磁极块(3)和低速永磁体(6)的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体(6)和低速磁极块(13)与外调磁极块(9)的相对表面以气隙相隔；
所述第四种结构形式，采用依次设置的外调磁环总成、高速转子总成、内调磁环总成及低速转子总成；
所述高速转子总成，包括：高速转子基板(1)和高速永磁体(2)；所述高速永磁体(2)沿高速转子基板(1)的圆周方向呈磁极交错式均匀排布，并紧密镶嵌在高速转子基板(1)的端面；
所述内调磁环总成，包括：内调磁极块(3)、内调磁永磁体(5)和内调磁基板(4)；所述内调磁极块(3)和内调磁永磁体(5)的个数相同，所述内调磁极块(3)和内调磁永磁体(5)均沿内调磁基板(4)的圆周方向交错排布，并紧密镶嵌在内调磁基板(4)的端面上；
所述低速转子总成，包括：低速永磁体(6)、低速调磁极块(8)和低速转子基板(7)；所述低速永磁体(6)磁极相同，并和低速调磁极块(8)的个数相同；所述低速永磁体(6)和低速调磁极块(8)沿低速转子基板(7)的圆周方向交错排布，并紧密镶嵌在低速转子基板(7)的端面上；
所述外调磁环总成，包括；外调磁极块(9)、外调磁基板(10)和外调磁永磁体(11)；所述外调磁极块(9)和外调磁永磁体(11)的个数相同，所述外调磁极块(9)和外调磁永磁体(11)均沿外调磁基板(10)的圆周方向均匀排布，并紧密镶嵌在外调磁基板(10)的端面上；
所述高速永磁体(2)与内调磁极块(3)的相对表面以气隙相隔；所述内调磁极块(3)和低速永磁体(6)的相对表面以气隙相隔；所述低速永磁体(6)和外调磁极块(9)的相对表面以气隙相隔。
2.根据权利要求1所述的双励磁双调制盘式永磁齿轮，其特征在于，所述高速转子基板(1)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述高速永磁体(2)为扇形结构；
所述内调磁基板(4)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块(3)为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁永磁体(5)为扇形或矩形结构；
所述低速转子基板(7)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁体(6)为扇形或矩形结构，所述低速调磁极块(8)为矩形或扇形结构；
所述外调磁基板(10)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极块(9)为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁永磁体(11)为扇形或矩形结构；
所述内调磁极块(3)和外调磁极块(9)的个数相同，均等于高速永磁体(2)磁极对数和低速永磁体(6)磁极数之和。
3.根据权利要求1所述的双励磁双调制盘式永磁齿轮，其特征在于，所述高速转子基板(1)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述高速永磁体(2)为扇形结构；
所述内调磁基板(4)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块(3)为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；
所述低速转子基板(7)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁体(6)为扇形或矩形结构；
所述外调磁基板(10)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极块(9)为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；
所述内调磁极块(3)和外调磁极块(9)的个数相同，均等于高速永磁体(2)磁极对数和低速永磁体(6)磁极对数之和。
4.根据权利要求1所述的双励磁双调制盘式永磁齿轮，其特征在于，所述高速转子基板(1)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述高速永磁体(2)和高速磁极块(12)均为扇形结构；
所述内调磁基板(4)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块(3)为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；
所述低速转子基板(7)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁体(6)和低速磁极块(13)均为扇形或矩形结构；
所述外调磁基板(10)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极块(9)为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；
所述内调磁极块(3)和外调磁极块(9)的个数相同，均等于高速永磁体(2)磁极数和低速永磁体(6)磁极数之和。
5.根据权利要求1所述的双励磁双调制盘式永磁齿轮，其特征在于，所述高速转子基板(1)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述高速永磁体(2)为扇形结构；
所述内调磁基板(4)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁极块(3)为矩形或扇形结构，其材料采用铁磁体；所述内调磁永磁体(5)为扇形或矩形结构；
所述低速转子基板(7)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述低速永磁体(6)为扇形或矩形结构，所述低速调磁极块(8)为矩形或扇形结构；
所述外调磁基板(10)为圆盘式结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁极块(9)为扇形或矩形结构，其材料采用铁磁体；所述外调磁永磁体(11)为扇形或矩形结构；
所述内调磁极块(3)和外调磁极块(9)的个数相同，均等于高速永磁体(2)磁极对数和低速永磁体(6)磁极数之和。
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