一种高可靠性横向磁通磁齿轮制造技术

本发明专利技术公开一种高可靠性横向磁通磁齿轮，包括环形定子，在所述环形定子内、沿轴向且同轴依次设有间隔排列的高速转子和低速转子，所述环形定子与高速转子和低速转子之间分别设置有气隙。所述低速转子固定设置在低速转轴上，所述高速转子固定设置在高速转轴上。本发明专利技术采用定子励磁型结构，永磁体位于环形定子上，转子仅为带凸极的导磁体，结构简单可靠，外定子、内转子结构更使得加工简便易行，而且励磁体位于环形定子上，可方便地实现电励磁或超导励磁代替永磁励磁。本发明专利技术的高、低速转子转轴可以通过轴承方便地在两侧分别引出，不但制造方便，加工成本低，而且转子能够承受高速旋转和大转矩冲击，提高了转子的机械可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高可靠性横向磁通磁齿轮，属于变速传动的

技术介绍
工业应用中，很多需要变速驱动的场合，通常利用体积庞大的机械齿轮箱等装置来实现。机械齿轮箱的使用将不可避免地带来噪声、震动、磨擦损耗以及定期维护等问题。此外，机械齿轮不具备过载自保护能力，当传递的转矩超过机械齿的承受能力时，容易发生安全事故。相较而言，磁齿轮利用磁场耦合进行转矩的传递，是一种非接触式变速传动装置，不存在噪声、震动、磨擦损耗以及润滑等问题，而且能够实现输入与输出之间的物理隔离，还具备过载自保护能力，安全可靠性较高。近年来，随着高性能钕铁硼永磁材料的发展，新型磁齿轮拓扑结构的探索已经成为国内外学者的研究热点。目前，研究较多的一类磁齿轮通常采用同轴结构，该类同轴磁齿轮包括由外至内排列、同轴心的低速转子、调磁环和高速转子，高、低速转子均由永磁体和铁芯构成，永磁体随转子旋转，降低了转子的机械可靠性，同时也极大限制了电励磁或超导励磁方式的应用；调磁环则是由导磁块与非导磁块间隔排列构成的环形部件，静止放置在高、低速转子之间，这导致调磁环的加工和固定安装十分困难。此外，调磁环和高、低速转子之间分别设有气隙，两层气隙和两个旋转转子大大增加了同轴磁齿轮整体的制造难度。上述种种原因在一定程度上限制了同轴磁齿轮的实际应用，因此，对具有高机械可靠性且加工制造方便的新型定子励磁型磁齿轮拓扑结构的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高可靠性横向磁通磁齿轮。本专利技术的技术方案如下：一种高可靠性横向磁通磁齿轮，包括环形定子，在所述环形定子内、沿轴向且同轴依次设有间隔排列的高速转子和低速转子，所述环形定子与高速转子和低速转子之间分别设置有气隙。所述低速转子固定设置在低速转轴上，所述高速转子固定设置在高速转轴上。根据本专利技术优选的，所述环形定子的一侧端面与高速转子的外侧端面径向对齐设置；所述环形定子的另一侧端面与低速转子的外侧端面径向对齐设置。根据本专利技术优选的，所述高速转子为环形导磁体，在所述高速转子的外环上设置有等距排列的高速转子凸极；低速转子为环形导磁体，在所述低速转子的外环上设置有等距排列的低速转子凸极；所述环形定子，包括沿圆周方向等距间隔排列的定子导磁块和定子永磁体；所述环形定子的环形内壁与所述高速转子凸极的外缘和低速转子凸极的外缘之间设有气隙。所述环形定子与高速转子凸极、低速转子凸极的外表面之间设有气隙，从而保证高、低速转子的自由旋转。根据本专利技术优选的，所述高速转子包括大径端和小径端，所述低速转子包括大径端和小径端；所述高速转子的小径端轴向设置在环形定子内，且高速转子的小径端与环形定子的环形内壁之间设有气隙，所述高速转子的大径端的内侧端面与所述环形定子的侧端面之间设有气隙；所述低速转子的小径端轴向设置在环形定子内，且低速转子的小径端与环形定子的环形内壁之间设有气隙，所述低速转子的大径端的内侧端面与所述环形定子的侧端面之间设有气隙。根据本专利技术优选的，所述高速转子为环形导磁体，在所述高速转子小径端的外环上、在所述高速转子大径端的外环上均设置有等距排列的高速转子凸极；低速转子为环形导磁体，在所述低速转子小径端的外环上、在所述低速转子大径端的外环上均设置有等距排列的低速转子凸极；所述环形定子，包括沿圆周方向等距间隔排列的定子导磁块和定子永磁体。所述环形定子与高速转子凸极、低速转子凸极的外表面之间设有气隙，从而保证高、低速转子的自由旋转。根据本专利技术优选的，在所述横向磁通磁齿轮轴向外缘套设有外壳；环形定子固定在外壳内。根据本专利技术优选的，在所述横向磁通磁齿轮轴向外缘套设有外壳；环形定子固定在外壳内；所述高速转子的大径端和所述低速转子的大径端均与所述外壳之间设有气隙。根据本专利技术优选的，所述外壳为铝制环形结构。紧密包围在环形定子外部，用于固定环形定子。根据本专利技术优选的，所述定子永磁体沿圆周切向充磁，且相邻定子永磁体的充磁方向相反。根据本专利技术优选的，所述低速转子凸极的个数大于高速转子凸极的个数。根据本专利技术优选的，所述高速转子凸极的个数Nh、低速转子凸极的个数Nl、定子永磁体的极对数Ps之间满足以下关系：Nh+Ps＝Nl-Ps，变速传动比Gr为：Gr＝Nl:Nh。根据本专利技术优选的，所述环形定子的轴向长度Ls、高速转子的轴向长度Lh、低速转子的轴向长度Ll、高速转子与低速转子之间的轴向间隙距离Lg之间满足以下关系：Ls＝Lh+Ll+Lg。根据本专利技术优选的，所述外壳的轴向长度Lw、高速转子的轴向长度Lh、低速转子的轴向长度Ll、高速转子与低速转子之间的轴向间隙距离Lg之间满足以下关系：Lw＝Lh+Ll+Lg。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种高可靠性横向磁通磁齿轮，与传统的同轴磁齿轮相比，具有以下优点：1.传统同轴磁齿轮一般包括同轴心旋转的高、低速转子和固定在两者之间的调磁环，调磁环是由零散的导磁块构成的环形部件，调磁环本身的加工制造和固定安装十分困难。此外，两层气隙和两个旋转转子使得该类同轴磁齿轮只能采用单边支撑的方式固定，更加增加了装配难度和加工成本，而且高、低速转子和调磁环的同心度也很难得到保证。本专利技术的一种高可靠性横向磁通磁齿轮采用环形定子、在环形定子内沿轴向且同轴依次设有间隔排列的高速转子和低速转子，所述环形定子与高速转子和低速转子之间分别设置有气隙。所提外定子、内转子结构的横向磁通磁齿轮可以借鉴现有永磁同步电机的制作方案进行加工，装配工艺简单，制造成本低；另一方面，高、低速转子转轴可以通过轴承方便地在两侧分别引出，且固定安装十分容易。2.传统同轴磁齿轮的高、低速转子均由铁芯和永磁体构成，结构整体性较差，一定程度上降低了转子的机械承受能力，而且在转子旋转过程中，面贴或内嵌的永磁体也容易发生脱落，降低了转子的机械可靠性。本专利技术的一种高可靠性横向磁通磁齿轮，采用定子励磁型结构，永磁体位于环形定子上，高、低速转子仅为由导磁体构成的凸极结构，不但制造方便，加工成本低，而且转子能够承受高速旋转和大转矩冲击，提高了转子的机械可靠性。3.传统同轴磁齿轮的永磁体置于转子上，为转子励磁型结构，若采用电励磁或超导励磁，则需要滑环和电刷，势必增加结构复杂性且难以实现。本专利技术的横向磁通磁齿轮采用定子励磁结构，励磁体位于环形定子上，可方便地利用电励磁或超导励磁代替永磁励磁，简单方便，易于实现。本专利技术能够获得理想的运行性能，有利于简化制造工艺，降低加工成本，提高转子机械可靠性，改善整体稳定性。附图说明图1为本专利技术的横向磁通磁齿轮高速转子侧截面结构；图2为本专利技术的横向磁通磁齿轮低速转子侧截面结构；图3为本专利技术实施例2所述一种高可靠性横向磁通磁齿轮的轴向剖视图；图4为本专利技术实施例3所述一种高可靠性横向磁通磁齿轮的轴向剖视图；图1-4中有：1、环形定子；11、定子导磁块；12、定子永磁体；13、环形定子的侧端面；2、高速转子；21、高速转子凸极；22、高速转子的外侧端面；23、高速转子大径端；24、高速转子小径端；3、高速转轴；4、低速转子；41、低速转子凸极；42、低速转子的外侧端面；43、低速转子大径端；44、低速转子小径端；5、低速转轴；6、外壳；7、气隙。图中箭头代表永磁体的充磁方向。具体实施方式下面结合实施例和说明书附图对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性横向磁通磁齿轮，其特征在于，该齿轮包括环形定子，在所述环形定子内、沿轴向且同轴依次设有间隔排列的高速转子和低速转子，所述环形定子与高速转子和低速转子之间分别设置有气隙。

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性横向磁通磁齿轮，其特征在于，该齿轮包括环形定子，在所述环形定子内、沿轴向且同轴依次设有间隔排列的高速转子和低速转子，所述环形定子与高速转子和低速转子之间分别设置有气隙。2.根据权利要求1所述的一种高可靠性横向磁通磁齿轮，其特征在于，所述环形定子的一侧端面与高速转子的外侧端面径向对齐设置；所述环形定子的另一侧端面与低速转子的外侧端面径向对齐设置。3.根据权利要求2所述的一种高可靠性横向磁通磁齿轮，其特征在于，所述高速转子为环形导磁体，在所述高速转子的外环上设置有等距排列的高速转子凸极；低速转子为环形导磁体，在所述低速转子的外环上设置有等距排列的低速转子凸极；所述环形定子，包括沿圆周方向等距间隔排列的定子导磁块和定子永磁体；所述环形定子的环形内壁与所述高速转子凸极的外缘和低速转子凸极的外缘之间设有气隙。4.根据权利要求1所述的一种高可靠性横向磁通磁齿轮，其特征在于，所述高速转子包括大径端和小径端，所述低速转子包括大径端和小径端；所述高速转子的小径端轴向设置在环形定子内，且高速转子的小径端与环形定子的环形内壁之间设有气隙，所述高速转子的大径端的内侧端面与所述环形定子的侧端面之间设有气隙；所述低速转子的小径端轴向设置在环形定子内，且低速转子的小径端与环形定子的环形内壁之间设有气隙，所述低速转子的大径端的内侧端面与所述环形定子的侧端面之间设有气隙。5.根据权利要求4所述的一种高可靠性横向磁通磁齿轮，其特征在于，所述高速转子为环形导磁体，在所述高速转子小径端的外环上、在所述高速转子大径端的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥林，刘圣炜，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37