电磁行星齿轮制造技术

本实用新型专利技术涉及机械、电磁传动技术领域，具体为电磁行星齿轮，包括固定架，所述固定架的内部设置有齿圈部件、行星部件和太阳轮部件。本实用新型专利技术利用电磁感应原理实现了非接触齿轮传动，首次提出电磁行星齿轮概念，为后续的研究奠定了理论基础，具有原创性的理论价值，其工程意义在于非接触传动从根本上解决了机械齿轮箱运行时的齿面磨损、振动、噪音、润滑问题，实现了免维护，电磁行星齿轮具有天然的过载保护能力，当负载超过其极限转矩只会导致失步震荡，并不会损坏齿轮本身，消除了机械齿轮的锁死、打齿现象，与机械行星齿轮拓扑、原理对偶，外特性一致。可实现与机械行星齿轮的无缝对接，具备在部分应用场合下替代机械齿轮箱的潜力。的潜力。的潜力。

【技术实现步骤摘要】
电磁行星齿轮


[0001]本技术涉及机械、电磁传动
，具体为电磁行星齿轮。

技术介绍

[0002]传统的机械行星齿轮由齿圈、太阳轮、行星部件三部分组成，具有结构紧凑、传动负荷大、效率高和传动比可调等优点，广泛应用于航空航天、自行火炮、汽车、舰船、重型机械、冶金等诸多领域。然而依靠齿间啮合传递转矩的机械齿轮不可避免地存在着摩擦、振动、噪音等问题，其润滑和冷却系统在推高维护成本的同时降低了齿轮箱的可靠性，尤其在高速传动领域，齿间磨损、金属疲劳、弹性变形等问题更加突出，已经成为影响传输效率和寿命的重要因素。利用磁场传递动力的非接触磁齿轮一直是各国研究人员的关注热点，尤其是2001年英国谢菲尔德大学D.Howe教授提出的基于磁场调制原理的磁性齿轮结构更是吸引了众多学者和工程技术人员的注意。近些年来，围绕永磁齿轮的各类学术论文和相关专利不断涌现。但磁场调制的特性决定了气隙中存在很高的谐波含量。齿轮运行时，谐波在占用铁芯磁路的同时还会切割永磁体产生涡流导致永磁体发热，易造成退磁，缩短永磁体寿命。再者，永磁齿轮起动能力差，对负载转矩的波动、震荡起不到阻尼效果，动态性能不佳。这些不足导致永磁齿轮在实际生产实践中的应用受到限制。复合电机结构是另一种实现非接触传动的技术方案。在20世纪90年代中期，瑞典皇家工学院的ChandurSadarangani教授提出的四象限能量变换器(four
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quadrantenergytransducer，4QT)，《Thefour
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quadrantenergytransducer[C].ConferenceRecordoftheIEEEIndustryApplicationsConference.Pittsburgh:IEEEPress,2002:390－397》这篇在2002年发表的论文。ErikNordlund博士通过改进一体化能量传递装置(IntegratedEnergyTransducer，lET)结构而提出的电无级变速器(ElectricalVariableTransmission，EVT)，该系统核心部件是一台双机械端口、双电气端口电机，可近似地看成是两台永磁同歩电机的叠加。2005年，(DualMechanicalPortElectricMachines，DMP)，美国俄亥俄州立大学的LongyaXu教授在4QT、EVT基础上提出了双机械端口电机发表了这篇概念并发表论文；《LongyaXu.ANewBreedofElectricalMachines
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BasicAnalysisandApplicationofDualMechanicalPortElectricMachines.8thICEMS》文中指出：DMP的三个部件（定子、外转子、内转子）中只要有任意两个部件可旋转即可以归为DMP概念模型。华中科技大学黄声华教授、万山明副教授、陈骁博士等人在结合无刷双馈电机和EVT结构基础上提出了混合动力汽车用无刷电无级变速器系统，实现了双机械端口电机的电引出端口无刷化，其研究成果在国内具有代表意义。并申报了专利《无刷双机械端口电机》、《双永磁型无刷双馈双机械端口电机》、《一种无刷单馈双机械端口电机》。
[0003]专利技术专利《一种永磁耦合调速电机》利用复合电机结构和变频控制器在实现调速的同时还具有低电压穿越能力。专利技术专利《电磁变速器》提出“逻辑电机”概念，利用外部控制器实现调速。就基本原理而言，此类调速机构都可以归结到双机械端口电无级变速器范畴。
[0004]以上所述的各类双机械端口电无级变速器的共同特点是拥有两个机械端口和至少一个电气端口，其调速过程都离不开外部电源和控制器的参与，其中《无刷双机械端口电机》、《双永磁型无刷双馈双机械端口电机》、《一种无刷单馈双机械端口电机》所提出的调速器需要两个变频电源和一个电池储能环节。过于复杂的结构和控制算法增加了成本，降低了系统的可靠性，给现场应用带来极大的不便，与传统机械齿轮箱尤其机械行星齿轮相比，不具备优势。
[0005]基于上述，需要设计电磁行星齿轮来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供电磁行星齿轮，以解决上述
技术介绍
中提出的：
[0007]1.解决机械齿轮箱高速运行时齿间磨损问题。
[0008]2.解决机械行星齿轮高速运行时润滑难度大、维护成本高的问题。
[0009]3.解决机械齿轮刚性连接，冲击转矩易造成轮齿金属疲劳、断齿问题。
[0010]4.解决永磁齿轮动态稳定性差、转矩震荡问题。
[0011]5.避免电无级变速器及各类双机械端口电机中电刷、滑环等装置引起的维护问题。
[0012]6.避免电无级变速器及各类双机械端口电机中的外接电源和控制器的引入。
[0013]7.与机械行星齿轮外特性完全一致，实现原有机械齿轮的兼容、对换功能的问题。
[0014]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：电磁行星齿轮，包括固定架，所述固定架的内部设置有齿圈部件、行星部件和太阳轮部件。
[0015]优选的，所述齿圈部件设置于固定架的内部，所述齿圈部件包括齿圈支架，所述齿圈支架设置于固定架的内部，所述齿圈支架上设置有齿圈铁芯，所述齿圈铁芯上设置有齿圈永磁体，所述齿圈铁芯的上设置有齿圈绕组，所述齿圈支架上设置有齿圈转轴。
[0016]优选的，所述行星部件由行星外环铁芯、行星内环铁芯、行星外环绕组、行星内环绕组、行星转轴及行星支架组成，所述行星部件和行星内环铁芯由叠压硅钢片制成，所述行星支架位于行星外环铁芯和行星内环铁芯两个环形导磁铁芯中间，且行星支架通过定位槽与行星外环铁芯和行星内环铁芯紧密固定。
[0017]优选的，所述太阳轮部件设置于固定架的内部，所述太阳轮部件包括太阳轮永磁体，所述太阳轮永磁体上设置有太阳轮铁芯，所述太阳轮永磁体上设置有太阳轮绕组，所述太阳轮永磁体上连接有太阳轮转轴。
[0018]优选的，所述行星外环绕组和行星内环绕组相数必须保持相等。
[0019]优选的，所述行星外环绕组和行星内环铁芯由铜材料制成，行星支架由不导磁材料制成。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0021]1、利用电磁感应原理实现了非接触齿轮传动，首次提出电磁行星齿轮概念，为后续的研究奠定了理论基础，具有原创性的理论价值。
[0022]2、其工程意义在于非接触传动从根本上解决了机械齿轮箱运行时的齿面磨损、振动、噪音、润滑问题，实现了免维护。
[0023]3、电磁行星齿轮具有天然的过载保护能力，当负载超过其极限转矩只会导致失步
震荡，并不会损坏齿轮本身，消除了机械齿轮的锁死、打齿现象。
[0024]4、电枢绕组的阻尼特性提升了动态稳定性，对瞬时冲击转矩和震荡转矩具有一定的“柔性”，既避免了机械齿轮面对交变转矩时齿根部易产生金属疲劳的现象，其消纳震荡的特性也对原动机提供了一定的保护。
[0025]5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电磁行星齿轮，包括：固定架（100），其特征在于，所述固定架（100）的内部设置有齿圈部件（200）、行星部件（300）和太阳轮部件（400）；所述齿圈部件（200）设置于固定架（100）的内部，所述齿圈部件（200）包括齿圈支架（210），所述齿圈支架（210）设置于固定架（100）的内部，所述齿圈支架（210）上设置有齿圈铁芯（211），所述齿圈铁芯（211）上设置有齿圈永磁体（212），所述齿圈铁芯（211）的上设置有齿圈绕组（213），所述齿圈支架（210）上设置有齿圈转轴（214）；所述行星部件（300）由行星外环铁芯（311）、行星内环铁芯（314）、行星外环绕组（312）、行星内环绕组（313）、行星转轴（315）及行星支架（310）组成，所述行星部件（300）和行星内环铁芯（314）由叠压硅钢片制成，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊明，柴建云，
申请(专利权)人：明扬动力设备昆山有限公司，
类型：新型
国别省市：