一種軸向磁場調制式磁性齒輪的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及動力傳遞設備制造領域，具體涉及一種磁場調制式磁性齒輪。
【背景技術】
[0002]磁性齒輪是利用磁耦合力相吸相斥達到傳動目的的傳動件，稱為磁性齒輪僅僅只是結構與傳統齒輪相似、傳動目的一致，本質上不隸屬傳統齒輪。
[0003]現有結構的磁場調制式磁性齒輪由三部分組成:內轉子、調磁環和外轉子。其中，調磁環安裝在內、外兩層轉子之間，內轉子包括內轉子鐵心和內轉子永磁體，外轉子包括外轉子鐵心和外轉子永磁體，永磁體安裝在內轉子的外表面和外轉子的內表面。內、外轉子上的永磁體采用徑向充磁，并在磁路中形成徑向磁場。這種磁性齒輪出現的缺陷是:內、外轉子上不可避免的設有鐵心作為永磁磁場的磁路，增加了制造成本和轉子重量，降低了動態性能；并且調磁環安裝在內、外兩層轉子之間，形成由外至內的旋轉外轉子、靜止調磁環和旋轉內轉子三部件結構和兩層氣隙的復雜結構，制造困難。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為克服現有磁場調制式磁性齒輪存在的不足之處，提供一種采用軸向充磁，并在磁路中形成軸向磁場的軸向磁場調制式磁性齒輪，結構簡單，易制造，成本低且動態性能穩定。
[0005]本發明采用的技術方案是:本發明包括內轉子和外轉子，外轉子同軸套在內轉子夕卜，外轉子與內轉子的軸向長度一致，且軸向兩端相平齊，在內、外轉子的軸向兩端各設置一個與內、外轉子同軸心的調磁環，兩個調磁環與內、外轉子的軸向兩端之間各留有軸向氣隙，兩個所述調磁環各固定連接于磁齒輪兩側端蓋內側；內轉子由2M塊第一永磁體組成，M=l，2，3，...，2M塊第一永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀。所有的第一永磁體均軸向充磁且相鄰兩個第一永磁體的極性相異；外轉子由2N塊第二永磁體組成，N=I, 2，3，…，2N塊第二永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀，所有的第二永磁體均軸向充磁且相鄰兩個永磁體的極性相異。
[0006]本發明可在內、外轉子的軸向一端設置調磁環，另一端不設置調磁環，另一端是內轉子鐵心和外轉子鐵心。
[0007]調磁環由M+N塊鐵心塊和M+N塊非導磁塊沿圓周方向交錯設置且緊密貼合形成環狀。
[0008]與現有磁場調制式磁性齒輪相比較，本發明的優點是:
1、本發明將現有磁場調制式磁性齒輪的內、外轉子中徑向充磁的永磁體改成了軸向充磁，形成軸向兩側調磁環與內、外轉子永磁體之間的軸向磁路，這種結構可以省去現有徑向磁場調制式磁性齒輪中的轉子上的鐵心，節約了導磁材料，有效降低了轉子重量，改善磁性齒輪的動態性能。
[0009]2、本發明將現有磁場調制式磁性齒輪中位于內、外轉子之間的調磁環改成了裝在內、外轉子的軸向兩端，并可以與磁性齒輪軸向端蓋融為一體，與現有調磁式磁性齒輪由外至內的旋轉外轉子、靜止調磁環和旋轉內轉子的三層結構相比，本發明軸向磁場調制式磁性齒輪安裝更加方便，易于實現，便于保證質量。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明一種軸向磁場調制式磁性齒輪的徑向結構示意圖；
圖2是圖1中調磁環的鐵心塊和非導磁塊的布置示意圖；
圖3是圖1的左視結構示意圖；
圖4是圖1中內轉子和外轉子的徑向結構示意圖；
圖5是本發明磁場回路不意圖；
圖6是本發明在單側安裝調磁環時的徑向結構示意圖；
圖7是圖6所示結構的右視圖。
[0011]圖中:1.內轉子；2.外轉子；3.調磁環；3-1.鐵心塊；3-2.非導磁塊；4.調磁環；4-1.鐵心塊；4-2.非導磁塊；5、6.軸向氣隙；7.徑向氣隙；8.內轉子鐵心；9.外轉子鐵心。
【具體實施方式】
[0012]參見圖1、2、3、4，本發明由內轉子1、外轉子2以及兩個調磁環3、4組成，其中，夕卜轉子2同軸套在內轉子I外，并且外轉子2與內轉子I之間留有徑向氣隙7，徑向氣隙7設置為4mm。外轉子2與內轉子I的軸向長度一致，且軸向兩端相平齊。在外轉子2與內轉子I的軸向兩端各設置一個調磁環，分別是調磁環3和調磁環4。調磁環3、4與外轉子2和內轉子I同軸心安裝，調磁環3、調磁環4與外轉子2和內轉子I的軸向兩端之間留有軸向氣隙，分別是:調磁環3與外轉子2和內轉子I的軸向一端之間留有軸向氣隙5，調磁環4與外轉子2和內轉子I的軸向另一端之間留有軸向氣隙6。軸向氣隙5和軸向氣隙6相等，都設置為0.5mm。軸向氣隙5和軸向氣隙6均為工作氣隙，軸向氣隙5和軸向氣隙6越小，本發明齒輪傳遞的轉矩越大，
內轉子I由2M塊永磁體組成，M=I, 2，3，…，2M塊第一永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀。所有的第一永磁體均軸向充磁，且相鄰兩個第一永磁體的極性相異。外轉子2由2N塊第二永磁體組成，N=I, 2，3，…，2N塊第二永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀，所有的第二永磁體均軸向充磁，且相鄰兩個所有的永磁體的極性相異。內轉子I和外轉子2均無鐵心磁路。調磁環3是由M+N塊第一鐵心塊3-1和M+N塊第一非導磁塊3-2沿圓周方向交錯設置，第一鐵心塊3-1和第一非導磁塊3-2緊密貼合在一起，形成環狀。調磁環4是由M+N塊第二鐵心塊4-1和M+N塊第二非導磁塊4-2沿圓周方向交錯設置，第二鐵心塊4-1和第二 M+N塊非導磁塊4-2緊密貼合在一起形成環狀。調磁環3和調磁環4的外徑大于或等于外轉子2的外徑，調磁環3和調磁環4的內徑小于或等于內轉子I的內徑。調磁環3和調磁環4直接固定安裝在磁齒輪兩側的對應端蓋內側，與磁齒輪的兩側端蓋成為一體。如圖3，本發明在軸向上由調磁環3、內轉子I和外轉子2、調磁環4構成三段式結構。
[0013]第一非導磁塊3-2和第二非導磁塊4-2均是為環氧樹脂等非導磁材料塊，第一鐵心塊3-1和第二鐵心塊4-1的材料可以為硅鋼片，也可以為整塊電工鋼，內轉子I和外轉子2的材料為釹鐵硼等。
[0014]參見圖5，磁場從內轉子I中軸向充磁的第一永磁體出發，通過軸向氣隙5進入調磁環3，再由調磁環3通過軸向氣隙5進入外轉子2中軸向充磁的第二永磁體，然后通過軸向氣隙6進入調磁環4，再由調磁環4通過軸向氣隙6回到內轉子I的第一永磁體中，形成一個完整的磁場回路。
[0015]本發明工作時，調磁環3和調磁環4固定不動，用以對內轉子1、外轉子2中的永磁體所產生的磁場進行調制，以實現內轉子I和外轉子2的變速、變轉矩運行。內轉子I和外轉子2產生的磁場經過調磁環3和調磁環4的調制后在氣隙內相互作用，即實現齒輪轉矩的平穩傳遞。
[0016]參見圖6和圖7，本發明在實施時，可以僅在齒輪的一端設置調磁環，例如設置調磁環3，調磁環3與內轉子I和外轉子2的軸向一端之間留有軸向氣隙5。另一端不設置調磁環，不設置調磁環的另一端是內轉子鐵心8和外轉子鐵心9。內轉子永磁體安裝在內轉子鐵心8軸向上，外轉子永磁體安裝在外轉子鐵心9軸向上。其中，一端設置的調磁環的內徑小于或等于內轉子I的內徑，一端設置的調磁環的外徑大于或等于外轉子2的外徑；內轉子鐵心8的內徑和外徑等于內轉子I的內徑和外徑，外轉子鐵心9的內徑和外徑等于外轉子2的內徑和外徑，調磁環固定連接于磁齒輪一端的端蓋內側。其他組成和連接方式與齒輪兩端各設置一個調磁環的結構相同。
【主權項】
1.一種軸向磁場調制式磁性齒輪，包括內轉子(I)和外轉子(2)，外轉子(2)同軸套在內轉子(I)外，其特征是:內、外轉子(1、2)的軸向長度一致，且軸向兩端相平齊，在內、外轉子(1、2)的軸向兩端各設置一個與內、外轉子(1、2)同軸心的調磁環，兩個調磁環與內、夕卜轉子(1、2)的軸向兩端之間各留有軸向氣隙，兩個所述調磁環各固定連接于磁齒輪兩側端蓋內側；內轉子(I)由2M塊第一永磁體組成，M=I, 2, 3，”.，2Μ塊第一永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀；所有的第一永磁體均軸向充磁且相鄰兩個第一永磁體的極性相異；外轉子(2)由2Ν塊第二永磁體組成，N=I, 2, 3，…，2Ν塊第二永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀，所有的第二永磁體均軸向充磁且相鄰兩個永磁體的極性相異。
2.一種軸向磁場調制式磁性齒輪，包括內轉子(I)和外轉子(2)，外轉子(2)同軸套在內轉子(I)外，其特征是:內、外轉子(1、2)的軸向長度一致，且軸向兩端相平齊，在內、夕卜轉子(1、2)的軸向一端設置調磁環，另一端是內轉子鐵心和外轉子鐵心；調磁環與內、外轉子(1、2)的軸向一端之間留有軸向氣隙，調磁環固定連接于磁齒輪一端的端蓋內側；內轉子(I)由2Μ塊第一永磁體組成，M=l，2，3，…，2Μ塊第一永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀，所有的第一永磁體均軸向充磁且相鄰兩個第一永磁體的極性相異；外轉子(2)由2Ν塊第二永磁體組成，N=I, 2，3，…，2Ν塊第二永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀，所有的第二永磁體均軸向充磁且相鄰兩個所有的永磁體的極性相異。
3.根據權利要求1或2所述軸向磁場調制式磁性齒輪，其特征是:所述調磁環由Μ+Ν塊鐵心塊和Μ+Ν塊非導磁塊沿圓周方向交錯設置且緊密貼合形成環狀。
4.根據權利要求1或2所述軸向磁場調制式磁性齒輪，其特征是:調磁環的外徑大于或等于外轉子2的外徑，調磁環的內徑小于或等于內轉子I的內徑。
5.根據權利要求1或2所述軸向磁場調制式磁性齒輪，其特征是:所述軸向氣隙為.0.5mm，外轉子2與內轉子I之間留有4mm的徑向氣隙。
【專利摘要】本發明公開一種軸向磁場調制式磁性齒輪，在內、外轉子的軸向兩端各設置一個與內、外轉子同軸心的調磁環，兩個調磁環各固定連接于磁齒輪兩側端蓋內側；內轉子由2M塊第一永磁體組成，M=1,2,3,…，2M塊第一永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀。所有的第一永磁體均軸向充磁且相鄰兩個第一永磁體的極性相異；外轉子由2N塊第二永磁體組成，N=1,2,3,…，2N塊第二永磁體沿圓周方向依次緊密貼合在一起形成環狀，所有的第二永磁體均軸向充磁且相鄰兩個永磁體的極性相異；本發明形成軸向兩側調磁環與內、外轉子永磁體之間的軸向磁路，省去轉子上的鐵心，節約了導磁材料，有效降低了轉子重量，改善磁性齒輪的動態性能。
【IPC分類】H02K51-00
【公開號】CN104682660
【申請號】CN201510077346
【發明人】諸德宏, 楊飛, 肖鳳, 杜懌, 張文莉
【申請人】江蘇大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月13日