阅读说明：本技术 一种传动比可变的磁场调制式磁性齿轮 (Magnetic field modulation type magnetic gear with variable transmission ratio ) 是由 王均刚 徐帅睿 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种传动比可变的磁场调制式磁性齿轮,包括从内到外依次设置的内转子、调磁环和外转子,所述调磁环包括若干个调磁块,所述内转子包括位于内转子铁芯和若干个设于所述内转子铁芯外侧的内转子棒状永磁体,所述外转子包括若干个外转子棒状永磁体以及设于所述外转子棒状永磁体外侧的外转子铁芯,所述内转子、所述调磁环和所述外转子构成同轴拓扑结构集合的同芯式结构,所述内转子与所述调磁环之间、所述调磁环与所述外转子之间均设有气隙,所述磁场调制式磁性齿轮满足条件式：N+P＝S；其中,N为所述内转子的磁极对数,P为所述外转子的磁极对数,S为所述调磁块的个数。该磁场调制式磁性齿轮能够实现传动比可变。(The invention discloses a magnetic field modulation type magnetic gear with variable transmission ratio, which comprises an inner rotor, a magnetic modulation ring and an outer rotor which are sequentially arranged from inside to outside, wherein the magnetic modulation ring comprises a plurality of magnetic modulation blocks, the inner rotor comprises an inner rotor iron core and a plurality of inner rotor rod-shaped permanent magnets arranged on the outer side of the inner rotor iron core, the outer rotor comprises a plurality of outer rotor rod-shaped permanent magnets and an outer rotor iron core arranged on the outer side of the outer rotor rod-shaped permanent magnets, the inner rotor, the magnetic modulation ring and the outer rotor form a concentric structure of a coaxial topological structure set, air gaps are respectively arranged between the inner rotor and the magnetic modulation ring and between the magnetic modulation ring and the outer rotor, and the magnetic field modulation type magnetic gear meets the condition formula: n + P ═ S; n is the number of magnetic pole pairs of the inner rotor, P is the number of magnetic pole pairs of the outer rotor, and S is the number of the magnetic adjusting blocks. The magnetic field modulation type magnetic gear can realize variable transmission ratio.)

一种传动比可变的磁场调制式磁性齿轮

技术领域

本发明涉及动力传递设备技术领域，特别是涉及一种传动比可变的磁场调制式磁性齿轮。

背景技术

与传统齿轮相比，磁性齿轮基本上不具有传统齿轮的齿形，其是以磁耦合力相吸相斥为基础来达到传动的目的，称呼其为磁性齿轮仅仅只是它与传统齿轮在结构上相似，且传动目的上是一致的，但其本质上不隶属于传统齿轮。

现有结构的磁场调制式磁性齿轮由三部分组成：内转子、调磁环和外转子。其中内转子包括内转子轭部铁芯和内转子永磁体，外转子包括外转子轭部铁芯和外转子永磁体，内转子的外表面和外转子的内表面安装有永磁体。内、外转子上的永磁体均采用径向充磁，并在磁路中形成径向磁场。

传统磁场调制型同轴磁性齿轮的永磁体一般为弧状固定式结构，传统磁性齿轮永磁体的磁极对数随其机械结构的确定而确定，传动系统所具有的传动比也随之确定，从而导致同轴磁性齿轮传动比不能随工况的变化而变化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种传动比可变的磁场调制式磁性齿轮。

一种传动比可变的磁场调制式磁性齿轮，包括从内到外依次设置的内转子、调磁环和外转子，所述调磁环包括若干个调磁块，所述内转子包括位于内转子铁芯和若干个设于所述内转子铁芯外侧的内转子棒状永磁体，所述外转子包括若干个外转子棒状永磁体以及设于所述外转子棒状永磁体外侧的外转子铁芯，所述内转子、所述调磁环和所述外转子构成同轴拓扑结构集合的同芯式结构，所述内转子与所述调磁环之间、所述调磁环与所述外转子之间均设有气隙，所述磁场调制式磁性齿轮满足条件式：N+P＝S；其中，N为所述内转子的磁极对数，P为所述外转子的磁极对数，S为所述调磁块的个数。

根据本发明提出的磁场调制式磁性齿轮，其中，内转子、调磁环和外转子构成同轴拓扑结构集合的同芯式结构，将传统磁性齿轮永磁体的弧状结构替代为棒状拓扑结构，该磁场调制式磁性齿轮满足条件式：N+P＝S，N为内转子的磁极对数，P为外转子的磁极对数，S为调磁块的个数，因此，能够通过改变内转子的磁极对数N(或者外转子的磁极对数P)，就能够实现传动比可变，满足不同工况的需要。

另外，根据本发明提供的传动比可变的磁场调制式磁性齿轮，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述调磁环包括多片层叠设置的环形的硅钢片，若干个所述调磁块均匀分布在所述硅钢片的外圆周上。

进一步地，所述调磁环还包括两个环形的绝缘垫片，所述硅钢片位于两个所述绝缘垫片之间。

进一步地，所述绝缘垫片以及所述硅钢片通过内连接桥配合螺栓的方式固定在一起。

进一步地，所述磁场调制式磁性齿轮满足条件式：

M₁/N＝K₁；

M₂/P＝K₂；

其中，M₁为所述内转子棒状永磁体的个数，M₂为所述外转子棒状永磁体的个数M2，K₁为正整数，K₂为正整数。

进一步地，所述内转子棒状永磁体的充磁方向为径向充磁。

进一步地，所述外转子棒状永磁体的充磁方向为径向充磁。

进一步地，所述内转子棒状永磁体的个数为36，所述外转子棒状永磁体的个数为56，所述调磁块的个数为16。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的传动比可变的磁场调制式磁性齿轮的***结构示意图；

图2是本发明一实施例的传动比可变的磁场调制式磁性齿轮的组装结构示意图；

图3是图2的正视结构示意图(不含绝缘垫片)；

图4是永磁体旋转角度的改变实现传动比可变的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本发明的一实施例提出的传动比可变的磁场调制式磁性齿轮，包括从内到外依次设置的内转子10、调磁环20和外转子30。

所述内转子10包括位于内转子铁芯11和若干个设于所述内转子铁芯11外侧的内转子棒状永磁体12，具体的，内转子棒状永磁体12可以通过第一套筒13进行固定，第一套筒13能够导磁。所述内转子棒状永磁体12的充磁方向为径向充磁。

所述调磁环20包括若干个调磁块21，具体的，所述调磁环30包括多片层叠设置的环形的硅钢片22，若干个所述调磁块21均匀分布在所述硅钢片22的外圆周上。

所述调磁环20还包括两个环形的绝缘垫片23，所述硅钢片22位于两个所述绝缘垫片23之间。

具体的，所述绝缘垫片23以及所述硅钢片22通过内连接桥配合螺栓24的方式固定在一起。

所述外转子30包括若干个外转子棒状永磁体31以及设于所述外转子棒状永磁体31外侧的外转子铁芯32，具体的，外转子棒状永磁体31可以通过第二套筒33进行固定，第二套筒33能够导磁。所述外转子棒状永磁体31的充磁方向为径向充磁。

所述内转子10、所述调磁环20和所述外转子30构成同轴拓扑结构集合的同芯式结构。所述内转子10与所述调磁环20之间、所述调磁环20与所述外转子30之间均设有气隙40。

所述磁场调制式磁性齿轮满足条件式：

N+P＝S；

其中，N为所述内转子10的磁极对数，P为所述外转子30的磁极对数，S为所述调磁块21的个数。

这样能够在N、P、S其中一个参数不变的前提下，改变其他两个参数来达到改变磁性齿轮传动比的目的。具体的，由于调磁块21的个数在产品设计好之后是固定的，因此，通常采用改变内转子10的磁极对数或者改变外转子30的磁极对数的方式，来实现传动比的可变。

具体的，所述磁场调制式磁性齿轮满足条件式：

M₁/N＝K₁；

M₂/P＝K₂；

其中，M₁为所述内转子棒状永磁体12的个数，例如，本实施例中内转子棒状永磁体12的个数为36，M₂为所述外转子棒状永磁体31的个数M2，例如，本实施例中，外转子棒状永磁体31的个数为56，调磁块21的个数为16，K₁为正整数，K₂为正整数。也即，内转子棒状永磁体12的个数是内转子10的磁极对数的整数倍，且外转子棒状永磁体31的个数是外转子30的磁极对数的整数倍。通过改变内转子棒状永磁体12或者外转子棒状永磁体31的旋转角度来改变相应棒状永磁体的磁极排布方向，进而能够改变内转子永磁体12磁极对数(即内转子10的磁极对数N)或者外转子永磁体磁极对数(即外转子30的磁极对数P)，从而实现传动比可变。

下面就永磁体旋转角度的改变实现传动比可变的原理进行说明：

请参阅图4，图4中方案一为传统磁性齿轮的固定弧状结构，通过将传统磁性齿轮永磁体的弧状结构替代为棒状拓扑结构，从而能够通过改变内外转子棒状永磁体的旋转角度改变相应棒状永磁体的磁极排布方向。进而能够改变内外转子永磁体磁极对数，使该传动装置具有多个传动比。

图4中方案二，采用8个棒状永磁体结构，编码分别为1-8(可以是内转子棒状永磁体12或者外转子棒状永磁体31，这里只做原理说明，不限定具体是内转子的棒状永磁体还是外转子的棒状永磁体)代替了弧状永磁体，方案二仍是一个磁极对数。

图4中方案三，通过将3、4、5、6号棒状永磁体旋转180度，使其由原来的一个磁极对数变成了两个磁极对数。

进一步的，图4中方案4，使2、3、6、7号永磁体旋转180度，使其由两个磁极对数(方案三)变为四个磁极对数(方案四)。

因此，通过改变内转子棒状永磁体12或者外转子棒状永磁体31的旋转角度来改变相应棒状永磁体的磁极排布方向，进而能够改变内转子永磁体12磁极对数(即内转子10的磁极对数N)或者外转子永磁体磁极对数(即外转子30的磁极对数P)，从而实现传动比可变。

根据本实施例提出的磁场调制式磁性齿轮，其中，内转子10、调磁环20和外转子30构成同轴拓扑结构集合的同芯式结构，将传统磁性齿轮永磁体的弧状结构替代为棒状拓扑结构，该磁场调制式磁性齿轮满足条件式：N+P＝S，因此，能够通过改变内转子棒状永磁体(或者外转子棒状永磁体)的旋转角度来改变相应棒状永磁体的磁极排布方向，进而能够改变内转子永磁体磁极对数(或者外转子永磁体磁极对数)，从而实现传动比可变，满足不同工况的需要。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。