[发明专利]三边永磁体激磁的磁性齿轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮，特别是一种三边永磁体激磁的磁性齿轮。

背景技术

齿轮作为一种变速传动装置在工业生产、交通运输、新能源开发等领域有着极为广泛的应用。现有的机械齿轮箱依靠金属齿的啮合来实现转矩/力的传递。这种黏着机构无可避免的会带来很多问题，比如：1)摩擦损耗；2)机械噪声与振动；3)需要定期维护和润滑；4)无法实现输入侧与输出侧的物理隔离，等。磁性齿轮利用永磁体的相互作用来实现无接触的变速传动。因而能克服上述机械齿轮的种种弊端。此外，磁性齿轮还能提供过载自保护功能。这对涉及到精密贵重仪器的传动系统来说显得尤为重要。

现有的磁性齿轮分为磁体直接耦合型和磁场调制型两大类。前者因为在任何瞬间只有极少部分磁体参与转矩传递，所以可以提供的转矩密度远低于机械齿轮，而后者因为大大改善了磁体的利用率，所以其转矩密度达到了与机械齿轮相当的程度。考虑到许多应用场合，如电动汽车、风力发电等，对传动装置的体积和重量有极为苛刻的限制，所以，从进一步提高转矩密度这个方面考虑，现有磁性齿轮技术还有待于改进和发展。

现有技术中的转子和定子的设计方式均采用轴向或径向的充磁。为了增加磁性齿轮的转矩密度从而提高转矩传递力，单单从周向方向增加磁体厚度来试图加大磁场强度，一来会增大装置本身周向的体积，影响设备的整体设计，另外，在周向上的增厚来试图加大磁场强度，会受到磁体本身磁阻的影响，比如，周向磁场强度达到某一极值时，继续增加磁体厚度，实际对转矩密度和转矩的传递力的增加不会有贡献。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是提出一种无需加大磁体周向厚度来增加磁性齿轮转矩传递能力的三边永磁体激磁的磁性齿轮。

本发明的一种三边永磁体激磁的磁性齿轮，包括定子机构和与所述定子机构同轴旋转的转子机构；所述转子机构包括嵌套在一起同轴旋转的内转子和外转子，所述定子机构包括支撑部件，所述外转子包括外转子支架，所述内转子包括内转子铁心；

所述外转子和所述内转子均设于所述定子机构内部，所述支撑部件设有若干个相邻磁极相反分布的径向充磁的径向定子永磁体，所述外转子支架上设有若干个径向外转子调磁部件，所述内转子铁心上设有若干个相邻磁极相反分布的轴向充磁的径向内转子永磁体，所述径向定子永磁体与所述径向外转子调磁部件间具有气隙，所述径向外转子调磁部件与所述径向内转子永磁体间具有气隙；在转子机构两侧的设有轴向充磁的激磁机构，所述激磁机构包括设于所述内转子铁心上的若干个相邻磁极相反分布的轴向充磁的轴向内转子永磁体，设于所述外转子支架上的若干个轴向外转子调磁部件，和设于所述支撑部件上的若干个相邻磁极相反分布的轴向定子永磁体；其中，所述轴向内转子永磁体，所述轴向外转子调磁部件和所述轴向定子永磁体间的相对位置关系与所述径向定子永磁体，所述径向外转子调磁部件，和所述径向内转子永磁体间的相对位置关系相对应；

或所述定子机构设于所述外转子和所述内转子中间，所述外转子支架上设有若干个相邻磁极相反分布的径向充磁的径向外转子永磁体，所述支撑部件设有径向定子调磁部件，所述内转子铁心上设有若干个相邻磁极相反分布的径向充磁的径向内转子永磁体，所述径向外转子永磁体与径向定子调磁部件间具有气隙，所述径向定子调磁部件与所述径向内转子永磁体间具有气隙；在转子机构两侧设有轴向充磁的轴向激磁机构，所述轴向激磁机构包括设于所述内转子铁心上的若干个相邻磁极相反分布的轴向充磁的轴向内转子永磁体，设于所述支撑部件上的若干个轴向定子调磁部件，和设于所述外转子支架上的若干个相邻磁极相反分布的轴向外转子永磁体；所述轴向内转子永磁体，所述轴向定子调磁部件和所述轴向外转子永磁体间的位置关系与所述径向内转子永磁体，所述径向定子调磁部件，和所述轴向外转子永磁体间的位置关系相对应。

上述的磁性齿轮，所述永磁体和所述调磁部件为周向均匀分布；当所述外转子与所述内转子位于所述定子机构内部时，所述径向定子永磁体的数量为所述径向外转子调磁部件与所述径向内转子永磁体的数量之和；当所述定子机构位于所述外转子与所述内转子之间时，所述径向定子调磁部件的数量为所述径向外转子永磁体和所述径向定子永磁体数量之和.

上述的磁性齿轮，当所述外转子与所述内转子位于所述定子机构内部时，所述轴向定子永磁体的数量为所述轴向外转子调磁部件与所述轴向内转子永磁体的数量之和；当所述定子机构位于所述外转子与所述内转子之间时，所述轴向定子调磁部件的数量为所述轴向外转子永磁体和所述轴向定子永磁体数量之和.