[发明专利]一种大调速比磁性齿轮

说明书

技术领域

本发明涉及属于动力传递设备制造领域，具体涉及一种由两台单级磁性齿轮串联组成的大调速比磁性齿轮。

背景技术

磁性齿轮通常由P_i对永磁体磁极的内环、P_m个铁心齿极的调磁环和P_o对永磁体磁极的外环三部分组成，内环与调磁环、调磁环与外环形成两层气隙。与机械齿轮不同的是，磁性齿轮各个运动部件互不接触，能量通过磁场进行传递；与传统非同心式磁性齿轮不同的是，内环与外环的所有永磁体同时参与能量传递。

当内环以速度ω_i旋转时，所产生的磁场在气隙中形成一空间分布磁场。当没有调磁环时，该谐波磁场的转速与内环转速ω_i相同。当引入齿极数为P_m的调磁环后，内环永磁体产生的磁场经调制后在外气隙中产生一系列谐波磁场，其中谐波次数为|P_i-P_m|的调制谐波磁场幅值最大，对应的转速为ω_iP_i/|P_i-P_m|。根据机电能量转换定律，两个磁场要进行稳定的能量传递，这两个磁场必须具有相同的磁极对数。因此，磁性齿轮的外环永磁体极对数P_o应等于|P_i-P_m|。如果固定调磁环，以外环作为外转子，内环作为内转子，则内外转子调速比为：P_o/P_i；如果固定外环，以调磁环作为外转子，内环作为内转子，则内外转子调速比为P_m/P_i。

同心式磁性齿轮相比于机械齿轮及传统啮合式磁性齿轮具有以下特点：1）转矩密度大大高于传统磁性齿轮，可以与机械直齿轮相媲美；2）由于避免刚性接触，因此可以减小机械噪声和振动；3）由于运动部件彼此不接触，因此不需要润滑，减少维护成本，增加系统的可靠性；4）具有固有的过载自保护能力。5）调速比设计灵活，覆盖范围宽广。

在上述特点中，调速比的设计理论上可以设计得非常大，但是如果要实现几十倍甚至上百倍的大调速比，单级磁性齿轮的外环永磁体数目将成倍上升，而内环的永磁体数目必须要足够少，势必要增加外环铁心的厚度，增加了磁性齿轮的外径。这也是为什么目前单级同心式磁性齿轮的调速比普遍在1～15之间。

发明内容

    本发明的目的是提供一种由两台单级磁性齿轮串联组成的大调速比磁性齿轮，能够改进用一台单级磁性齿轮实现大调速比的一些缺点。