[发明专利]磁力传动装置和用于该装置的极片

说明书

本发明公开了一种磁力传动装置(400)、极片部件(420)和用于该装置的多个极片(422)。磁力传动装置(400)包括极片部件(420)，且极片部件(420)包括安装在载体(421)上的多个极片(422)，其中至少一个极片(500)包括至少两个轴向间隔部分，由相比所述两个轴向间隔部分中的每一个较高磁阻的部分(560)隔开。

技术领域

本发明涉及一种磁力传动装置、极片转子和用于该装置的极片。

背景技术

虽然绝大多数齿轮传动解决方案都采用了机械传动装置，但对于提供现有机械装置高扭矩传动的小型化、轻量化、高效率和低成本的传动方案的兴趣和需求日益增加。磁力传动装置就是这种解决方案的一个例子。

磁性齿轮使用磁场来传递扭矩，而不需要机械接触。在一种形式中，磁性齿轮有三个主部件，所有三个主部件都可以相对于彼此旋转。在一个现有的配置中，三个部件中的一径向内部件产生具有第一数量的极对的第一磁场。三个部件中的一径向外部件产生具有第二数量的极对的第二磁场。三个部件中的一径向中间部件不产生自己的磁场。相反，其具有许多铁极片，由非磁性和非导电结构支撑。该第三部件用作为第一部件和第二部件之间磁路的无源部。极片的作用是调节第一磁场和第二磁场，使其以传动方式相互作用。因此，扭矩能够以传动方式在三个部件中的任何两个之间传递，或者以类似于行星机械传动配置的方式在所有三个部件之间传递。

其他形式的磁力传动装置包括：无源齿轮，具有两个永磁阵列和一个调制环的；电动发电机，具有包裹在磁性齿轮上的定子；电动发电机，具有旋转永磁体转子、旋转调制转子和静态磁体和绕组阵列的一体化齿轮；可变磁性齿轮，具有三个转子、两个永磁阵列和调制转子、以及控制转子中一个的旋转的定子绕组；和/或可变磁性齿轮，具有一个永磁转子、调制转子和定子绕组，可以与调制磁场耦合并控制转速和齿轮比。

图1示出磁性齿轮的例子。在这种情况下，外部部件额外提供了一组绕组，从而成为实际上的电动发电机。这种配置结合了磁性齿轮和典型电机的功能，允许传动扭矩与机动或发电模式的操作相结合。在这种情况下，第一磁场和第二磁场是由内部和外部部件上的永磁体产生的。当外部部件的绕组以三相120度位移电流被配备时，旋转磁场被设置在机器上。这种旋转磁场与由内部部件产生的第一磁场具有相同数量的极对。旋转磁场与第一磁场直接耦合，从而使第一磁场的谐波可用于机电能量转换。

机器中与磁场的部分有关相互作用并有助于转矩传递的磁通称为“有用的”磁通。然而，并非所有的通量是有用的。一些磁通并不有助于转矩的传递，而是沿着垂直于有用磁通的方向传播，其被称为“杂散”磁通。

为了容纳径向中间部件，磁性齿轮必须在机器的其他两个部件之间具有气隙。因为这个气隙必须容纳中间部件，所以其比通常电机的两个部件之间的气隙要大得多。这种配置会导致气隙中高水平的杂散磁通。在此产生了两个关键问题：第一，机器中所设置的磁场的一部分被浪费，因为其不用来传递转矩；第二，除了有用磁通引起的涡流外，杂散磁场在极片中也引起涡流。这两个问题都是机器效率低下的根源。虽然所有电机都会受到这些问题的影响，但那些基于磁性齿轮技术的电机特别容易受到影响，因为这些问题经气隙尺寸和所使用的磁场高频被夸大。

涡流是不受欢迎的原因有很多。首先，涡流会产生“二次”磁场，而这个磁场与生成其的“原”磁场相反。合成磁场(即原磁场和二次磁场之和)弱于原磁场。在原磁场是有用磁场的情况下，降低了机器的效率。第二，由于电阻损失，涡流在极片中有加热作用。不理想的是，这种形式使机器中能量损失。附加加热也会破坏极片支撑结构的机械性能和机器中其他材料的机械性能，不理想地导致机器其他部件的温度升高。由涡流引起的机器效率的整体下降显示出输出轴处的扭矩下降，或传动轴处的拖动扭矩增加。