專利名稱：磁性齒輪及磁性傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種磁性齒輪及運(yùn)用該磁性齒輪的磁性傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)械齒輪是一種常見的用于傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)，其具有傳動(dòng)效率高、轉(zhuǎn)矩密度大等優(yōu)點(diǎn)， 通過長時(shí)間的發(fā)展和改進(jìn)，機(jī)械齒輪以及運(yùn)用機(jī)械齒輪進(jìn)行傳動(dòng)已經(jīng)非常成熟。但機(jī)械齒輪因自身特點(diǎn)，存在振動(dòng)、噪音較大，需要在潤滑的情況下使用，需要定期維護(hù)等自身無法克服的問題。隨著科技水平的進(jìn)步，人們對傳動(dòng)系統(tǒng)的要求也越來越高，通過選用高性能材料、對齒形進(jìn)行精加工處理以及改進(jìn)潤滑等措施，機(jī)械齒輪的性能有了很大的改進(jìn)，但是還是未能從根本上解決這些問題。為了解決機(jī)械齒輪存在的某些問題，磁性齒輪的得到了發(fā)展。磁性齒輪是利用磁場進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳遞，與機(jī)械齒輪相比具有特殊的優(yōu)勢，比如1)磁性齒輪由于輸入與輸出之間是非接觸性的，可以減小機(jī)械噪聲和振動(dòng)；2)磁性齒輪不需要潤滑，因此可以減少維護(hù)，增加系統(tǒng)的可靠性；3)磁性齒輪具有確定的峰值轉(zhuǎn)矩，其自身具有過載保護(hù)能力；4)輸入與輸出之間是非接觸性的，這一特點(diǎn)使得它在有毒、有害等流體泵類驅(qū)動(dòng)中具有特殊的優(yōu)勢；5)磁性齒輪具有較高的傳動(dòng)效率；6)磁性齒輪中永磁體直接安裝在相對轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪部件的表面，不像機(jī)械齒輪那樣要對齒部進(jìn)行精加工和熱處理，簡化了生產(chǎn)工藝。對于磁性齒輪來說，由于永磁體的用量很大，永磁體的成本大約占磁性齒輪總成本的50%左右，在一些需要節(jié)約成本的使用情況下，在保證轉(zhuǎn)矩密度的同時(shí)，如何降低磁性齒輪的成本是一個(gè)需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決磁性齒成本過高的問題，在不降低磁性齒輪轉(zhuǎn)矩密度的情況下提供一種新的磁性齒輪，同時(shí)，提供一種具有高傳動(dòng)比、相對較高轉(zhuǎn)矩密度的磁性傳動(dòng)裝置，以在諸如兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中進(jìn)行傳動(dòng)。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一方面，一種磁性齒輪，其特征在于，包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子， 內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面和外轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面分別設(shè)有間隔設(shè)置的第一組永磁體和第二組永磁體，第一組永磁體和第二組永磁體相鄰兩永磁體之間為導(dǎo)磁材料，每個(gè)永磁體的充磁方向均為沿圓周切向，每個(gè)永磁體與其一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相對，與其另一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相背，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子對第一組永磁體和第二組永磁體進(jìn)行支撐的支撐部采用不導(dǎo)磁材料制成。
本發(fā)明中，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子的永磁體采用截面為矩形的永磁體，通過在內(nèi)轉(zhuǎn)子外表面和外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面導(dǎo)磁材料上設(shè)置與各自永磁體相同截面形狀的軸向槽，采用插入的方式裝入內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子。本發(fā)明中，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間設(shè)有調(diào)整內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間磁場，促進(jìn)內(nèi)、外轉(zhuǎn)子磁場耦合的一組調(diào)磁鐵芯片；內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子偏心設(shè)置，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間可進(jìn)行相對的擺線運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的第二方面，一種磁性傳動(dòng)裝置，其特征在于，包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面和外轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面分別設(shè)有間隔設(shè)置的第一組永磁體和第二組永磁體，第一組永磁體和第二組永磁體相鄰兩永磁體之間為導(dǎo)磁材料，每個(gè)永磁體的充磁方向均為沿圓周切向，每個(gè)永磁體與其一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相對，與其另一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相背，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子對第一組永磁體和第二組永磁體進(jìn)行支撐的支撐部采用不導(dǎo)磁材料制成，第三元件，與內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子作用，使得磁性傳動(dòng)裝置在運(yùn)行時(shí)，第一組永磁體和和第二組永磁體之間產(chǎn)生相對的擺線運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明中，固定外轉(zhuǎn)子，在內(nèi)轉(zhuǎn)子和第三元件之間進(jìn)行傳動(dòng)；或者固定第三元件， 在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間進(jìn)行傳動(dòng)。本發(fā)明由于內(nèi)、外轉(zhuǎn)子對永磁體進(jìn)行支撐的支撐部采用不導(dǎo)磁材料，使得原本在第一組永磁體和第二組永磁體各自兩側(cè)形成的磁場，在兩組永磁體相對的一側(cè)進(jìn)行了匯集而加強(qiáng)，提高了永磁體的利用率，在轉(zhuǎn)矩密度相當(dāng)?shù)那闆r下，永磁體的用量減少了一半，磁性齒輪的成本降低了 1/4，僅在永磁體之間設(shè)置鐵芯進(jìn)行導(dǎo)磁，其他部分均可采用硬鋁或者陶瓷等非導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)代替，降低了磁性齒輪單位體積的重量，得到較好的結(jié)構(gòu)特性；磁性傳動(dòng)裝置通過第一組永磁體和第二組永磁體之間的擺線運(yùn)動(dòng)，在獲得高的轉(zhuǎn)矩密度的同時(shí)，可以獲得一個(gè)很大的傳動(dòng)比。


圖1為現(xiàn)有磁性齒輪的結(jié)構(gòu)示意2為圖1現(xiàn)有磁性齒輪的軸向結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明內(nèi)外轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置的磁性齒輪的結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明內(nèi)外轉(zhuǎn)子偏心設(shè)置的磁性齒輪的結(jié)構(gòu)示意5為本發(fā)明磁性傳動(dòng)裝置第一實(shí)施例固定第三元件的結(jié)構(gòu)示意6為本發(fā)明磁性傳動(dòng)裝置第一實(shí)施例固定外轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意7為本發(fā)明磁性傳動(dòng)裝置第二實(shí)施例固定第三元件的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明的主旨在保證轉(zhuǎn)矩密度相當(dāng)?shù)那闆r下，盡可能降低磁性齒輪的成本，提供一種新的磁性齒輪，同時(shí)，基于該磁性齒輪提供一種同時(shí)具備高傳動(dòng)比和相對較高轉(zhuǎn)矩密度的磁性傳動(dòng)裝置，以在諸如兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中進(jìn)行傳動(dòng)。如圖1、圖2所示，現(xiàn)有的磁性齒輪包括第一轉(zhuǎn)子亦或稱之為內(nèi)轉(zhuǎn)子1，以及第二轉(zhuǎn)子亦或稱之為外轉(zhuǎn)子2，內(nèi)轉(zhuǎn)子1的外表面設(shè)有第一組永磁體11，其由磁性材料制成的支撐部12進(jìn)行支撐，外轉(zhuǎn)子2的內(nèi)表面設(shè)有第二組永磁體21，其由磁性材料制成的支撐部22進(jìn)行支撐，第一組永磁體11和第二組永磁體21均沿著徑向進(jìn)行充磁，第一組永磁體11和第二組永磁體21各自相鄰兩塊永磁體之間的充磁方向相反，相鄰兩塊永磁體構(gòu)成1對磁極。內(nèi)轉(zhuǎn)子1和外轉(zhuǎn)子2同軸設(shè)置，內(nèi)轉(zhuǎn)子1和外轉(zhuǎn)子2之間設(shè)有一組調(diào)磁鐵芯片 3(英語稱之為pole pieces，因其通常由多個(gè)片狀的鐵芯薄片疊壓而成，較早接觸磁性齒輪的國內(nèi)學(xué)者將其翻譯為調(diào)磁鐵芯片，現(xiàn)已廣泛使用)，調(diào)磁鐵芯片3間隔設(shè)置，其通常由圓柱形的非磁性支撐部31進(jìn)行支撐，調(diào)磁鐵芯片3的作用是調(diào)整第一組永磁體塊11和第二組永磁體塊21之間氣隙的磁場，促進(jìn)兩組永磁體之間磁場耦合，為了使得調(diào)磁鐵芯片3對磁場調(diào)整達(dá)到最佳效果，調(diào)磁鐵芯片3的數(shù)量為內(nèi)轉(zhuǎn)子1和外轉(zhuǎn)子2磁極對數(shù)之和，相關(guān)文獻(xiàn)對其原理已有說明，此處不再累述。例如，上述實(shí)施方式中，內(nèi)轉(zhuǎn)子1為4對極，外轉(zhuǎn)子2為17對極，調(diào)磁鐵芯片3為 21個(gè)，在內(nèi)轉(zhuǎn)子1或外轉(zhuǎn)子2任意一側(cè)驅(qū)動(dòng)與內(nèi)轉(zhuǎn)子1或外轉(zhuǎn)子2相連的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 內(nèi)轉(zhuǎn)子1和外轉(zhuǎn)子2彼此反向轉(zhuǎn)動(dòng)，即可在需要傳動(dòng)的兩機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行磁性傳動(dòng)。內(nèi)轉(zhuǎn)子 1的轉(zhuǎn)速為W1,外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為W2，內(nèi)轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)為P1,外轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)為P2，則有 W1ZW2 = PyP1，磁性齒輪的傳動(dòng)比由內(nèi)外轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)比值決定。需要指出的是，由于第一組永磁體11和第二組永磁體21徑向充磁的方式，第一組永磁11和第二組永磁體21在各自兩側(cè)均產(chǎn)生磁場，而內(nèi)轉(zhuǎn)子1和外轉(zhuǎn)子2進(jìn)行傳動(dòng)時(shí)，主要作用是通過兩組永磁體相對一側(cè)的磁場作用傳遞轉(zhuǎn)矩，因此為了充分利用第一組永磁體 11和第二組永磁體21，內(nèi)轉(zhuǎn)子1支撐第一組永磁體11的支撐部12，以及外轉(zhuǎn)子2支撐第二組永磁體21的支撐部22需要采用導(dǎo)磁材料制成進(jìn)行導(dǎo)磁。最常用的導(dǎo)磁材料是鐵芯，因此大大增加了磁性齒輪的總重量，而且即便如此，也無法完全利用兩組永磁體產(chǎn)生的磁場， 永磁體的利用率比較低，造成磁性齒輪的轉(zhuǎn)矩密度低很低。參見圖3，本發(fā)明的磁性齒輪在內(nèi)轉(zhuǎn)子Ia和外轉(zhuǎn)子加同軸設(shè)置時(shí)，與現(xiàn)有的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置的磁性齒輪的結(jié)構(gòu)相似(因此省略了圖5的軸向結(jié)構(gòu)示意圖)，區(qū)別在于本發(fā)明的磁性齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子Ia的第一組永磁體Ila間隔設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子Ia的外表面，相鄰的兩永磁體之間為導(dǎo)磁材料，例如鐵芯。第一組永磁體Ila每個(gè)永磁體的充磁方向均沿著圓周的切向方向，每個(gè)永磁體與其一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相對，與其另一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相背。內(nèi)轉(zhuǎn)子Ia對第一組永磁體Ila進(jìn)行支撐的支撐部1 采用不導(dǎo)磁材料制成，較優(yōu)的是采用輕質(zhì)的不導(dǎo)磁材料，例如硬鋁、陶瓷，其他復(fù)合材料等，以降低磁性齒輪的重量。同理，外轉(zhuǎn)子加的第二組永磁體21a間隔設(shè)置在外轉(zhuǎn)子加的內(nèi)表面，相鄰的兩永磁體之間同樣為導(dǎo)磁材料，第二組永磁體21a每個(gè)永磁體的充磁方向也均沿著圓周的切向方向，每個(gè)永磁體與其一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相對，與其另一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相背，外轉(zhuǎn)子加對第二組永磁體21a進(jìn)行支撐的支撐部2 采用不導(dǎo)磁材料制成。因此，第一組永磁體Ila無法在其內(nèi)側(cè)形成磁場，第二組永磁體21a無法在其外側(cè)形成磁場，第一組永磁體11a，相鄰且充磁方向相對的兩永磁體的磁力線向二者之間的鐵芯匯聚，經(jīng)鐵芯導(dǎo)磁指向第一組永磁體Ila的外側(cè)，并經(jīng)兩永磁體兩端的鐵芯形成回路(圖中并未示意磁力線方向)；第二組永磁體21a，相鄰且充磁方向相對的兩永磁體的磁力線向二者之間的鐵芯匯聚，經(jīng)鐵芯導(dǎo)磁指向第一組永磁體21a的內(nèi)側(cè)，同樣經(jīng)兩永磁體兩端的鐵芯形成回路。這樣，實(shí)質(zhì)上相鄰且充磁方向相對的兩永磁體與二者之間的鐵芯、二者兩側(cè)的鐵芯(可以認(rèn)為兩側(cè)鐵芯的一半)構(gòu)成了內(nèi)轉(zhuǎn)子Ia或外轉(zhuǎn)子加的一對磁極。第一組永磁體Ila和第二組永磁體21a在其相對一側(cè)形成了匯集而增強(qiáng)的磁場， 由于磁性齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子作用主要依靠二者相對一側(cè)的產(chǎn)生的磁場，在永磁體的用量減少一半的情況下，磁性齒輪可提供的轉(zhuǎn)矩確并未減少，但磁性齒輪的成本確降低了 1/4左右。 同時(shí)，僅永磁體之間采用導(dǎo)磁材料，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的支撐部均可采用輕質(zhì)的不導(dǎo)磁材料，磁性齒輪單位體積的重量也得到了降低。但內(nèi)、外轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置時(shí)，以內(nèi)轉(zhuǎn)子Ia為輸入端，以外轉(zhuǎn)子加為輸出端，齒輪的傳動(dòng)比大致只能在1.5-11. 5范圍內(nèi)進(jìn)行選取，這是因?yàn)殡S著傳動(dòng)比的增大，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間的齒槽轉(zhuǎn)矩(cogging torque)也會(huì)隨之增大，過大的齒槽轉(zhuǎn)矩會(huì)影響磁性齒輪的傳動(dòng)效率。因此，盡管內(nèi)、外轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置的磁性齒輪可以獲得較高的轉(zhuǎn)矩密度，但受自身特性的限制，其傳動(dòng)比不可以做的很大，在需要較大傳動(dòng)比的領(lǐng)域，例如兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)中(通常傳動(dòng)比大約100左右)必須通過多級(jí)傳動(dòng)，這顯然使得傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)變得比較復(fù)雜，制造、維護(hù)的難度都相應(yīng)地增大。參見圖4，為了解決上述問題，本發(fā)明的磁性齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子除了同軸設(shè)置外，還可以偏心設(shè)置，磁性齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib的外表面和外轉(zhuǎn)子2b的內(nèi)表面分別設(shè)有第一組永磁體lib 和第二組永磁體21b (黑色部分為鐵芯，白色部分為永磁體)，永磁體的設(shè)置方式和充磁方式與同軸設(shè)置相同，就不再累述了，同時(shí)，由于永磁體數(shù)目較多，未對永磁體的充磁方向進(jìn)行標(biāo)注。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間無需設(shè)置調(diào)磁鐵芯片，偏心設(shè)置后內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib的軸心繞外轉(zhuǎn)子2b軸心旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，還圍繞自身的軸心旋轉(zhuǎn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib和外轉(zhuǎn)子2b之間即進(jìn)行相對的擺線運(yùn)動(dòng)，這樣使得第一組永磁體lib和第二組永磁體21b之間產(chǎn)生相對的擺線運(yùn)動(dòng)。與內(nèi)、外轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置的磁性齒輪相比，任意時(shí)刻內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的都有較大數(shù)量永磁體近距離作用(盡管有部分永磁體遠(yuǎn)距離作用，但與內(nèi)外轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置時(shí)的整體作用效果好)，永磁體用量相同的情況下，可提供更大的轉(zhuǎn)矩。內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib支撐第一組永磁體lib的支撐部12b，以及外轉(zhuǎn)子2b支撐第二組永磁體21b的支撐部22b也可以與同軸設(shè)置的磁性齒輪一樣，采用輕質(zhì)的不導(dǎo)磁材料制成。但是，與同軸設(shè)置的磁性齒輪只需在內(nèi)、外轉(zhuǎn)子上設(shè)置轉(zhuǎn)軸即可構(gòu)成磁性傳動(dòng)裝置，進(jìn)行磁性傳動(dòng)不同的是，當(dāng)內(nèi)、外轉(zhuǎn)子偏心設(shè)置時(shí)，還需要其他輔助元件才能構(gòu)成磁性傳動(dòng)裝置進(jìn)行磁性傳動(dòng)。參見圖5，要使得磁性傳動(dòng)裝置的內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib和外轉(zhuǎn)子2b進(jìn)行相對的擺線運(yùn)行，進(jìn)而使得第一組永磁體lib和第二組永磁21b之間產(chǎn)生相對的擺線運(yùn)動(dòng)(同圖4黑色部分為鐵芯，白色部分為永磁體，兩組永磁體的實(shí)際數(shù)量不是對本發(fā)明兩組永磁體可選數(shù)量的限定)。首先在內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib上設(shè)置特殊的轉(zhuǎn)軸13b，轉(zhuǎn)軸13b的軸心與外轉(zhuǎn)子2b的軸心重合； 然后在內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib上設(shè)置多個(gè)軸向通孔，例如本實(shí)施例中設(shè)置了 3個(gè)軸向通孔。第三元件包含一軸41，軸41上設(shè)有與內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib上通孔數(shù)量相等的軸向銷42，銷 42伸入內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib上的對應(yīng)的通孔中，每個(gè)銷42的外表面與內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib上對應(yīng)通孔的內(nèi)表面相貼。將第三元件的軸41固定，以轉(zhuǎn)軸13b為輸入端進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸1 轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)
6子Ib —邊自轉(zhuǎn)，內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib的軸心一邊圍繞外轉(zhuǎn)子2b的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib上的每個(gè)通孔將圍繞對應(yīng)銷41的外表面進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib相對外轉(zhuǎn)子2b進(jìn)行擺線運(yùn)動(dòng)，在第一組永磁體lib和第二組永磁體21b的磁性作用下傳遞轉(zhuǎn)矩，外轉(zhuǎn)子2b在內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib的帶動(dòng)下作為輸出端圍繞自身軸心與轉(zhuǎn)軸13b同向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了磁性傳動(dòng)。在這種情況下，磁性傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比R = P2AP2-P1)，其中P1為內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib的磁極對數(shù)，P2為外轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)。當(dāng)外轉(zhuǎn)子只比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一對磁極時(shí)，在轉(zhuǎn)矩密度得到提高的同時(shí)，可以獲得一個(gè)很大的傳動(dòng)比，例如外轉(zhuǎn)子2b采用100對磁極，內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib采用99對磁極，傳動(dòng)比將達(dá)到100。參見圖6，本實(shí)施例中，除了將第三元件進(jìn)行固定外，還可以選擇將外轉(zhuǎn)子2b進(jìn)行固定，同樣以轉(zhuǎn)軸1 作為輸入端進(jìn)行傳動(dòng)，轉(zhuǎn)軸1 轉(zhuǎn)動(dòng)同樣會(huì)帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib—邊自轉(zhuǎn)， 內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib的軸心一邊圍繞外轉(zhuǎn)子2b的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，第一組永磁體lib和第二組永磁體21b 的磁性作用傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩，銷42在內(nèi)轉(zhuǎn)子1的通孔的作用力下，將帶動(dòng)軸41以與轉(zhuǎn)軸1 轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，軸41作為輸出端，實(shí)現(xiàn)了磁性傳動(dòng)。在這種情況下，磁性傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比R = P1AP1-P2)，其中P1為內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib的磁極對數(shù)，P2為外轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)。當(dāng)外轉(zhuǎn)子只比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一對磁極時(shí)，在轉(zhuǎn)矩密度得到提高的同時(shí)，也可以獲得一個(gè)很大的傳動(dòng)比，例如外轉(zhuǎn)子2b采用100對磁極，內(nèi)轉(zhuǎn)子Ib采用99 對磁極，傳動(dòng)比將達(dá)到-99，負(fù)號(hào)表示輸出端與輸入端的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。上述的磁性轉(zhuǎn)動(dòng)裝置便可直接運(yùn)用于兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與風(fēng)葉之間的傳動(dòng)，當(dāng)?shù)谌潭〞r(shí)，轉(zhuǎn)軸1 連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，外轉(zhuǎn)子2b連接風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸(或者還需要進(jìn)行一定轉(zhuǎn)換與風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸連接)；當(dāng)外轉(zhuǎn)子2b固定時(shí)，轉(zhuǎn)軸1 連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸，軸41連接風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸。當(dāng)然，此時(shí)外轉(zhuǎn)子2b或軸41是作為輸入端的，通過磁性傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)，轉(zhuǎn)軸13b的輸出達(dá)到了明顯的升速，實(shí)現(xiàn)了高速大扭矩的目的。在獲得大傳動(dòng)比的同時(shí)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)也相應(yīng)地增大，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子上設(shè)置的永磁體的數(shù)量將是磁極對數(shù)的4倍，例如上述外轉(zhuǎn)子100對磁極，內(nèi)轉(zhuǎn)子99對磁極，永磁體的數(shù)量將達(dá)到近800塊，這使得永磁體的充磁和裝配變得比較麻煩。再參見圖4，可以采用截面形狀為矩形的永磁體，這樣只需準(zhǔn)備沿著截面寬度方向充磁的永磁體，這大大簡化了永磁體的充磁程序，可提高永磁體的充磁效率。此時(shí)，在內(nèi)轉(zhuǎn)子外表面和外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面的導(dǎo)磁材料上設(shè)置與各自永磁體相同截面形狀的軸向槽(圖中未示意，另外，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子永磁體的截面形狀可能是不同的)，根據(jù)永磁體充磁方向的規(guī)則， 依次將不同充磁方向的永磁體插入軸向槽，即可完成內(nèi)、外轉(zhuǎn)子永磁體的裝配。當(dāng)然，永磁體也完全可以采用常規(guī)的扇形或者梯形截面，上述實(shí)施方式并非對本發(fā)明的限制，對于內(nèi)、 外轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置的磁性齒輪(磁性傳動(dòng)裝置)也可以采用上述的實(shí)施方式。需要指出的是，本實(shí)施例只是對磁性傳動(dòng)裝置的原理進(jìn)行說明，各元件的結(jié)構(gòu)都采用了比較簡化的處理方式，例如轉(zhuǎn)軸1 要與外轉(zhuǎn)子2b同軸心轉(zhuǎn)動(dòng)可能還需要設(shè)置軸承等結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)軸1 進(jìn)行支撐，第三元件固定時(shí)，外轉(zhuǎn)子2b作為輸出端(或者輸入端)可能還需要連接轉(zhuǎn)軸。本實(shí)施例并未對上述問題進(jìn)行詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的原理應(yīng)當(dāng)知曉如何進(jìn)行處理，本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了充分的公開。根據(jù)本發(fā)明的原理，第三元件顯然還可以有其他形式。參見圖7，該實(shí)施例中，第三元件包含一殼體5，內(nèi)轉(zhuǎn)子Ic和外轉(zhuǎn)子2c均設(shè)置在殼體5內(nèi)，第一組永磁體Ilc設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子Ic的外表面，第二組永磁體21c設(shè)置在外轉(zhuǎn)子2c的內(nèi)表面，殼體5兩端設(shè)有軸承51 和軸承52，軸承51支撐與第一實(shí)施例中轉(zhuǎn)軸1 作用相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)軸13c，軸承52支撐與外轉(zhuǎn)子2c連接的轉(zhuǎn)軸23c，多個(gè)銷4 設(shè)置在轉(zhuǎn)軸13c的一側(cè)并固定在殼體5內(nèi)部。在本實(shí)施例中，殼體5和多個(gè)銷4 構(gòu)成了第三元件，并且是將第三元件進(jìn)行固定的實(shí)施方式，需要傳動(dòng)的兩機(jī)構(gòu)分別連接轉(zhuǎn)軸13c和轉(zhuǎn)軸23c即可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。由于第一實(shí)施例中，已經(jīng)對本發(fā)明的原理進(jìn)行了充分說明，本實(shí)施例中不再進(jìn)行累述?？梢岳斫獾氖?，只要第三元件與內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子作用，使得磁性傳動(dòng)裝置在運(yùn)行時(shí)，第一組永磁體和和第二組永磁體之間產(chǎn)生相對的擺線運(yùn)動(dòng)，即可達(dá)到本發(fā)明的目的。以上僅僅是對第三元件進(jìn)行示意性說明，并未對本發(fā)明的限制，所有符合本發(fā)明的第三元件的結(jié)構(gòu)，都將落入本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
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權(quán)利要求
1.磁性齒輪，其特征在于，包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面和外轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面分別設(shè)有間隔設(shè)置的第一組永磁體和第二組永磁體，第一組永磁體和第二組永磁體相鄰兩永磁體之間為導(dǎo)磁材料，每個(gè)永磁體的充磁方向均為沿圓周切向，每個(gè)永磁體與其一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相對，與其另一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相背，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子對第一組永磁體和第二組永磁體進(jìn)行支撐的支撐部采用不導(dǎo)磁材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性齒輪，其特征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子的永磁體采用截面為矩形的永磁體，通過在內(nèi)轉(zhuǎn)子外表面和外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面導(dǎo)磁材料上設(shè)置與各自永磁體相同截面形狀的軸向槽，采用插入的方式裝入內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁性齒輪，其特征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間設(shè)有調(diào)整內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間磁場，促進(jìn)內(nèi)、外轉(zhuǎn)子磁場耦合的一組調(diào)磁鐵
4.如權(quán)利要求1或2所述的磁性齒輪，其特征在于內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子偏心設(shè)置，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間可進(jìn)行相對的擺線運(yùn)動(dòng)。
5.磁性傳動(dòng)裝置，其特征在于，包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子的外表面和外轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面分別設(shè)有間隔設(shè)置的第一組永磁體和第二組永磁體，第一組永磁體和第二組永磁體相鄰兩永磁體之間為導(dǎo)磁材料，每個(gè)永磁體的充磁方向均為沿圓周切向，每個(gè)永磁體與其一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相對，與其另一側(cè)相鄰永磁體的充磁方向相背，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子對第一組永磁體和第二組永磁體進(jìn)行支撐的支撐部采用不導(dǎo)磁材料制成，第三元件，與內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子作用，使得磁性傳動(dòng)裝置在運(yùn)行時(shí)，第一組永磁體和和第二組永磁體之間產(chǎn)生相對的擺線運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5所述的磁性傳動(dòng)裝置，其特征在于固定外轉(zhuǎn)子，在內(nèi)轉(zhuǎn)子和第三元件之間進(jìn)行傳動(dòng)。
7.如權(quán)利要求5所述的磁性傳動(dòng)裝置，其特征在于固定第三元件，在內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間進(jìn)行傳動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有磁性齒輪成本較高的問題，不降低磁性齒輪轉(zhuǎn)矩密度的情況下提供一種新的磁性齒輪以及以該磁性齒輪為基礎(chǔ)的磁性傳動(dòng)裝置。該磁性齒輪內(nèi)外轉(zhuǎn)子的永磁體采用導(dǎo)磁材料分隔并切向充磁，內(nèi)外轉(zhuǎn)子的支撐部采用不導(dǎo)磁材料。本發(fā)明由于磁場在兩組永磁體相對一側(cè)得到匯聚而增強(qiáng)，在轉(zhuǎn)矩密度相當(dāng)?shù)那闆r下，永磁體的用量減少了一半，磁性齒輪的成本降低了1/4，磁性傳動(dòng)裝置通過第一組永磁體和第二組永磁體之間的擺線運(yùn)動(dòng)，在獲得相對較高的轉(zhuǎn)矩密度的同時(shí)，可以獲得一個(gè)很大的傳動(dòng)比。
文檔編號(hào)H02K51/00GK102447376SQ201010299958
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者張映明, 黃越 申請人:東元總合科技(杭州)有限公司