磁场调制结构、磁性齿轮及磁场调制型电的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种磁场调制结构、磁性齿轮及磁场调制型电机，包括绝缘座、N个调磁铁芯、2个端盖、2N个绝缘垫片和多个紧固件，绝缘座呈圆筒状；N个调磁铁芯分别轴向安装于绝缘座，相邻两调磁铁芯间隔设置；端盖与绝缘座的端部相匹配，两个端盖分别安装于绝缘座的两端；每一绝缘垫片夹持于调磁铁芯与端盖之间；紧固件连接每一端盖和绝缘座，紧固件用于传递端盖与调磁铁芯之间的转动力矩、以及提供调磁铁芯的压紧力。该磁场调制结构可承受较大的转矩/力，且能保证硅钢片具有一定的叠压系数。本实用新型描述了该磁场调制结构的两种实施方式。该磁场调制结构可用在磁性齿轮、磁场调制型电机或其他需要磁场调制的场合。
【专利说明】磁场调制结构、磁性齿轮及磁场调制型电机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及磁场调制【技术领域】，尤其涉及一种磁场调制结构，该磁场调制结构可应用于磁性齿轮及磁场调制型电机。
【背景技术】
[0002]近年来新出现的一些涉及对磁场调制的磁性装置，如磁性齿轮、磁场调制型电机等，其本质上都需要一种磁场调制结构对磁极产生的基波磁场进行调制。这些磁场装置通过调制产生出的一系列磁场空间谐波来实现磁能或者电磁能的相互转化。
[0003]用于此用途的磁场调制结构，通常装配有沿圆周均匀排布的N个调磁铁芯，这些调磁铁芯一般由若干片无取向硅钢片叠压而成。在现有的磁场调制型磁性装置中，转矩/力的输出需要靠调磁铁芯来完成。
[0004]在现有的磁场调制结构中，为加强支撑调磁铁芯的支撑强度，同时还要尽量少地影响调磁装置的磁场路径，往往在相邻的调磁铁块间填充环氧树脂等材料，调磁铁芯和环氧树脂块间隔连接成环状体，环氧树脂块与调磁铁芯块间依靠粘接力或环氧树脂与调磁铁芯相互渗入来实现固定连接。受限于环氧树脂的粘接强度，上述的磁场调制结构整体机械强度仍然不是很高，该磁场调制结构承受的转矩/力仍然有限，而且受限于结构问题，调磁铁芯叠压力不容易施加，致使硅钢片的叠压系数不好。
[0005]还有一些磁场调制机构通过在调磁铁芯间设计金属连接桥的方式提高整体强度，同时通过在调磁铁芯间空隙穿螺杆来对硅钢片施加叠压力，然而加入的连接桥会影响调磁装置的磁场路径，带来效率上的损失。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种能传递较大转矩/力、保持硅钢片一定的叠压系数且能保证效率的磁场调制装置。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种磁场调制结构，包括绝缘座、N个调磁铁芯、2个端盖、2N个绝缘垫片和多个紧固件，其中，所述绝缘座呈圆筒状；所述N个调磁铁芯分别轴向安装于所述绝缘座，相邻两所述调磁铁芯间隔设置；所述端盖与所述绝缘座的端部相匹配，所述两个端盖分别安装于所述绝缘座的两端；每一所述绝缘垫片夹持于所述调磁铁芯与所述端盖之间，且每一所述调磁铁芯的两端分别安装一所述绝缘垫片；所述紧固件连接每一所述端盖和所述绝缘座，所述紧固件用于传递所述端盖与所述调磁铁芯之间的转动力矩、以及提供所述调磁铁芯的压紧力。
[0008]其中，所述调磁铁芯为多片硅钢片叠压形成的长条状结构，所述绝缘座的内壁设置有N个安装槽，所述安装槽的横截面与所述调磁铁芯相匹配，所述安装槽沿所述绝缘座的轴向设置，所述N个安装槽沿所述绝缘座的内壁周向均匀分布，所述N个调磁铁芯分别插装于所述N个安装槽中。
[0009]其中，所述调磁铁芯的长度小于所述安装槽的长度，所述绝缘垫片的横截面与所述安装槽相匹配，每一所述安装槽分别嵌装有两个所述绝缘垫片且分别嵌装于所述调磁铁芯的两端，且所述绝缘垫片的厚度大于所述调磁铁芯端部到所述绝缘座端部的距离。
[0010]其中，所述紧固件包括2N个螺钉，所述绝缘座的两端分别周向均匀开设有N个螺纹孔，且每一所述螺纹孔位于相邻两所述安装槽之间，所述端盖还开设有N个分别与所述N个螺纹孔相对应的第一通孔，所述N个螺钉分别穿过所述N个第一通孔与相对应的所述螺纹孔螺纹连接。
[0011]其中，所述紧固件还包括2N个绝缘套管，所述2N个绝缘套管分别位于所述螺钉头部与所述端盖之间。
[0012]其中，所述紧固件包括N条抗拉绳和2N个扭矩销，所述绝缘座贯通开设有N个连接孔，所述N个连接孔周向均匀分布，且每一所述连接孔位于相邻所述安装槽之间，所述端盖还开设有N个分别与所述N个连接孔相对应的第二通孔，所述抗拉绳依次穿过其中一所述端盖的第二通孔、所述绝缘座的连接孔和另一所述端盖的第二通孔，所述抗拉绳的两端均设有直径大于所述第二通孔的绳结，且所述抗拉绳呈张紧状态；所述绝缘座的两端分别周向均匀开设有N个销孔，每一所述销孔位于相邻所述安装槽之间，所述端盖还开设有N个分别与所述N个销孔相对应的第三通孔，每一所述扭矩销穿过所述第三通孔与相对应的销孔连接，所述扭矩销与所述销孔过盈配合。
[0013]其中，所述销孔为盲孔，所述第二通孔为由外至内截面积逐渐缩小的锥形孔，所述抗拉绳的绳结直径大于所述第二通孔的最小直径，且所述绳结位于所述第二通孔内。
[0014]其中，所述第二通孔内填充有固化树脂。
[0015]本实用新型还提出了一种磁性齿轮，包括上述任一项的磁场调制结构。
[0016]本实用新型还提出了一种磁场调制型电机，包括上述任一项的磁场调制结构。
[0017]同现有技术相比，本实用新型提供的磁场调制结构具有以下优点，用于安装调磁铁芯的绝缘座是一个整体，在绝缘座的两端通过紧固件连接有端盖，使得整个机构获得较高的牢固性，使得该磁场调制结构可承受较大的转矩/力；另外，两边端盖压紧可对调磁铁芯施加叠压力，保证硅钢片的叠压系数；另外，本实用新型提供的磁场调制结构未设置连接桥，使得该磁场调制结构的效率较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本实用新型磁场调制装置第一实施方式的结构示意图；
[0020]图2是图1所示的磁场调制装置的分解示意图；
[0021]图3是图1所示的磁场调制装置的全剖示意图；
[0022]图4是本实用新型磁场调制装置第二实施方式的结构示意图；
[0023]图5是图4所示的磁场调制装置的分解示意图；
[0024]图6是图4所示的磁场调制装置的全剖示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0026]参照图1至图3或参照图4至图6，本实用新型实施例提出了一种磁场调制结构，包括绝缘座1、N个调磁铁芯2、两个端盖3、2N个绝缘垫片4和多个紧固件5。其中，绝缘座I呈中空的圆形筒状，其用于定位和支撑调磁铁芯2。调磁铁芯2起到调制磁场的作用，调磁铁芯2为多片低铁损、无取向硅钢片叠压形成的长条状结构，N个调磁铁芯2分别沿绝缘座I的延伸方向安装于绝缘座1，且相邻两调磁铁芯2间隔设置，N个调磁铁芯2沿着绝缘座I的轴向延伸方向均匀间隔安装在绝缘座I的内表面。两个端盖3分别安装于绝缘座I的两端，用于定位调磁铁芯2。每一绝缘垫片4位于调磁铁芯2与端盖3之间，且每一调磁铁芯2的两端分别安装一绝缘垫片4。紧固件5连接端盖3和绝缘座1，紧固件5用于传递每一端盖3与调磁铁芯2之间的转动力矩、以及还用于提供调磁铁芯2的压紧力。本实用新型实施例的磁场调制结构用于磁性齿轮、磁场调制型电机等磁性装置。
[0027]本实用新型提供的磁场调制结构具有以下优点，用于安装调磁铁芯2的绝缘座I是一个整体，在绝缘座I的两端通过紧固件5连接有端盖，使得整个机构获得较高的牢固性，使得该磁场调制结构可承受较大的转矩/力；另外，两边端盖3压紧可对调磁铁芯2施加叠压力，保证硅钢片的叠压系数；另外，本实用新型提供的磁场调制结构未设置连接桥，使得该磁场调制结构的效率较高。
[0028]优选地，绝缘座I的内壁设置有N个安装槽11，安装槽11的横截面与调磁铁芯2相匹配，安装槽11沿绝缘座I的轴向设置，N个安装槽沿绝缘座的内壁周向均匀分布，N个调磁铁芯2分别插装于N个安装槽11中，即每一安装槽11分别嵌装有两个绝缘垫片4，这两个绝缘垫片4分别位于安装槽11的两端。相邻调磁铁芯2之间绝缘，调磁铁芯2与绝缘座I之间绝缘。绝缘座I由磁导率低、绝缘的高强度材料制成，包括但不限于增强型尼龙、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚醚醚酮(PEEK)、酚醛树脂(PF)、聚四氟乙烯(PTFE)等。绝缘座I是一个单个零件，通过其上精确加工的安装槽11来嵌入调磁铁芯2，可以保证调磁铁芯2的空间位置准确。本实用新型的绝缘座I采用磁导率低、绝缘的高强度材料制成，绝缘座I使得磁场调制机构整体获得了较高的机械强度，且绝缘座I在实际运行过程总不会产生涡流，也就不会影响该磁场调制结构的效率，以及由于温升带来的散热问题。
[0029]调磁铁芯2的长度小于安装槽11的长度，调磁铁芯2位于安装槽11的居中位置，即调磁铁芯2两端距绝缘座I两端的距离相等，绝缘垫片4的数量为2N个，绝缘垫片4的横截面与安装槽11相匹配，2N个绝缘垫片分别嵌装于N个安装槽11的两端，且绝缘垫片4放松时的厚度大于调磁铁芯2端部到绝缘座I端部的距离，端盖3压紧绝缘垫片4。绝缘垫片4由绝缘、磁导率低、弹性模量大的材料制成，包括但不限于增强型尼龙、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚醚醚酮(PEEK)、酚醛树脂(PF)、聚四氟乙烯(PTFE)等。通过调整绝缘垫片4的厚度实现对调磁铁芯2叠压系数的调整。绝缘垫片4还用于调磁铁芯进行轴向定位和轴向固定，以及用于调磁铁芯2与端盖3之间的绝缘。
[0030]端盖3由磁导率低的高强度合金材料制成，包括但不限于铝合金、非导磁不锈钢、非导磁钛合金等，端盖3用于与磁性装置(磁性齿轮、磁场调制型电机等)的其它部件固定或活动链接
[0031]参照图1至图3，在实用新型实施例的第一实施方式中，紧固件5包括2N个螺钉51，绝缘座I的两端分别周向均匀开设有N个螺纹孔12，且每一螺纹孔12位于相邻两安装槽11之间，端盖3还开设有N个分别与N个螺纹孔12相对应的第一通孔31，N个螺钉51分别穿过N个第一通孔31与相对应的螺纹孔12螺纹连接。螺钉51可以为导电材料或绝缘材料制成，优选采用绝缘材料，当螺钉51采用绝缘材料时，完全消除了因相对运动过程中引起的涡流损耗。优选地，螺纹孔12为盲孔。
[0032]若螺钉51为导电材料制成，为了减少螺钉51的涡流损耗，需要螺钉51与端盖3之间绝缘，此时该紧固件5还包括2N个绝缘套管52, 2N个绝缘套管52分别位于螺钉51的头部与端盖3之间，每一绝缘套管52包绕螺钉51，螺钉51的头部压紧绝缘套管52。当螺钉51采用绝缘材料时则不需要在螺钉与端盖3之间设置绝缘套管52。采用导电材料制成的螺钉51，螺钉51小部分穿入绝缘座1，穿入部分远小于调磁铁芯2的长度，降低了螺钉51在相对转动过程中切割磁场的有效长度。
[0033]参照图4至图6，在本实用新型实施例还提出了第二实施方式中，第二实施方式与第一实施方式的区别在于紧固件5的不同，且由于紧固件5的不同，绝缘座I和端盖3的各个孔的设置方式亦也有所不同。在本实施方式中，紧固件5包括N条抗拉绳53和2N个扭矩销54。绝缘座I贯通开设有N个连接孔13，N个连接孔13周向均匀分布，且每一连接孔13位于相邻安装槽11之间，端盖3还开设有N个分别与N个连接孔相对应的第二通孔32，抗拉绳53依次穿过其中一端盖3的第二通孔32、绝缘座I的连接孔13和另一端盖3的第二通孔32，抗拉绳53的两端均设有直径大于第二通孔32的绳结，且抗拉绳53呈张紧状态。
[0034]绝缘座I的两端分别周向均匀开设有N个销孔14，每一销孔14位于相邻安装槽11之间，端盖3还开设有N个与N个销孔14相对应的第三通孔33，每一扭矩销54穿过第三通孔33与相对应的销孔14连接，扭矩销54与销孔14均过盈配合。优选地，销孔14为盲孔，第二通孔32为由外至内截面积逐渐缩小的锥形孔，抗拉绳53的绳结531直径大于第二通孔32的最小直径，且绳结531位于第二通孔32内。
[0035]抗拉绳53采用磁导率低的抗拉纤维制成，包括但不限于芳纶、超高分子两聚乙烯纤维等。抗拉绳53的具体安装方法为，首先将抗拉绳53的一端打第一个绳结531，抗拉绳53的另一端依次穿过其中一端盖的第二通孔32、绝缘座I的连接孔13、另一端盖的第二通孔32，抗拉绳53的另一端在靠近第二通孔32的地方打上第二个绳结531。将两个端盖3和调磁铁芯I预紧之后，在第二通孔32中填入固化树脂54，保持端盖3与绝缘座I之间的压紧状态，带固化树脂54完全固化后方可撤去抗拉绳53的预压紧。
[0036]为了减少涡流损耗，扭矩销54采用磁导率低、绝缘、高强度材料制成，这些材料包括但不限于陶瓷、玻璃、酚醛树脂(PF)等，扭矩销54的作用是提高端盖3与绝缘座I之间的最大传递扭矩。
[0037]本实用新型实施例的磁场调制结构可应用于磁性齿轮、磁场调制型电机或其他需要磁场调制的场合。
[0038]本实用新型还提出了一种磁性齿轮，包括上述的磁场调制结构。
[0039]本实用新型还提出了一种磁场调制型电机，包括上述的磁场调制结构。
[0040]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种磁场调制结构，其特征在于，包括绝缘座、N个调磁铁芯、2个端盖、2N个绝缘垫片和多个紧固件，其中， 所述绝缘座呈圆筒状； 所述N个调磁铁芯分别轴向安装于所述绝缘座，相邻两所述调磁铁芯间隔设置； 所述端盖与所述绝缘座的端部相匹配，所述两个端盖分别安装于所述绝缘座的两端； 每一所述绝缘垫片夹持于所述调磁铁芯与所述端盖之间，且每一所述调磁铁芯的两端分别安装一所述绝缘垫片； 所述紧固件连接每一所述端盖和所述绝缘座，所述紧固件用于传递所述端盖与所述调磁铁芯之间的转动力矩、以及提供所述调磁铁芯的压紧力。
2.根据权利要求1所述的磁场调制结构，其特征在于，所述调磁铁芯为多片硅钢片叠压形成的长条状结构，所述绝缘座的内壁设置有N个安装槽，所述安装槽的横截面与所述调磁铁芯相匹配，所述安装槽沿所述绝缘座的轴向设置，所述N个安装槽沿所述绝缘座的内壁周向均匀分布，所述N个调磁铁芯分别插装于所述N个安装槽中。
3.根据权利要求2所述的磁场调制结构，其特征在于，所述调磁铁芯的长度小于所述安装槽的长度，所述绝缘垫片的横截面与所述安装槽相匹配，每一所述安装槽分别嵌装有两个所述绝缘垫片且分别嵌装于所述调磁铁芯的两端，且所述绝缘垫片的厚度大于所述调磁铁芯端部到所述绝缘座端部的距离。
4.根据权利要求3所述的磁场调制结构，其特征在于，所述紧固件包括2N个螺钉，所述绝缘座的两端分别周向均匀开设有N个螺纹孔，且每一所述螺纹孔位于相邻两所述安装槽之间，所述端盖还开设有N个分别与所述N个螺纹孔相对应的第一通孔，所述N个螺钉分别穿过所述N个第一通孔与相对应的所述螺纹孔螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的磁场调制结构，其特征在于，所述紧固件还包括2N个绝缘套管，所述2N个绝缘套管分别位于所述螺钉头部与所述端盖之间。
6.根据权利要求3所述的磁场调制结构，其特征在于，所述紧固件包括N条抗拉绳和2N个扭矩销，所述绝缘座贯通开设有N个连接孔，所述N个连接孔周向均匀分布，且每一所述连接孔位于相邻所述安装槽之间，所述端盖还开设有N个分别与所述N个连接孔相对应的第二通孔，所述抗拉绳依次穿过其中一所述端盖的第二通孔、所述绝缘座的连接孔和另一所述端盖的第二通孔，所述抗拉绳的两端均设有直径大于所述第二通孔的绳结，且所述抗拉绳呈张紧状态； 所述绝缘座的两端分别周向均匀开设有N个销孔，每一所述销孔位于相邻所述安装槽之间，所述端盖还开设有N个分别与所述N个销孔相对应的第三通孔，每一所述扭矩销穿过所述第三通孔与相对应的销孔连接，所述扭矩销与所述销孔过盈配合。
7.根据权利要求6所述的磁场调制结构，其特征在于，所述销孔为盲孔，所述第二通孔为由外至内截面积逐渐缩小的锥形孔，所述抗拉绳的绳结直径大于所述第二通孔的最小直径，且所述绳结位于所述第二通孔内。
8.根据权利要求7所述的磁场调制结构，其特征在于，所述第二通孔内填充有固化树脂。
9.一种磁性齿轮,其特征在于,包括权利要求1-8任一项所述的磁场调制结构。
10.一种磁场调制型电机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的磁场调制结
bo it-, I,
【文档编号】H02K1/06GK203951275SQ201420191632
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】蹇林旎, 尉进, 石玉君 申请人:南方科技大学