磁齿轮装置的制作方法

本发明涉及磁齿轮技术领域，更具体地，涉及一种具有调磁环的磁齿轮装置。

背景技术：

永磁变速机是传动领域的理想选择，其主动轮和从动轮没有物理接触，利用永磁体磁场间的作用力进行传动，可实现高性能、高可靠动力和运动的传递。永磁变速机包括三个主要部件：内磁环、外磁环和调磁环，将其中一个部件固定，其余两个部件作为动子，以实现速度和动力的变比功能。

技术实现要素：

本申请是基于发明人对以下技术问题和事实的发现和研究做出的：

文献cn101841280b披露了一种应用鼠笼式调磁装置的同心磁力齿轮，该同心磁力齿轮包括内部永磁结构、中部调磁结构和外部永磁结构，中部调磁结构处于内部永磁结构和外部永磁结构之间，其中中部调磁结构采用非导磁材料制成支撑结构，并在支撑结构上固定数量为r的由软磁材料制成的调磁铁块，以形成鼠笼式结构。

上述文献披露的同心磁力齿轮存在以下问题：中部调磁结构作为定子，对于承载能力以及强度和刚度要求不高，仅满足调磁性能即可。而将中部调磁结构用作转子使用时，中部调磁结构在运行过程中容易产生变形。

然而，由于中部调磁结构用作转子时，需要传递扭矩，对承载能力以及强度和刚度具有较高的要求，现有技术中由于设计和加工工艺等的问题，调磁结构无法保证承载能力以及强度和高度，运行过程中容易产生变形，致使调磁结构作为动力传动结构的运行形式难以实现。

为此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。本发明提出了一种磁齿轮装置,该磁齿轮装置的调磁环具有足够的承载能力以及强度和刚度，不易达变形，利于将调磁环作为动力传动结构使用，以提高磁齿轮装置的性能和传动效率。

根据本发明的实施例的磁齿轮装置包括外磁环、内磁环和调磁环，所述外磁环套在所述内磁环上且与所述内磁环间隔开，所述调磁环设在所述外磁环和所述内磁环之间且与所述内磁环和所述外磁环间隔开，所述调磁环包括：非导磁的环体，所述环体具有第一端环、第二端环和多个隔条，所述隔条具有第一端和第二端，所述隔条的第一端与所述第一端环相连，且所述隔条与所述第一端环一体形成，所述隔条的第二端与所述第二端环可拆卸地相连，多个所述隔条沿所述环体的周向间隔布置，相邻隔条之间形成安装槽，在所述环体的径向截面上，所述安装槽在所述环体的径向上具有第一端部、第二端部和位于所述第一端部与所述第二端部之间的中间段，其中所述中间段的至少一部分在所述环体的周向上的尺寸大于所述第一端部在所述环体的周向上的尺寸和所述第二端部在所述环体的周向上的尺寸；多个导磁块，所述导磁块的横截面轮廓与所述安装槽在所述环体的径向截面上的轮廓适配，所述导磁块安装在所述安装槽内。

根据本发明实施例的磁齿轮装置，设在内磁环和外磁环之间的调磁环包括非导磁的环体和多个嵌入环体内的导磁块，以在内磁环和外磁环之间进行调磁。通过将环体上的安装槽设计成在环体的径向截面即环体的横截面上，安装槽在周向上尺寸为中间大且两端小的结构，且将导磁块的形状尺寸与安装槽的形状尺寸相适配；由于第二端环与隔条的第二端可拆卸地相连，在导磁块与环体安装过程中，第二端环可从隔条上卸下，并将导磁块从环体的第二端沿环体的轴向插入安装槽内，导磁块安装完成后再将第二端环与隔条相连，由此实现导磁块和环体的装配，且导磁块能够更可靠地紧固在相邻隔条之间的安装槽内，以使调磁环具有足够的承载能力以及强度和刚度，不易变形，利于将其作为动力传动结构使用，能够满足高扭矩的传动需求，从而提高磁齿轮装置的性能和传动效率。

在一些实施例中，所述外磁环为定子，所述内磁环为高速转子，所述调磁环为低速转子，且所述内磁环和所述调磁环的转动方向相同。

在一些实施例中，所述调磁环、所述内磁环和所述外磁环同轴布置。

在一些实施例中，在所述环体的径向截面上，所述安装槽在所述环体的周向上的尺寸从所述安装槽的中心位置朝向所述第一端部和所述第二端部逐渐减小。

在一些实施例中，在所述环体的径向截面上，所述安装槽的两侧壁均为弧形。

在一些实施例中，在所述环体的径向截面上，所述安装槽呈大体十字型。

在一些实施例中，所述导磁块由多个软磁材料片叠置而成，相邻软磁材料片之间通过非导电粘结剂层彼此粘结和隔离。

在一些实施例中，所述软磁材料片为铁片、低碳钢片、铁硅系合金片、铁铝系合金片、铁硅铝系合金片、镍铁系合金片、铁钴系合金片、软磁铁氧体片、非晶态软磁合金片或超微晶软磁合金片。

在一些实施例中，所述软磁材料片为非晶态软磁合金片，所述环体为非磁性金属环体、非磁性合金环体、玻璃钢环体、玻璃纤维环体、陶瓷环体、碳纤维环体或树脂材料环体。

在一些实施例中，多个所述安装槽沿所述环体的周向均匀间隔布置。

附图说明

图1是根据本发明实施例的磁齿轮装置的截面示意图。

图2是图1的局部放大示意图。

图3是根据本发明实施例的磁齿轮装置的调磁环的结构示意图。

图4是根据本发明实施例的磁齿轮装置的第一端环和隔条的结构示意图。

图5是根据本发明实施例的磁齿轮装置的安装槽的局部径向截面示意图。

图6是根据本发明实施例的磁齿轮装置的导磁块的结构示意图。

图7是根据本发明实施例的磁齿轮装置的导磁块的横截面示意图。

图8是根据本发明实施例的磁齿轮装置的导磁块的纵截面示意图。

图9是根据本发明实施例的磁齿轮装置的第二端环的结构示意图。

附图标记：

外磁环100，内磁环200，调磁环300，环体1，第一端环11，第二端环12，隔条13，安装槽14，第一端部141，第二端部142，中间段143，导磁块2。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面描述根据本发明实施例的磁齿轮装置。

如图1-2所示，根据本发明实施例的磁齿轮装置包括外磁环100、内磁环200和调磁环300，其中外磁环100套在内磁环200上，且外磁环100与内磁环200间隔开，调磁环300设在外磁环100和内磁环200之间，且调磁环300与内磁环200和外磁环间隔开。换言之，外磁环100套设调磁环300，调磁环300套设内磁环200，且外磁环100与调磁环300之间沿磁齿轮装置的径向间隔开，内磁环200与调磁环300之间沿磁齿轮装置的径向间隔开。具体地，外磁环100、调磁环300和内磁环300同轴布置。

如图3-9所示，调磁环300包括非导磁的环体1和多个导磁块2。环体1具有第一端环11、第二端环12和多个隔条13，隔条13具有第一端(图3、4所示的隔条13的右端)和第二端(图3、4所示的隔条13的左端)，隔条13的第一端(图3、4所示的隔条13的右端)与第一端环11相连，且隔条13与第一端环11一体形成，隔条13的第二端(图3、4所示的隔条13的左端)与第二端环12可拆卸地相连。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

换言之，如图3、4所示，第一端环11和第二端环12在左右方向上彼此间隔开且彼此相对，隔条13设在第一端环11和第二端环12之间，且隔条13的右端与第一端环11的左端面相连，隔条13的左端与第二端环12的右端面相连，其中隔条13与第一端环11为一体结构，与第二端环11可拆卸地相连，如图3、9所示，即第二端环11可安装在隔条13上，也可从隔条13上卸下。

多个隔条13沿环体11的周向间隔布置，相邻隔条13之间形成安装槽14。换言之，多个隔条13沿第一端环11或第二端环12的周向间隔布置，每相邻两个隔条之间形成一个安装槽14，则安装槽14具有多个，多个安装槽14沿第一端环11或第二端环12的周向间隔布置，且相邻安装槽14由隔条13隔开。具体地，多个隔条13沿环体1的周向均匀间隔布置。换言之，相邻隔条13之间的距离相同，即多个安装槽14在环体1的周向上的尺寸相同。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图4-5所示，在环体1的径向截面(环体1的横截面)上，安装槽14在环体1的径向上具有第一端部141、第二端部142和位于第一端部141与第二端部142之间的中间段143，其中安装槽14的中间段143的至少一部分在环体1的周向上的尺寸大于第一端部141在环体1的周向上的尺寸和第二端部142在环体1的周向上的尺寸。换言之，在环体1的横截面上，安装槽14在环体1的周向上的尺寸为中间大，两端小，其中中间并不限定为安装槽14的中心位置。

这里，需要理解的是，第一端部141和第二端部142均作广义理解，第一端部141并不局限于安装槽14在环体1的径向上的第一端面，还可以为从安装槽14的第一端面沿环体1的径向朝向第二端部延伸一段距离；第二端部142并不局限于安装槽14在环体1的径向上的第二端面，还可以为从安装槽14的第二端面沿环体1的径向朝向第一端部延伸一段距离。

而且，中间段143应该理解为第一端部141和第二端部142之间的区域，且“中间”并不限定为安装槽14的中心位置，由此，中间段143并不限定为包括安装槽14的中间位置，也不限定为中间段143在径向上的长度相对于安装槽14的中心位置对称。

导磁块2的横截面轮廓与安装槽14在环体1的径向截面上的轮廓适配，导磁块2安装在安装槽14内。换言之，导磁块2的形状和尺寸与安装槽14的形状和尺寸一致，如图6、7所示，导磁块2在环体1的径向上具有两端部和位于两端部之间的中间段，其中中间段的至少一部分在环体1的周向上的尺寸大于两端部在环体1的周向上的尺寸，即导磁块2在环体1的径向上的尺寸为中间大、两端大，以与安装槽14的形状尺寸相适应，从而防止导磁块2从安装槽14内脱落。这里，需要理解的是，多个导磁块2一一对应地安装在多个安装槽14，即每个安装槽14内安装有一个导磁块2。

可以理解的是，根据本发明实施例的磁齿轮装置，调磁环300设在外磁环100和内磁环200之间，可切割外磁环100和内磁环200之间的磁力线，以起到调磁的作用，从而实现速度和动力的变比功能。

根据本发明实施例的磁齿轮装置，通过调磁环300包括非导磁的环体1和多个嵌入环体1内的导磁块2，应用在磁齿轮中进行调磁。通过将环体1上的安装槽14设计成在环体1的径向截面即环体1的横截面上，安装槽14在周向上尺寸为中间大且两端小的结构，且将导磁块2的形状尺寸与安装槽14的形状尺寸相适配；由于第二端环12与隔条13的第二端可拆卸地相连，在导磁块2与环体1安装过程中，第二端环12可从隔条13上卸下，并将导磁块2从环体1的第二端沿环体1的轴向插入安装槽14内，导磁块2安装完成后再将第二端环12与隔条13相连，由此实现导磁块2和环体1的装配，且导磁块2能够更可靠地紧固在相邻隔条13之间的安装槽14内。由此调磁环300的制造和装配相对简单，且调磁环300具有足够的承载能力以及强度和刚度，不易变形，利于将其作为动力传动结构使用，能够满足高扭矩的传动需求，能够提高磁齿轮装置的性能和传动效率。

在一些实施例中，外磁环100为定子，内磁环200为高速动子，调磁环300为低速转子，且内磁环200和调磁环300的转动方向相同。换言之，外磁环100固定，内磁环200和调磁环300作为转子，内磁环200和调磁环300的转动方向相同，从而实现速度和动力的变比功能，由此通过将调磁环300作为动力传动端口，能够获得更大的传动比和推力，从而提高磁齿轮装置的传动效率。

可以理解的是，根据本发明实施例的磁齿轮装置使用时，通过电机带动内磁环200的传动轴转动并带动内磁环200转动，进而内磁环200的转动使得调磁环300切割外磁环100和内磁环200之间的磁力线，进而产生旋转的磁场带动调磁环300转动且该转动通过传动轴输出，使得电机输出的动能通过内磁环200的传动轴传递给调磁环300的传动轴，从而构成无接触的磁齿轮传动。

在一些可选地实施例中，如图5所示，在环体1的径向截面上，安装槽14在环体1的周向上的尺寸从安装槽14的中心位置朝向第一端部141(图5所示的上端部)和第二端部142(图5所示的下端部)逐渐减小。换言之，在环体1的横截面上，安装槽14在环体1的轴向上的尺寸，安装槽14的中心位置最大，且向上和向下分别逐渐减小。

进一步地，在环体1的径向截面上，安装槽14的两侧壁均为弧形。换言之，安装槽14从安装槽14的中心位置向上和向下分别弧形过渡，且安装槽14的两侧壁外凸，即相邻两个隔条13相对的侧面内凹。

可以理解的是，为与该实施例中的安装槽14的径向截面的轮廓适配，在导磁块2的横截面上，如图7所示，导磁块2在左右方向上的长度从导磁块2的中心位置向上和向下逐渐减小，且导磁块2的左侧面和右侧面均为弧形。

在另一些可选地实施例中，在环体1的径向截面上，安装槽14呈大体十字型。可以理解的是，安装槽14在环体1的径向截面的形状并不限于此，只要满足在环体1的周向上的尺寸，中间段143的至少一部分大于第一端部141和第二端部142即可。

在一些实施例中，如图8所示，导磁块2由多个软磁材料片21叠置而成，相邻软磁材料片21之间通过非导电粘结剂层22彼此粘结和隔离。换言之，导磁块2包括多个软磁材料片21和多个非导电粘结剂层22，且软磁材料片21和非导电粘结剂层22一一交替布置且彼此叠加在一起，即导磁块2在制作过程中，按照软磁材料片21、非导电粘合剂层22、软磁材料片21、非导电粘合剂层22……的排布方式将其软磁材料片21和非导电粘合剂层22叠加在一起以制成导磁块2。

根据本发明实施例的调磁环，通过采用软磁材料和非导电粘合剂制成导磁块2，能够提高导磁块2的导磁性能，从而采用高性能导磁材料代替现有的铁芯材料，能够减少损耗，提高性能和传动效率。由此将调磁环设置成具有高性能导磁材料的导磁块的镶嵌式结构，能够降低调磁环的涡流损耗，降低了变速机箱体内的温度，提高永磁变速机的效率。而且，通过非导电粘结剂层22将相邻两个软磁材料片21粘结在一起的同时能够将相邻两个软磁材料片21隔离开，以使磁场形成在每个软磁材料片21内，降低涡流损耗和磁滞损耗等铁损，减少发热，提高调磁性能。

进一步地，软磁材料片21为铁片、低碳钢片、铁硅系合金片、铁铝系合金片、铁硅铝系合金片、镍铁系合金片、铁钴系合金片、软磁铁氧体片、非晶态软磁合金片或超微晶软磁合金片。换言之，软磁材料可以为铁、低碳钢、铁硅系合金、铁铝系合金、铁硅铝系合金、镍铁系合金、铁钴系合金、软磁铁氧体、非晶态软磁合金或超微晶软磁合金等等。可以理解的是，本发明并不限于此。

在一些具体地实施例中，软磁材料片21为非晶态软磁合金片。换言之，在该实施例中，软磁材料为非晶态软磁合金。可以理解的是，本发明并不限于此。

进一步地，非晶态软磁合金片的厚度为0.025mm。换言之，每个非晶态软磁合金片在导磁块2的纵向上即环体1的轴向上的长度为0.025mm。

在一些实施例中，环体1为非磁性金属环体、非磁性合金环体、玻璃钢环体、玻璃纤维环体、陶瓷环体、碳纤维环体或树脂材料环体。换言之，环体1的材料可以为非磁性金属、非磁性合金、玻璃钢、玻璃纤维、陶瓷、碳纤维或树脂材料等等，本发明并不限于此，例如环体1的材料还可以为非导磁非导电的材料，例如塑料、高分子材料或复合材料等。

可以理解的是，通过采用上述高强度非导磁材料将隔条13和第一端环11一体形成，能够进一步保证调磁环的整体刚度和强度，从而使得调磁环可用于永磁变速机的承载和动力传动。在变速机相同功率参数下，将调磁环作为动力传动端口使用，能够获得最大的传动比和推力。

在一些具体地实施例中，环体1为钛合金环体。换言之，环体1由钛合金制成。可以理解的是，本发明并不限于此。

下面参考附图1-9描述根据本发明具体实施例的磁齿轮装置。

如图1-9所示，根据本发明实施例的磁齿轮装置包括外磁环100、内磁环200和调磁环300，其中外磁环100套在内磁环200上，且外磁环100与内磁环200间隔开，调磁环300设在外磁环100和内磁环200之间，且调磁环300与内磁环200和外磁环间隔开，外磁环100、调磁环300和内磁环300同轴布置，且外磁环100为定子，内磁环200为高速动子，调磁环300为低速转子，且内磁环200和调磁环300的转动方向相同。

其中调磁环300包括非导磁的环体1和多个导磁块2。其中环体1由钛合金制成。导磁块2由多个软磁材料片21叠置而成，相邻软磁材料片21之间通过非导电粘结剂层22彼此粘结和隔离，其中软磁材料片21为非晶态软磁合金片。

环体1具有第一端环11、第二端环12和多个隔条13，第一端环11和第二端环12在左右方向上彼此间隔开且彼此相对，隔条13设在第一端环11和第二端环12之间，且隔条13的右端与第一端环11的左端面相连，隔条13的左端与第二端环12的右端面相连，其中隔条13与第一端环11为一体结构，与第二端环11可拆卸地相连。

多个隔条13沿环体11的周向均匀间隔布置，相邻隔条13之间形成安装槽14。

在环体1的径向截面(环体1的横截面)上，安装槽14在环体1的径向上具有第一端部141和第二端部142和位于第一端部141与第二端部142之间的中间段143，中间段143上具有安装槽14的中心位置，且安装槽14在环体1的周向上的尺寸从安装槽14的中心位置朝向第一端部141和第二端部142逐渐减小，安装槽14的两侧壁均为弧形。

导磁块2的横截面上的形状和尺寸与安装槽14的形状和尺寸一致，如图7所示，导磁块2在环体1的径向上具有两端部，其中在环体1的横截面上，导磁块2在环体1的周向上的尺寸从导磁块2的中间位置朝向导磁块2的两端部逐渐减小，即导磁块2在环体1的径向上的尺寸为中间大、两端大，以与安装槽14的形状尺寸相适应。多个导磁块2一一对应地安装在多个安装槽14，即每个安装槽14内安装有一个导磁块2。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。