磁齿轮组件及具有其的复合电机的制作方法

本发明涉及非接触式传递技术领域，具体而言，涉及一种磁齿轮组件及具有其的复合电机。

背景技术：

现有技术中，磁齿轮组件通常包括内转子、外转子和调磁环，内转子上的永磁体产生的磁场在调磁环的调制作用下，与外转子上的永磁体产生的磁场相匹配，从而实现稳定的非接触式的转矩传递的目的。现有的磁齿轮组件通常包括径向磁齿轮和轴向磁齿轮，但是，上述的磁齿轮组件的内转子、外转子和调磁环的极数是确定的，使得现有的磁齿轮组件的输出比是固定的，导致磁齿轮组件的调速范围受限。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种磁齿轮组件及具有其的复合电机，以解决现有技术中的磁齿轮组件的调速范围受限的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磁齿轮组件，包括调磁部、转子部和驱动部，其中，调磁部具有多个调磁段；转子部相对调磁部可移动地设置，转子部具有多个工作位置，每一个调磁段对应一个工作位置；驱动部与转子部连接，驱动部用于驱动转子部相对调磁部移动，以使当转子部从多个工作位置中的一个工作位置切换至另一个工作位置时磁齿轮组件的输出比不同。

进一步地，调磁部包括调磁环结构，调磁环结构具有第一容纳腔，转子部包括第一转子结构，第一转子结构设置在第一容纳腔内，第一转子结构的外周面上设置有磁性元件，第一转子结构在调磁环结构的轴向上可移动地设置，以使第一转子结构具有多个工作位置。

进一步地，转子部还包括第二转子结构，第二转子结构设置在调磁环结构的外周侧，第二转子结构包括多套绕组，多套绕组沿第二转子结构的径向间隔地设置，各套绕组产生的磁场的极对数不同，第二转子结构在调磁环结构的轴向上可移动地设置，以使第二转子结构具有多个工作位置；其中，多套绕组与多个调磁段一一对应，当第一转子结构和第二转子结构移动至同一个工作位置时，调磁段的极数等于第一转子结构的极对数和第二转子结构的极对数之和。

进一步地，调磁环结构包括支撑筒和调磁环，其中，支撑筒具有第一容纳腔，第一容纳腔的腔壁面上形成有多个安装部，各安装部包括多个连通口，多个连通口沿支撑筒的周向间隔设置，多个安装部沿支撑筒的轴向间隔地设置；调磁环设置在第一容纳腔内，调磁环为多个，多个调磁环与多圈连通口一一对应地设置，以形成多个调磁段，各调磁环的外周侧均设置有调磁块，调磁块伸入连通口设置。

进一步地，调磁环结构还包括第一端盖和第二端盖，其中，第一端盖盖设在支撑筒的轴向第一端的筒口位置处；第二端盖盖设在支撑筒的轴向第二端的筒口位置处。

进一步地，磁齿轮组件还包括支撑轴，支撑轴设置在第一容纳腔内，并与支撑筒同轴设置，支撑轴的第一端与第一端盖连接，支撑轴的第二端与第二端盖连接，支撑轴包括驱动段，第一转子结构设置在驱动段的外周侧。

进一步地，驱动部包括第一驱动部，第一驱动部设置在靠近支撑轴的第一端的轴段位置处，第一驱动部具有第一驱动端，第一驱动端用于与驱动段的第一端驱动连接，以驱动第一转子结构沿支撑轴的轴向移动至工作位置处。

进一步地，驱动部还包括第二驱动部，第二驱动部设置在靠近支撑轴的第二端的轴段位置处，第二驱动部具有第二驱动端，第二驱动端用于与驱动段的第二端驱动连接，以驱动第一转子结构沿支撑轴的轴向移动至工作位置处。

进一步地，磁齿轮组件还包括防护筒、第三端盖和第四端盖，其中，防护筒罩设在部分调磁环结构的外周侧，防护筒具有第二容纳腔，第二转子结构设置在第二容纳腔内；第三端盖盖设在防护筒的轴向第一端的筒口位置处；第四端盖盖设在防护筒的轴向第二端的筒口位置处。

进一步地，驱动部还包括驱动组，驱动组设置在第二容纳腔内，驱动组包括第一驱动单元和第二驱动单元，第一驱动单元的第一端与第三端盖连接，第一驱动单元的第二端与第二转子结构的轴向一侧驱动连接，以驱动第二转子结构沿支撑轴的轴向移动至不同的调磁段位置处；第二驱动单元的第一端与第四端盖连接，第二驱动单元的第二端与第二转子结构的轴向另一侧驱动连接，以驱动第二转子结构沿支撑轴的轴向移动至不同的调磁段位置处。

进一步地，驱动组为多组，多组驱动组沿第二转子结构的周向相间隔地设置。

进一步地，支撑轴的第一端具有第一容纳槽，第一驱动部设置在第一容纳槽内；支撑轴的第二端具有第二容纳槽，第二驱动部设置在第二容纳槽内。

进一步地，第一容纳槽的槽壁面设置有滚珠；和/或，第二容纳槽的槽壁面设置有滚珠。

根据本发明的另一方面，提供了一种复合电机，复合电机包括磁齿轮组件，磁齿轮组件为上述的磁齿轮组件。

应用本发明的技术方案，通过将磁齿轮组件的调磁部设置成包括多个调磁段的结构形式，并将转子部设置成相对调磁部可移动的结构形式，这样，在对磁齿轮组件的输出比进行调节时，驱动部驱动转子部相对调磁部移动，从而确保当转子部从多个工作位置中的一个工作位置切换至另一个工作位置时，磁齿轮组件的输出比不同，进而提升了磁齿轮组件的调速范围，有利于提升磁齿轮组件的实用性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种可选实施例的磁齿轮组件的剖视结构示意图；

图2示出了图1中的磁齿轮组件的调磁环结构的分解结构示意图；

图3示出了图1中的磁齿轮组件的第二转子结构的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、调磁环结构；11、第一容纳腔；111、连通口；12、调磁段；13、支撑筒；14、调磁环；141、调磁块；15、第一端盖；151、伸出端；16、第二端盖；20、第一转子结构；21、磁性元件；30、第二转子结构；31、绕组；40、支撑轴；41、驱动段；42、第一容纳槽；43、第二容纳槽；50、第一驱动部；51、第一驱动端；60、第二驱动部；61、第二驱动端；70、防护筒；71、第二容纳腔；80、第三端盖；90、第四端盖；100、驱动组；110、第一驱动单元；120、第二驱动单元；200、滚珠。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中的磁齿轮组件的调速范围受限的问题，本发明提供了一种磁齿轮组件和复合电机，复合电机包括磁齿轮组件，磁齿轮组件为上述和下述的磁齿轮组件。

如图1所示，磁齿轮组件包括调磁部、转子部和驱动部，其中，调磁部具有多个调磁段12；转子部相对调磁部可移动地设置，转子部具有多个工作位置，每一个调磁段对应一个工作位置；驱动部与转子部连接，驱动部用于驱动转子部相对调磁部移动，以使当转子部从多个工作位置中的一个工作位置切换至另一个工作位置时磁齿轮组件的输出比不同。

通过将磁齿轮组件的调磁部设置成包括多个调磁段12的结构形式，并将转子部设置成相对调磁部可移动的结构形式，这样，在对磁齿轮组件的输出比进行调节时，驱动部驱动转子部相对调磁部移动，从而确保当转子部从多个工作位置中的一个工作位置切换至另一个工作位置时，磁齿轮组件的输出比不同，进而提升了磁齿轮组件的调速范围，有利于提升磁齿轮组件的实用性。

如图1和图2所示，调磁部包括调磁环结构10，调磁环结构10具有第一容纳腔11，转子部包括第一转子结构20，第一转子结构20设置在第一容纳腔11内，第一转子结构20的外周面上设置有磁性元件21，第一转子结构20在调磁环结构10的轴向上可移动地设置，以使第一转子结构20具有多个工作位置。

如图1所示，转子部还包括第二转子结构30，第二转子结构30设置在调磁环结构10的外周侧，第二转子结构30包括多套绕组31，多套绕组31沿第二转子结构30的径向间隔地设置，各套绕组31产生的磁场的极对数不同，第二转子结构30在调磁环结构10的轴向上可移动地设置，以使第二转子结构30具有多个工作位置；其中，多套绕组31与多个调磁段12一一对应，当第一转子结构20和第二转子结构30移动至同一个工作位置时，调磁段12的极数等于第一转子结构20的极对数和第二转子结构30的极对数之和。这样，通过将磁齿轮组件的调磁环结构10设置成包括多个调磁段12的结构形式，并将第一转子结构20和第二转子结构30均设置成可沿调磁环结构10的轴向移动的结构形式，在对磁齿轮组件的输出比进行调节时，只需要将第一转子结构20和第二转子结构30均移动到同一个调磁段12位置处，由于第二转子结构30包括与多个调磁段12一一对应的多套绕组31，确保第一转子结构20和第二转子结构30每移动到一个调磁段12位置处时，均能够保证位于该位置处的调磁段12的极数等于第一转子结构20的极对数和第二转子结构30的极对数之和，从而确保磁齿轮组件能够输出与该位置处的调磁段12的极数相对应的输出比，进而提升磁齿轮组件的调速范围，有利于提升磁齿轮组件的实用性。

需要说明的是，在本申请中，磁齿轮组件的调磁环结构10的各调磁段12的极数不同。

如图1所示，磁齿轮组件的调磁环结构10包括两个调磁段12，且两个调磁段12的极数不同。

需要说明的是，在本申请中，第二转子结构30的各套绕组31中单独通入直流电，通入直流电的绕组31能够产生对应极对数的磁场，由于各套绕组31的数量不同，从而确保各套绕组31产生的磁场的极对数不同。

如图1和图2所示，调磁环结构10包括支撑筒13和调磁环14，其中，支撑筒13具有第一容纳腔11，第一容纳腔11的腔壁面上形成有多个安装部，各安装部包括多个连通口111，多个连通口111沿支撑筒13的周向间隔设置，多个安装部沿支撑筒13的轴向间隔地设置；调磁环14设置在第一容纳腔11内，调磁环14为多个，多个调磁环14与多圈连通口111一一对应地设置，以形成多个调磁段12，各调磁环14的外周侧均设置有调磁块141，调磁块141伸入连通口111设置。这样，支撑筒13起到对调磁环14的支撑作用，确保调磁环14的安装可靠性。

如图1和图2所示，调磁环结构10还包括第一端盖15和第二端盖16，其中，第一端盖15盖设在支撑筒13的轴向第一端的筒口位置处；第二端盖16盖设在支撑筒13的轴向第二端的筒口位置处。这样，第一端盖15和第二端盖16起到对调磁环14的轴向固定作用，防止调磁环14的轴向运动。

可选地，第一端盖15和第二端盖16均通过螺钉与支撑筒13连接。这样，确保第一端盖15和第二端盖16的安装可靠性，从而确保第一端盖15和第二端盖16对调磁环14的轴向固定的可靠性，从而确保调磁环结构10的整体结构强度。

如图1所示，磁齿轮组件还包括支撑轴40，支撑轴40设置在第一容纳腔11内，并与支撑筒13同轴设置，支撑轴40的第一端与第一端盖15连接，支撑轴40的第二端与第二端盖16连接，支撑轴40包括驱动段41，第一转子结构20设置在驱动段41的外周侧。这样，支撑轴40起到对第一转子结构20的支撑作用，还能够确保第一转子结构20的转动可靠性。

需要说明的是，在本申请中，第一转子结构20与驱动段41位过盈配合，确保磁齿轮组件运行过程中，第一转子结构20和驱动段41不会发生相对转动。

如图1所示，驱动部包括第一驱动部50，第一驱动部50设置在靠近支撑轴40的第一端的轴段位置处，第一驱动部50具有第一驱动端51，第一驱动端51用于与驱动段41的第一端驱动连接，以驱动第一转子结构20沿支撑轴40的轴向移动至工作位置处。这样，确保第一转子结构20的移动可靠性。

如图1所示，驱动部还包括第二驱动部60，第二驱动部60设置在靠近支撑轴40的第二端的轴段位置处，第二驱动部60具有第二驱动端61，第二驱动端61用于与驱动段41的第二端驱动连接，以驱动第一转子结构20沿支撑轴40的轴向移动至工作位置处。这样，在图1中，以第一转子结构20从左边的调磁段12向右移动至右边的调磁段12为例，第一驱动部50的第一驱动端51为驱动段41提供向右移动的推力，与此同时，第二驱动部60的第二驱动端61为驱动段41提供向右移动的拉力，从而确保与驱动段41连接的第一转子结构20能够顺利平稳地向右移动至右边的调磁段12位置处。

需要说明的是，在本申请中，第一驱动部50和第二驱动部60同轴设置，且第一驱动部50和第二驱动部60相对设置在驱动段41的轴向两端，

当然，在第一转子结构20从右边的调磁段12向左移动至左边的调磁段12的过程中，第一驱动部50的第一驱动端51为驱动段41提供向左移动的拉力，与此同时，第二驱动部60的第二驱动端61为驱动段41提供向左移动的推力，从而确保与驱动段41连接的第一转子结构20能够顺利平稳地向左移动至左边的调磁段12位置处。

如图1所示，磁齿轮组件还包括防护筒70、第三端盖80和第四端盖90，其中，防护筒70罩设在部分调磁环结构10的外周侧，防护筒70具有第二容纳腔71，第二转子结构30设置在第二容纳腔71内；第三端盖80盖设在防护筒70的轴向第一端的筒口位置处；第四端盖90盖设在防护筒70的轴向第二端的筒口位置处。这样，防护筒70起到对调磁环结构10的防护作用，避免调磁环结构10与外界其他部件产生磕碰；此外，第三端盖80和第四端盖90起到对调磁环结构10的轴向限位的作用，避免调磁环结构10出现轴向移动，从而确保调磁环结构10的安装可靠性。

如图1所示，第一端盖15具有伸出端151，且伸出端151穿过第三端盖80设置。

如图1所示，驱动部还包括驱动组100，其中，驱动组100设置在第二容纳腔71内，驱动组100包括第一驱动单元110和第二驱动单元120，第一驱动单元110的第一端与第三端盖80连接，第一驱动单元110的第二端与第二转子结构30的轴向一侧驱动连接，以驱动第二转子结构30沿支撑轴40的轴向移动至不同的调磁段12位置处；第二驱动单元120的第一端与第四端盖90连接，第二驱动单元120的第二端与第二转子结构30的轴向另一侧驱动连接，以驱动第二转子结构30沿支撑轴40的轴向移动至不同的调磁段12位置处。这样，确保第二转子结构30的轴向移动的可靠性，在图1中，以第二转子结构30从左边的调磁段12向右移动至右边的调磁段12为例，第一驱动单元110为第二转子结构30提供向右移动的推力，第二驱动单元120为第二转子结构30提供向右移动的拉力，从而确保第二转子结构30能够顺利平稳地向右移动至右边的调磁段12位置处。

当然，在第二转子结构30从右边的调磁段12向左移动至左边的调磁段12的过程中，第一驱动单元110为第二转子结构30提供向左移动的拉力，第二驱动单元120为第二转子结构30提供向左移动的推力，从而确保第二转子结构30能够顺利平稳地向左移动至左边的调磁段12位置处。

可选地，驱动组100为多组，多组驱动组100沿第二转子结构30的周向相间隔地设置。这样，多组驱动组100共同作用，确保第二转子结构30的轴向的移动平稳性，避免因第二转子结构30受力不均匀而在轴向移动过程中出现晃动现象，还能够确保第二转子结构30的轴向运行可靠性。

优选地，驱动组100为3组，3组驱动组100沿第二转子结构30的周向等间隔地设置。

如图1所示，支撑轴40的第一端具有第一容纳槽42，第一驱动部50设置在第一容纳槽42内；支撑轴40的第二端具有第二容纳槽43，第二驱动部60设置在第二容纳槽43内。这样，确保第一驱动部50和第二驱动部60的安装可靠性，此外，第一容纳槽42起到了对第一驱动部50的保护作用，第二容纳槽43起到了对第二驱动部60的保护作用。

如图1所示，第一容纳槽42的槽壁面设置有滚珠200。这样，使得驱动段41的第一端的外周面与滚珠200的外表面接触，确保驱动段41的第一端的外周面与支撑轴40的第一容纳槽42的槽壁面为滚动接触，从而确保两者之间的摩擦为滚动摩擦，进而确保驱动段41的使用寿命，避免驱动段41长期使用被磨损。

如图1所示，第二容纳槽43的槽壁面设置有滚珠200。这样，使得驱动段41的第二端的外周面与滚珠200的外表面接触，确保驱动段41的第二端的外周面与支撑轴40的第二容纳槽43的槽壁面为滚动接触，从而确保两者之间的摩擦为滚动摩擦，进而确保驱动段41的使用寿命，避免驱动段41长期使用被磨损。

可选地，第一驱动部50为第一气缸，第二驱动部60为第二气缸。

可选地，调磁环结构10包括n个调磁段12，则磁齿轮组件能够输出n种输出比，第一转子结构20的极对数为p1，调磁环结构10的n个调磁段12的极数分别为ni/p1(i＝1、2、3...)，第二转子结构30包括n套绕组31，各套绕组31通电后产生的极对数分别为ni/p1-p1(i＝1、2、3...)。

可选地，n套绕组31径向排列，且每套绕组31沿第二转子结构30的周向均匀分布。这样，确保每套绕组31通电后产生的磁场的对称性。

优选地，取n＝2，则，本申请提供的磁齿轮组件能够输出2种输出比，调磁环结构10包括2个调磁段12，调磁环结构10包括2个调磁段12的极数分别为n1/p1和n2/p1，如图3所示，第二转子结构30包括2套绕组31，各套绕组31通电后产生的极对数分别为n1/p1-p1和n2/p1-p1。

具体而言，在本申请中，第一转子结构20的极对数为p1为2，调磁环结构10的2个调磁段12的极数分别为23和25，第二转子结构30包括2套绕组31，2套绕组31分别产生的磁场的极对数为21和23，磁齿轮组件的输出比分别为11.5和12.5。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。