调磁环采用斜槽结构减小转矩脉动的磁齿轮的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于非接触式变速驱动的磁齿轮，属于变速传动技术领域。
【背景技术】
[0002]磁齿轮利用磁场耦合作用进行转矩的传递，是一种非接触式变速传动装置，不存在噪声、震动、摩擦损耗以及润滑等问题，而且能够实现输入与输出之间的物理隔离，还具备过载自保护能力，安全可靠性较高。近年来，随着高性能钕铁硼永磁材料的发展，新型磁齿轮拓扑结构的研宄受到了越来越多的关注。
[0003]转矩传递能力和转矩传递稳定性是评价磁齿轮性能的两个重要指标，相较于传统转换型磁齿轮，基于磁场调制原理工作的场调制型磁齿轮具有较高的转矩传递能力，是目前磁齿轮领域的研宄热点。场调制型磁齿轮一般由高速转子、低速转子和调磁环构成，由于调磁环由等距间隔排列的导磁块构成，所以磁路磁导不均匀，而且高速转子的永磁体极对数较少，导致高速转子的转矩脉动较大，存在磁齿轮转矩传递不稳定的现象。此外，与采用同轴结构的场调制型磁齿轮相比，采用轴向结构的场调制型磁齿轮在加工方便性和机械可靠性方面具有较大优势。因此，对具有机械可靠性高、转矩传递能力大、转矩脉动小、传动稳定性好的磁齿轮拓扑结构的研宄具有重要的理论意义和实用工程价值。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明为了解决现有场调制型磁齿轮存在的转矩脉动大、传动稳定性差的问题，提供了一种调磁环采用斜槽结构的磁齿轮拓扑结构。
[0005]技术方案:本发明的磁齿轮，包括调磁环、低速转子、高速转子和外壳；所述低速转子为环形结构，包括低速转子铁芯和辐条式嵌入低速转子铁芯的低速转子永磁体；所述高速转子为环形结构，包括高速转子铁芯和斜插式嵌入高速转子铁芯的高速转子永磁体；所述低速转子和高速转子沿轴向同轴排列，之间设有间隙，且二者外径相同；所述调磁环采用斜槽结构，是由沿轴向倾斜的导磁块沿圆周方向等距间隔排列组成的环形部件，同轴心地固定安装在低速转子和高速转子的外部，调磁环的两侧端面分别与低速转子和高速转子的外侧端面对齐；所述外壳为铝制环形部件，紧密包围在调磁环外部，用于固定调磁环；所述调磁环与低速转子、高速转子的外表面之间设有气隙。
[0006]本发明中，所述低速转子永磁体和高速转子永磁体分别沿与各自嵌入方向相垂直的方向充磁，且相邻永磁体充磁方向相反，构成聚磁式N-S磁极结构。
[0007]本发明中，所述低速转子永磁体的极对数P1、调磁环导磁块的个数Ns、高速转子永磁体的极对数Ph满足以下关系:N s= P X+Ph,能够实现的齿轮变速传动比4为:G r= P 1:Ph。
[0008]本发明中，所述调磁环的轴向长度Ls、低速转子的轴向长度L1、高速转子的轴向长度Lh、低速转子与高速转子之间的轴向间隙距离Lg之间满足以下关系:L s= L i+Lg+Lh。
[0009]本发明中，所述调磁环采用斜槽结构，调磁环导磁块沿轴向倾斜的角度α —般小于调磁环的极距，所述斜槽结构同样适用于其它形式磁齿轮的调磁环设计，例如传统的同轴磁齿轮等。
[0010]有益效果:本发明提供了一种改进的磁齿轮结构，具有以下优点:
[0011]1.本发明的磁齿轮中调磁环采用斜槽结构，在不增加制造难度和加工成本的前提下，能够有效减小转子转矩脉动，从而提高转矩传动的稳定性，这对于改善磁齿轮传动的动稳态性能十分重要；
[0012]2.本发明的磁齿轮中高、低速转子均采用永磁体嵌入铁芯的结构，无论是辐条嵌入式结构，还是斜插嵌入式结构，永磁体均能够产生聚磁效应，从而能够大大提高磁齿轮的转矩传递能力；
[0013]3.本发明的磁齿轮中高、低速转子采用的永磁体嵌入式结构，相比传统同轴磁齿轮采用的转子永磁体表贴式结构，能够有效防止永磁体在转子高速旋转时发生脱落的现象，进一步提高了转子的机械可靠性；
[0014]4.本发明的磁齿轮采用轴向结构而非同轴结构，高、低速转子位于调磁环的内部，且沿轴向分列两侧，相比同轴结构，该轴向磁齿轮的制造工艺简单，加工方便，而且可靠性尚;
[0015]本发明能够获得理想的运行性能，有利于减小转子转矩脉动、提高齿轮传动的稳定性，而且能够改善转矩传递能力。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的磁齿轮低速转子侧截面结构；
[0017]图2为本发明的磁齿轮高速转子侧截面结构；
[0018]图3为调磁环导磁块的斜槽结构示意图；
[0019]图4为传统同轴磁齿轮截面结构。
[0020]图中有:调磁环I，调磁环导磁块11，低速转子2，低速转子铁芯21，低速转子永磁体22，高速转子3，高速转子铁芯31，高速转子永磁体32，外壳4，气隙5，外气隙6，内气隙7，倾斜角a 0图中箭头代表永磁体充磁方向。
【具体实施方式】
[0021]本发明的磁齿轮，包括调磁环1、低速转子2、高速转子3和外壳4 ;所述低速转子2为环形结构，包括低速转子铁芯21和辐条式嵌入低速转子铁芯21的低速转子永磁体22 ；所述高速转子3为环形结构，包括高速转子铁芯31和斜插式嵌入高速转子铁芯31的高速转子永磁体32 ;所述低速转子2和高速转子3沿轴向同轴排列，之间设有间隙，且二者外径相同；所述调磁环I采用斜槽结构，是由沿轴向倾斜的导磁块11沿圆周方向等距间隔排列组成的环形部件，同轴心地固定安装在低速转子2和高速转子3的外部，调磁环I的两侧端面分别与低速转子2和高速转子3的外侧端面对齐；所述外壳4为铝制环形部件，紧密包围在调磁环I外部，用于固定调磁环I ;所述调磁环I与低速转子2、高速转子3的外表面之间设有气隙5。
[0022]本发明中，所述低速转子永磁体22和高速转子永磁体32分别沿与各自嵌入方向相垂直的方向充磁，且相邻永磁体充磁方向相反，构成聚磁式N-S磁极结构。
[0023]本发明中，所述低速转子永磁体22的极对数P1、调磁环导磁块11的个数Ns、高速转子永磁体32的极对数Ph满足以下关系:N s= P X+Ph,能够实现的齿轮变速传动比4为:G r
=P1IPhO
[0024]本发明中，所述调磁环I的轴向长度Ls、低速转子2的轴向长度L1、高速转子3的轴向长度Lh、低速转子2与高速转子3之间的轴向间隙距离Lg之间满足以下关系:L s =Li+Lg+Lho
[0025]本发明中，所述调磁环I采用斜槽结构，调磁环导磁块11沿轴向倾斜的角度α —般小于调磁环的极距，所述斜槽结构同样适用于其它形式磁齿轮的调磁环设计，例如传统的同轴磁齿轮等。
[0026]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0027]本发明所述的调磁环I为由调磁环导磁块11沿轴向倾斜一定角度α后沿圆周方向等距间隔排列组成的环形结构，调磁环斜槽结构的采用能够有效减小导磁块凸极效应