一种永磁磁齿轮电机的制作方法

本实用新型涉及电机传动技术领域，具体涉及一种永磁磁齿轮电机。

背景技术：

电机的齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动方式，齿轮传动要求较高的制造和安装精度，成本较高，不适宜远距离两轴之间的传动，如此多的工序中间很容易出现一两处故障，检查维修困难。

20世纪中叶美国人发明了一种磁齿轮结构，一个由不同半径的两个圆碟，在圆碟上装有不同数目的永磁体而形成的两轴传动磁齿轮结构。后续，不同架构的复合式电机结构被设计和制造出来。在有限元计算的帮助下，产生了用于磁齿轮的设计和参数分析的一个二维解析计算方法。这种新型磁齿轮运作的基本原理在于使用铁磁材料的调磁极片调制两边转子上永磁体产生的磁场，使调制好的磁场具有谐波与对面转子上的永磁体相互作用，从而实现主动轮带动从动轮运行。

磁性齿轮由两部分组成：按照各自转轴旋转的径向磁化的圆筒永磁体结构。两部分的永磁体相互耦合，当其中任一个开始传动，另外一个就会受到一个磁力矩的作用，从而转动起来。这种装置可以用于替代机械的齿轮传动，并减少不必要的震动，也可以用于两个分离物体之间的力矩的传动。

虽然现有的磁齿轮电机相比普通电机有很大的优势但仍有不足之处：磁齿轮电机的磁极利用率低，每次只有一对磁极作用；性能不稳定，当外负载太大时易打滑，当电源电压太大或太小时对磁齿轮电机都有很大的影响；惯性的影响，当电源断电时磁齿轮由于惯性的作用速度会慢慢降低，影响安全。

由此，需要设计一种磁齿轮电机，适用于电动汽车和风力发电机等大转矩场所。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种永磁磁齿轮电机，具有体积小、大转矩、中等转速、安全保护和急停等优点。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种永磁磁齿轮电机，包括驱动磁齿轮、从动磁齿轮、多个小磁齿轮、传送带、电机机体和控制单元，所述驱动磁齿轮、从动磁齿轮和小磁齿轮的N极和S极环形交错分布，所述驱动磁齿轮、从动磁齿轮和小磁齿轮设置在电机机体上，所述小磁齿轮均匀分布于驱动磁齿轮和从动磁齿轮的外圆周或内圆周方向，当所述小磁齿轮均布设置在驱动磁齿轮和从动磁齿轮的外圆周方向时，所述小磁齿轮之间通过一传送带连接，当所述小磁齿轮均布设置在驱动磁齿轮和从动磁齿轮的内圆周方向时，所述驱动磁齿轮和从动磁齿轮通过一传送带连接，所述驱动磁齿轮和控制单元电性连接。

作为优选的，所述驱动磁齿轮和从动磁齿轮的极对数相同且齿轮大小相同。

作为优选的，所述小磁齿轮至少包括第一磁齿轮、第二磁齿轮、第三磁齿轮、第四磁齿轮、第五磁齿轮和第六磁齿轮，所述第一磁齿轮、第二磁齿轮和第三磁齿轮分别设置在所述驱动磁齿轮的外圆周或内圆周方向，所述第四磁齿轮、第五磁齿轮和第六磁齿轮分别设置在所述从动磁齿轮的外圆周或内圆周方向，所述第二磁齿轮、第三磁齿轮、第五磁齿轮和第六磁齿轮的横截面位于同一平面，所述第一磁齿轮和第四磁齿轮的横截面位于同一平面，所述第二磁齿轮和第一磁齿轮相对于所述驱动磁齿轮呈45°～135°设置，所述第二磁齿轮和第三磁齿轮相对于所述驱动磁齿轮和从动磁齿轮的圆心连线对称设置，所述第五磁齿轮和第四磁齿轮相对于所述从动磁齿轮呈45°～135°设置，所述第五磁齿轮和第六磁齿轮相对于所述驱动磁齿轮和从动磁齿轮的圆心连线对称设置。

作为优选的，所述第一磁齿轮、第二磁齿轮、第三磁齿轮、第四磁齿轮、第五磁齿轮和第六磁齿轮的极对数相同且齿轮大小相同，所述驱动磁齿轮和第一磁齿轮的相对位置处的极性相同。

作为优选的，所述控制单元包括转换器和电容蓄能器，所述驱动磁齿轮的内部设置有绕组，所述转换器和电容蓄能器串联后与所述绕组并联。

作为优选的，所述转换器和绕组之间设有常闭开关，所述电容蓄能器和绕组之间设有常开开关。

作为优选的，所述转换器和所述电容蓄能器固接在电机机体内。

作为优选的，所述转换器上设有AC/DC转换部件。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种永磁磁齿轮电机，具有体积小、大转矩、中等转速、安全保护和急停等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，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。

图1为本实用新型提供的一种永磁磁齿轮电机的驱动磁齿轮和从动磁齿轮的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种永磁磁齿轮电机的传动结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种永磁磁齿轮电机的控制单元连接示意图；

图4为本实用新型提供的实施例二的传动结构示意图。

附图中涉及的附图标记和组成部分说明：

1、第一磁齿轮；11、第一磁齿轮的N极；12、第一磁齿轮的S极；

2、第二磁齿轮；3、第三磁齿轮；4、第四磁齿轮；5、第五磁齿轮；6、第六磁齿轮；

7、驱动磁齿轮；71、驱动磁齿轮的N极；72、驱动磁齿轮的S极；

8、从动磁齿轮；81、从动磁齿轮的N极；82、从动磁齿轮的S极；

9、转换器；10、电容蓄能器；

15、传送带；16、绕组；20、电机机体。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一，参见图1～图3所示，一种永磁磁齿轮电机，包括驱动磁齿轮7、从动磁齿轮8、多个小磁齿轮、传送带15、电机机体20以及控制单元，所述驱动磁齿轮、从动磁齿轮和小磁齿轮设置在电机机体上，驱动磁齿轮7和控制单元电性连接。

驱动磁齿轮7上设有驱动磁齿轮的N极71和驱动磁齿轮的S极72，驱动磁齿轮的N极71和驱动磁齿轮的S极72环形交错分布，从动磁齿轮8上设有从动磁齿轮的N极81和从动磁齿轮的S极82，从动磁齿轮的N极81和从动磁齿轮的S极82环形交错分布，从动磁齿轮8的齿轮大小和极对数与驱动磁齿轮7相同，当驱动磁齿轮7转动时由于同性相斥、异性相吸的原理带动从动磁齿轮8转动。

小磁齿轮至少包括第一磁齿轮1、第二磁齿轮2、第三磁齿轮3、第四磁齿轮4、第五磁齿轮5和第六磁齿轮6，第一磁齿轮1上设有第一磁齿轮的N极11和第一磁齿轮的S极12，第一磁齿轮的N极11和第一磁齿轮的S极12环形交错分布。小磁齿轮均布设置在驱动磁齿轮7和从动磁齿轮8的外圆周方向，第一磁齿轮1、第二磁齿轮2、第三磁齿轮3、第四磁齿轮4、第五磁齿轮5和第六磁齿轮6的极对数和齿轮大小相同。小磁齿轮由传动带15连接起来，虽然带传动具有打滑现象但在这里传动带15传动只做辅助作用，所以过载打滑现象基本不会出现。

第一磁齿轮1、第二磁齿轮2和第三磁齿轮3分别设置在驱动磁齿轮7的外圆周方向，第四磁齿轮4、第五磁齿轮5和第六磁齿轮6分别设置在从动磁齿轮8的外圆周方向，第二磁齿轮2、第三磁齿轮3、第五磁齿轮5和第六磁齿轮6的横截面位于同一平面，第一磁齿轮1和第四磁齿轮4的横截面位于同一平面，第二磁齿轮2和第一磁齿轮1相对于驱动磁齿轮7呈45°～135°设置，第二磁齿轮2和第三磁齿轮3相对于驱动磁齿轮7和从动磁齿轮8的圆心连线对称设置，第五磁齿轮5和第四磁齿轮4相对于从动磁齿轮8呈45°～135°设置，第五磁齿轮5和第六磁齿轮6相对于驱动磁齿轮7和从动磁齿轮8的圆心连线对称设置。

控制单元包括转换器9和电容蓄能器10，驱动磁齿轮7内设有绕组16，转换器9和电容蓄能器10串联后并联至驱动磁齿轮7的绕组16。转换器9和绕组16之间设有常闭开关KM1，电容蓄能器10和绕组16之间设有常开开关KM2，转换器9上设有AC/DC转换部件，转换器9和电容蓄能器10固接在电机机体20内。当电源接通时，线圈KM得电，常开开关KM2闭合，常闭开关KM1断开，此时电容蓄能器10接入电路，电容蓄能器10蓄能时形成降压启动从而保护电机，当电容蓄能器10能量蓄满时电容蓄能器10在电路中处于静止状态，当外负载过大时其可以提供短时高压，防止电机过载从而保护电机；当电源断电时，线圈KM失电，常开开关KM2断开，常闭开关KM1闭合，此时电容蓄能器10与电路断开，转换器9接入电路，而电容蓄能器10储存的交流电经过转换器9的AC/DC转换部件转换成直流电，直流电通入电路从而达到能耗制动。

驱动磁齿轮7带动从动磁齿轮8和6个小磁齿轮传动，因为驱动磁齿轮的N极71和第一磁齿轮的N极11相对，驱动磁齿轮7带动第一磁齿轮1、第二磁齿轮2和第三磁齿轮3形成了一个加速，而第一磁齿轮1、第二磁齿轮2和第三磁齿轮3带动传动带15形成带传动，传动带15带动第四磁齿轮4、第五磁齿轮5和第六磁齿轮6传动，第四磁齿轮4、第五磁齿轮5和第六磁齿轮6给从动磁齿轮8形成一个加速，因为从动磁齿轮8的加速，驱动磁齿轮7也随之加速，最后稳定于一个速度的平均值。

实施例二，本实施例与实施例一之间仅齿轮布置方式不同，其余均相同。参见图4所示，第一磁齿轮1、第二磁齿轮2和第三磁齿轮3分别设置在驱动磁齿轮7的内圆周方向，第四磁齿轮4、第五磁齿轮5和第六磁齿轮6分别设置在从动磁齿轮8的内圆周方向，第二磁齿轮2、第三磁齿轮3、第五磁齿轮5和第六磁齿轮6的横截面位于同一平面，第一磁齿轮1和第四磁齿轮4的横截面位于同一平面，第二磁齿轮2和第一磁齿轮1相对于驱动磁齿轮7呈45°～135°设置，第二磁齿轮2和第三磁齿轮3相对于驱动磁齿轮7和从动磁齿轮8的圆心连线对称设置，第五磁齿轮5和第四磁齿轮4相对于从动磁齿轮8呈45°

～135°设置，第五磁齿轮5和第六磁齿轮6相对于驱动磁齿轮7和从动磁齿轮8的圆心连线对称设置。

驱动磁齿轮7带动从动磁齿轮8和6个小磁齿轮传动，因为驱动磁齿轮的N极71和第一磁齿轮的N极11相对，第一磁齿轮1、第二磁齿轮2和第三磁齿轮3带动驱动磁齿轮7形成了一个加速，而驱动磁齿轮7带动传动带15形成带传动，传动带15带动从动磁齿轮8传动，第四磁齿轮4、第五磁齿轮5和第六磁齿轮6给从动磁齿轮8形成一个加速，因为从动磁齿轮8的加速，驱动磁齿轮7也随之加速，最后稳定于一个速度的平均值。

6个小磁齿轮可以增加磁极的利用率，增大驱动磁齿轮7和从动磁齿轮8的转矩并提高其转速，从而使驱动磁齿轮7和从动磁齿轮8可以达到中高速的水平，而传动带15作为中间挠性件可以提高转速和运动的平稳性。

本实用新型提供的一种永磁磁齿轮电机，具有体积小、大转矩、中等转速、安全保护和急停的优点。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。