一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115940573A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211442438.6(22)申请日2022.11.16(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人杨超君谷礼祥梁星海孙现友马超尹旭东周铭杰(74)专利代理机构南京智造力知识产权代理有限公司32382专利代理师包甄珍(51)Int.Cl.H02K49/10(2006.01)H02K1/2783(2022.01)H02K1/2792(2022.01)权利要求书1页说明书4页附图8页(54)发明名称一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮(57)摘要本发明涉及一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮。其由外磁转子总成、调磁装置总成和内磁转子总成组成。调磁装置采用双层调磁结构，内、外层调磁块安装成一体，提高磁力齿轮的转矩性能，利用外层调磁块，提高气隙磁密，增加永磁体利用率；外磁转子永磁体与内磁转子永磁体均采用90°Halbach阵列结构；外磁转子中径向充磁永磁体嵌入到轭铁中，每两块径向充磁的长永磁体间嵌入较短的周向充磁永磁体，磁能密度高，提高外转子结构的可靠性；内磁转子永磁体采用90°Halbach紧密排布。本发明通过对调磁装置结构与永磁体排布的设计，增强了磁力齿轮的转矩密度，使其广泛应用于高转矩的工作环境。CN115940573ACN115940573A权利要求书1/1页1.一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮，所述磁力齿轮由外磁转子总成、调磁装置总成和内磁转子总成组成，其特征在于，调磁装置为双层筒式调磁结构，包括内、外两层调磁块，外磁转子总成放置在调磁装置内、外两层调磁块中间，并保证与调磁装置同轴心，内磁转子总成放置在调磁装置内层调磁块内部，同样与调磁装置同轴心；外磁转子总成包括外转子轴、法兰盘、外磁转子轭铁、外磁转子永磁体和螺钉，法兰盘通过键和外转子轴的轴肩与外转子轴连接固定，外磁转子轭铁与法兰盘间通过螺钉连接，外磁转子永磁体采用紧密排布的方式嵌入到外磁转子轭铁中；调磁装置由内层调磁块、外层调磁块、调磁块支架组成，内层调磁块嵌入到调磁块支架中，外层调磁块安装在调磁块支架外侧的槽中；內磁转子包括内转子轴、內磁转子轭铁和內磁转子永磁体，內磁转子轭铁通过键和內转子轴轴肩与内转子轴连接固定，內磁转子永磁体采用表贴式安装在內磁转子轭铁上。2.如权利要求1所述的一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮，其特征在于，调磁装置中，外层调磁块采用开槽结构形成凸极，外层调磁块为保证与内层调磁块有相同的调制效果，外层调磁块凸极间极角度β与内层调磁块极角度α保持相等，在外层调磁块作用下，磁力线可以通过外层调磁块来构建一个回路，有效的减少了外磁转子中永磁体的端部漏磁。3.如权利要求1所述的一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮，其特征在于，外磁转子永磁体排布方式为90°Halbach紧密排布，外磁转子永磁体充磁方向分为径向充磁与周向充磁，径向充磁永磁体较长并嵌入到外磁转子轭铁上，周向充磁永磁体较短嵌入到两径向充磁永磁体间，其一周期内永磁体充磁方向为左、上、右、下，从而形成90°Halbach阵列。4.如权利要求1所述的一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮，其特征在于，内磁转子永磁体采用90°Halbach形式紧密排布，其一个周期内的磁化方向为左、下、右、上，利用Halbach阵列的单边聚磁特性增强该磁力齿轮工作气隙的磁场强度。内磁转子与外磁转子的永磁体均采用嵌入式Halbach阵列排布，使磁密正弦化分布，转矩输出更为平稳。5.如权利要求1所述的一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮，其特征在于，外磁转子永磁体安装在外磁转子轭铁上，放置在内层调磁块与外层调磁块中间，与内层调磁块和外层调磁块的间隙均为1～2mm，内磁转子永磁体放置在调磁装置内部，与内层调磁块间隙为1～2mm。6.如权利要求1所述的一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮，其特征在于，调磁装置中，内层调磁块与外层调磁块开槽形成的凸极数目均为ns，ns等于內磁转子永磁体极对数p1与外磁转子永磁体极对数p2之和，内层调磁块与外层调磁块间极片轴距θp＝180°/ns。7.如权利要求1所述的一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮，其特征在于，调磁装置中，调磁块材料为工业纯铁、改进铁氧体或其他软磁材料，采用3D打印技术或浇铸技术制造；调磁块支架为环氧树脂、尼龙材料或奥氏体不锈钢非导磁材料。2CN115940573A说明书1/4页一种应用双调磁环装置的Halbach阵列磁力齿轮技术领域[0001]本发明涉及机械工程中的传动技术领域，是一种通