專利名稱：磁性齒輪變速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機電工程領域，特別涉及一種磁性齒輪的變速器結構。
背景技術：
現(xiàn)有齒輪變速器基本都是機械齒輪咬合直接接觸式，缺點是效率低，噪 音大，需要潤滑，易損環(huán)等。特別是對于大變比要求的場合，機械式齒輪需 要多級變速，這使機械齒輪變速的缺點更加突出。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中機械齒輪咬合直接接觸式效率低，噪音大，需要潤滑， 易損環(huán)等缺點，本發(fā)明應用磁場性質(zhì)原理，參考磁阻電機的轉矩產(chǎn)生特點， 利用永久磁鐵和鐵磁性材料的合理組合，提供了一種效率高，噪聲小，易維 護，使用壽命長的非接觸式的磁性變速器。
為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明技術方案包括:內(nèi)轉子、外轉子和定子，通過基 座徑向同心、相嵌式套裝，內(nèi)轉子與外轉子、外轉子與定子之間留有間隙的 非接觸式結構；所述內(nèi)轉子位于內(nèi)層，其上具有至少一副成對設置的、永磁 體材料的內(nèi)轉子磁極；所述外轉子位于中層，具有成對均布的、梳齒結構的、 由鐵磁材料構成的外轉子磁極；定子位于外層，具有連續(xù)的梳齒，采用鐵磁 材料；內(nèi)、外轉子磁極與定子梳齒位于同一平面上。
本發(fā)明所述內(nèi)轉子由內(nèi)轉子基座、內(nèi)轉子軸、內(nèi)轉子磁極組成，內(nèi)轉子 磁極成對安裝在與軸為一體的內(nèi)轉子基座上，所述內(nèi)轉子軸通過軸承與定子 樞接；內(nèi)轉子磁極與外轉子磁極相應的極為N極和S極相間設置結構。
所述外轉子由外轉子基座、外轉子軸、外轉子磁極組成，外轉子軸通過 外轉子基座與定子樞接，與外轉子軸為一體的外轉子基座上設有梳齒結構的 外轉子磁極；所述外轉子極上所帶有的梳齒與定子梳齒具有相同電角度的梳 齒結構，外轉子的磁極寬度大于內(nèi)轉子的磁極寬度。
所述外轉子軸與內(nèi)轉子軸在定子中相對設置。
本發(fā)明所述外轉子磁極極距 由如下計算公式得出
4其中p^為外轉子磁極對數(shù)； 所述定子梳齒距"。'"由如下計算公式得出
2/V("士——)
所述外轉子梳齒齒距^由如下計算公式得出
其中7V《為定子梳齒數(shù)；
所述外轉子的一個磁極極距所對應的定子的梳齒數(shù)目^p由如下計算公 式得出
""—"i/V ;其中"是可人為設定的正整數(shù)，土決定外轉子的旋轉方向； 所述外轉子磁極的角度寬度為w ，計算公式如下
其中《為定子梳齒齒寬角度，《為定子梳齒槽寬角度，M'為每個外轉
子磁極上的梳齒數(shù)。
所述定子內(nèi)軛徑D2 ，計算公式為"2=A + 2& ;其中^為定子齒高； 所述外轉子外徑D3 ，計算公式為A=A-2《；其中《為定子與外轉
子之間的間隙；
所述定子與外轉子的齒高相同時，所述外轉子軛徑D4 ，計算公式為
O
本發(fā)明具有如下優(yōu)點采用非接觸式結構，因此磨損小、噪音小、不需 要潤滑，對于大轉速比的場合，尤為適用，從而克服了機械式變速器效率低， 噪音大、需要潤滑、易損環(huán)的缺點。


圖1是本發(fā)明一個的實施例結構示意圖。
圖1是圖2的A-A剖視圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
所謂齒輪變速器是指當一個齒輪以一個速度旋轉時，另一個齒輪會以不 同的速度旋轉。本發(fā)明是以磁場的理論實現(xiàn)不同轉速的變化。參見圖1和圖2 ， 本發(fā)明所述內(nèi)轉子包括由永久磁鐵材料構成的磁極；定子上有^個梳齒；外 轉子上有^p個磁極。
參見圖1和2 ，本實施例包括內(nèi)轉子、外轉子和定子，通過基座徑向同 心、相嵌式套裝，內(nèi)轉子與外轉子、外轉子與定子之間留有間隙的非接觸式 結構；所述內(nèi)轉子位于內(nèi)層，其上具有至少一副成對設置的、永磁體材料的 內(nèi)轉子磁極；所述外轉子位于中層，具有成對均勻分布的、梳齒結構的、由 鐵磁材料構成的外轉子磁極；定子位于外層，具有連續(xù)的梳齒，采用鐵磁材 料；內(nèi)、外轉子磁極與定子梳齒位于同一平面上。
本發(fā)明所述內(nèi)轉子由內(nèi)轉子基座、內(nèi)轉子軸、內(nèi)轉子磁極組成，內(nèi)轉子 磁極成對安裝在與內(nèi)轉子軸為一體的內(nèi)轉子基座上，所述內(nèi)轉子軸通過軸承 與定子樞接；內(nèi)轉子磁極為N極和S極相間設置結構。
所述外轉子由外轉子基座、外轉子軸、外轉子磁極組成，外轉子軸(通 過外轉子基座)與定子樞接，與外轉子軸為一體的外轉子基座上設有梳齒結 構的轉子磁極；所述外轉子極上所帶有的梳齒與定子梳齒具有相同電角度的 梳齒結構。
所述外轉子軸與內(nèi)轉子軸在定子中相對設置。 外轉子磁極極距 由如下計算公式得出
其中為外轉子磁極對數(shù)。 所述定子梳齒距"。'"由如下計算公式得出<formula>formula see original document page 7</formula>所述外轉子梳齒齒距A由如下計算公式得出
360°
其中^為定子梳齒數(shù)。
所述外轉子的一個磁極極距所對應的定子的梳齒數(shù)目由如下計算公 式得出
;其中"是可人為設定的正整數(shù)，±決定外轉子的旋轉方向。 所述外轉子磁極的角度寬度為w,計算公式如下
其中《為定子梳齒齒寬角度，《為定子梳齒槽寬度角度，^'為每個外 轉子磁極上的梳齒數(shù)。
所述定子梳齒的寬度Tt ，計算公式如下
'360 1 2; A為定子內(nèi)徑。
所述定子內(nèi)軛徑D2 ，計算公式為A=A+";其中A為定子齒高。 所述外轉子外徑D3 ，計算公式為A=A_2《；其中《為定子與外轉 子之間的間隙。
假設所述定子與外轉子的齒高相同時，所述外轉子軛徑D4 ，計算公式為:
<formula>formula see original document page 7</formula><formula>formula see original document page 7</formula>
具體舉例如下
設內(nèi)轉子永磁體的極對數(shù)^"=1 ，外轉子極對數(shù)A^^3 ，也就是說，當內(nèi) 轉子轉過^P-3個定子磁極，外轉子轉動一個梳齒，所以， 一個外轉子的極 距所對應的定子梳齒數(shù)^p應該滿足
'& 3
其中選"=8 ,符號取"+ ':定子的梳齒數(shù)必須滿足下式
TV, 二6x("土丄)
如果選"=8和上式中的正號，則^=6><(8 + ^ = 5()，則所述外轉子梳齒齒
距^和定子梳齒齒距"。'"由如下計算公式得出
3 600 "，。
設梳齒齒寬角度《為34° ，則槽寬角度《為7.2°_3.4°=3^ ;如果選每個外 轉子磁極上有五個梳齒，則外轉子磁極的角度寬度為w:
w = 5x3.4 + 4x3.8 = 32,2Q。
設定子齒高/'為8mm ，則定子內(nèi)軛徑D2為276mm.取定子外徑為 300mmc
設定子與外轉子之間的間隙和外轉子與內(nèi)轉子之間的間隙都為《=1 mm。 外轉子外徑D3為258mm ，設外轉子齒高與定子齒高相同，則外轉子軛 徑D4為242mm。外轉子內(nèi)徑設為226mm ，則內(nèi)轉子的外徑D 5是224mm。 內(nèi)轉子磁極的寬度計算
26。 =50 82
3600 mm，取為51mm。 內(nèi)轉子磁極的高度選為40mm ，兩面合成的高度為80mm。 如果中心軸直徑為30mm ，其他的長度空間的材料由導磁材料構成。 本發(fā)明的工作原理是永磁電機和反應式磁阻電機的綜合，利用了磁通力 圖走磁阻最小路徑的特點。工作時，同時工作的磁極總是成對起作用，外層 產(chǎn)生的轉矩主要是磁阻式電機的原理，即轉矩電角度的位置與內(nèi)轉子永久磁 極方向無關，內(nèi)轉子旋轉內(nèi)轉子磁極的一個極距時，外轉子旋轉一個梳齒。
8
權利要求
1. 一種磁性齒輪變速器，其特征是包括內(nèi)轉子、外轉子和定子，向同心、相嵌式套裝，內(nèi)轉子與外轉子、外轉子與定子之間留有間隙的非接觸式結構；所述內(nèi)轉子位于內(nèi)層，其上具有至少一副成對設置的、永磁體材料的內(nèi)轉子磁極；所述外轉子位于中層，具有成對均布的、梳齒結構的、由鐵磁材料構成的外轉子磁極；定子位于外層，具有連續(xù)的梳齒，采用鐵磁材料；內(nèi)、外轉子磁極與定子梳齒位于同一平面上。
2. 根據(jù)權利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述內(nèi)轉子由內(nèi)轉子基座、內(nèi)轉子軸、內(nèi)轉子磁極組成，內(nèi)轉子磁極成對安裝在與內(nèi)轉子軸為一體的內(nèi)轉子基座上，所述內(nèi)轉子軸與定子樞接。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述磁性齒輪變速器，其特征是所述內(nèi)轉子磁極的極性為N極和S極相間設置結構。
4. 根據(jù)權利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉子由外轉子基座、外轉子軸、外轉子磁極組成，外轉子軸與定子樞接，與外轉子軸為一體的外轉子基座上設有梳齒結構的外轉子磁極。
5. 根據(jù)權利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉子磁極極距 由如下計算公式得出其中Ap為外轉子磁極對數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1所述磁性齒輪變速器其特征是: 斤述定子梳齒齒距"。，"由如下計算公式得出其中"是可人為設定的正整數(shù)。
7.根據(jù)權利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉子梳齒齒距^由如下計算公式得出360°其中^為定子梳齒數(shù)。
8. 根據(jù)權利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉子的一個磁極極距所對應的定子的梳齒數(shù)目^p由如下計算公式得出~ ;其中"是可人為設定的正整數(shù)，±決定外轉子的旋轉方向。
9. 根據(jù)權利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述外轉子磁極的角度寬度為w ，計算公式如下其中《為定子梳齒齒寬角度，《為定子梳齒槽寬角度，^'為每個外轉子磁極上的梳齒數(shù)。
10. 根據(jù)權利要求1所述磁性齒輪變速器，其特征是所述定子內(nèi)軛徑D2 ，計算公式為A=A + ^ ;其中^為定子齒高;所述外轉子外徑D3 ，計算公式為A=A_2《；其中《為定子齒與外轉子齒之間的間隙;所述定子與外轉子的齒高相同時，所述外轉子軛徑D4 ,計算公式為A=A-^。
全文摘要
本發(fā)明涉及機電工程領域，具體公開一種磁性齒輪變速器。它包括內(nèi)轉子、外轉子和定子，徑向同心、相嵌式套裝，內(nèi)轉子與外轉子、外轉子與定子之間留有間隙的非接觸式結構；所述內(nèi)轉子位于內(nèi)層，其上具有至少一副成對設置的、永磁體材料的內(nèi)轉子磁極；所述外轉子位于中層，具有成對均勻分布的、梳齒結構的、由鐵磁材料構成的外轉子磁極；定子位于外層，具有連續(xù)的梳齒，采用鐵磁材料；內(nèi)、外轉子磁極與定子梳齒位于同一平面上。采用本發(fā)明具有效率高，噪聲小，易維護，使用壽命長等特點。
文檔編號H02K51/00GK101499710SQ20081001035
公開日2009年8月5日 申請日期2008年2月3日 優(yōu)先權日2008年2月3日
發(fā)明者滿永奎 申請人:滿永奎