新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電動汽車、船艦驅(qū)動等工業(yè)傳動領(lǐng)域。其特征是：由定子機(jī)殼4、具有Z1個嵌線槽的定子鐵芯5和槽中裝有2p1個定子繞組6所組成的定子，和行星轉(zhuǎn)子鐵芯16及其外圓上分布有2p2個轉(zhuǎn)子永磁體17所組成的行星轉(zhuǎn)子構(gòu)成一對磁性齒輪副，極對數(shù)p1與p2互素并形成固定差值的少極差，由套裝有軸承IV15的偏心輸入軸1將少極差的定子與行星轉(zhuǎn)子連成偏心結(jié)構(gòu)，偏心輸入軸1帶動行星轉(zhuǎn)子繞旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)，行星轉(zhuǎn)子的永久磁場通過徑向偏心的氣隙與定子電磁場耦合，轉(zhuǎn)子永磁體17受定子電磁場作用而驅(qū)使行星轉(zhuǎn)子繞自身軸線反向自轉(zhuǎn)，通過輸出機(jī)構(gòu)9和輸出軸11將低速自轉(zhuǎn)輸出。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)是一種新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副，是利用電磁式磁性齒輪傳動技術(shù)來實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速小力矩機(jī)械能與低轉(zhuǎn)速大力矩機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的可控變速傳動裝置，可直接取代常規(guī)的機(jī)械齒輪傳動離合變速系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、電動汽車、船艦驅(qū)動及其它需要直接驅(qū)動的工業(yè)傳動領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
在工業(yè)應(yīng)用的許多傳動領(lǐng)域往往需要實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速大力矩的機(jī)械能與高轉(zhuǎn)速低力矩機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換，比如風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電領(lǐng)域需要將極低轉(zhuǎn)速且可變的風(fēng)能、水的勢能轉(zhuǎn)換成高轉(zhuǎn)速的發(fā)電用機(jī)械動能，電動汽車和潛艇驅(qū)動領(lǐng)域又需要將驅(qū)動電機(jī)的高速機(jī)械功率變換成轉(zhuǎn)速很低而力矩很大的機(jī)械功率。按現(xiàn)有常規(guī)的設(shè)計技術(shù)，極低轉(zhuǎn)速和大力矩會使得電機(jī)體積龐大，增加電機(jī)單位千瓦數(shù)的材料消耗并使得工程量巨大；為此，現(xiàn)有公知的普遍方法是借助機(jī)械齒輪變速傳動技術(shù)來實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出和恒功率調(diào)速范圍的要求，長期以來機(jī)械齒輪傳動技術(shù)的基本形式?jīng)]有變化，即始終是依靠機(jī)械式齒輪 副的兩輪齒的嚙合進(jìn)行傳動。這就給齒輪傳動帶來了一些不可消除的問題，如機(jī)械疲勞、摩擦損耗、震動噪音等，盡管可以采用油脂潤滑技術(shù)，但以上問題依舊無法根除，導(dǎo)致使用維護(hù)極其繁瑣，常規(guī)高變速比的機(jī)械齒輪變速系統(tǒng)傳動效率低、噪聲大、可靠性差。固定傳動速比的機(jī)械式齒輪副傳動使得需要在更寬轉(zhuǎn)速范圍的多級、分檔調(diào)速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法適應(yīng)越來越多的無級變速的傳動技術(shù)要求，為滿足大范圍變矩變速的使用要求，傳統(tǒng)的做法采用了機(jī)械式離合變速機(jī)構(gòu)，不僅導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且長久頻繁的離合操作對系統(tǒng)的可靠性和壽命挑戰(zhàn)極大，也往往使得離合機(jī)構(gòu)的操縱控制復(fù)雜化。中國是世界上稀土永磁材料最豐富的國家，大力發(fā)展稀土材料的應(yīng)用有現(xiàn)實的意義。隨著控制技術(shù)的進(jìn)步，稀土永磁材料在電驅(qū)動領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，稀土永磁材料做成的各類電機(jī)產(chǎn)品，其單位體積材料傳送的力矩密度大，能源利用效率高而能耗小，顯示出其稀土材料巨大的優(yōu)越性。近年來，隨著風(fēng)力發(fā)電、電動汽車等新能源應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展需求，國內(nèi)外開始在新型磁性傳動技術(shù)上實現(xiàn)對機(jī)械傳動的技術(shù)突破，2004年英國和丹麥學(xué)者提出了磁場調(diào)制技術(shù)理論及其傳動結(jié)構(gòu)，并從實踐上完成了一種新型徑向磁場調(diào)制式磁性齒輪的設(shè)計及樣機(jī)驗證工作，克服了以往永磁齒輪傳動扭矩較小的缺點(diǎn)，這給永磁材料在機(jī)械傳動領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了一個重要的研究方向和未來的應(yīng)用領(lǐng)域。這種基于磁場調(diào)制技術(shù)的磁性齒輪結(jié)構(gòu)有一個特點(diǎn)，即是采用磁場調(diào)制原理來對主動輪和從動輪的不同極數(shù)的永久磁場進(jìn)行調(diào)制，具體在結(jié)構(gòu)上的方法就是在主動輪和從動輪之間加設(shè)了一個具有定向定數(shù)的導(dǎo)磁柵鐵心做導(dǎo)磁極，從而有目的地隔離兩個不同極數(shù)的傳動輪。以上基于磁場調(diào)制技術(shù)而設(shè)計的磁性齒輪從理論原理到結(jié)構(gòu)方案上存在兩大致命的不足第一，從理論上看，起磁場調(diào)制作用的導(dǎo)磁柵鐵心極(齒)數(shù)必須滿足約束條件，從而導(dǎo)致磁性齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)傳動的任意時刻都只有不到一半的永磁體處于相互磁場I禹合的工作狀態(tài)，有一半以上的永磁體磁極處于閑置的非耦合狀態(tài)，即稀土永磁體磁極的耦合度理論上就低于50% ;第二，從結(jié)構(gòu)上看，加設(shè)導(dǎo)磁柵鐵心必然使磁性齒輪副具有了兩個氣隙，將必然消耗稀土永磁體的大量磁動勢，如果不加厚磁極厚度則必然導(dǎo)致處于耦合工作狀態(tài)的永磁體磁通量降低，從而影響所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小；第三，導(dǎo)磁柵鐵心的存在使得氣隙磁阻與磁勢交變脈動，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩周期性波動，不僅影響傳動精度，而且導(dǎo)磁柵鐵心所受的機(jī)械轉(zhuǎn)矩大，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也是影響其壽命的主要因素。所以，要降低磁性齒輪傳動技術(shù)的成本并進(jìn)一步提高其傳遞的力矩，就必須從原理上突破磁場調(diào)制技術(shù)的理論約束，并且從結(jié)構(gòu)設(shè)計上跳出雙氣隙的結(jié)構(gòu)制約。近期，本案專利技術(shù)人之一也提出過新型橫向和徑向磁場的少極差磁場耦合式偏心磁性齒輪副(201110277432. 3,201120350893. 4 和 201110355864. 1,201120444409. 4)，這種磁性齒輪副是利用兩個傳動輪副上的兩種不同極數(shù)的永久磁場相互作用、相互耦合來達(dá)到傳遞力矩和變速傳動的目的，但是這種少極差雙永磁耦合變速的概念，由于稀土材料的永久磁場無法調(diào)節(jié)使其不能實現(xiàn)離合控制，更不能隨負(fù)載大小來自動調(diào)節(jié)力矩大小，只能實現(xiàn)簡單的變速傳動的目的，截止目前為止國內(nèi)外均還沒有人提出過利用電磁場原理來改進(jìn)少極差偏心磁性齒輪副的工作原理和具體應(yīng)用結(jié)構(gòu)，而這樣的技術(shù)研究和結(jié)構(gòu)專利技術(shù)對于既 需要離合功能又要實現(xiàn)變速變矩目的應(yīng)用場合卻恰恰具有重要的現(xiàn)實意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有機(jī)械式齒輪傳動技術(shù)存在的問題以及目前公知的、基于磁場調(diào)制技術(shù)的磁性傳動齒輪副的致命缺陷以及之前公布的少極差雙永久磁場耦合式磁性齒輪存在的不足，本技術(shù)專利技術(shù)的目的在于提供一種磁場可調(diào)可控的新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副新結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)的基本構(gòu)思是，借鑒機(jī)械齒輪傳動領(lǐng)域的新型少齒差行星齒輪傳動的原理以及直流電機(jī)定子電流勵磁原理，將輸入給偏心結(jié)構(gòu)的行星輪的公轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)子永久磁場與定子電磁場相互異極性耦合吸引的原理來實現(xiàn)行星輪的自轉(zhuǎn)，經(jīng)輸出結(jié)構(gòu)將行星輪自轉(zhuǎn)輸出，從而實現(xiàn)了無機(jī)械接觸、無摩擦的、勵磁電流可隨負(fù)載大小調(diào)節(jié)的且可實現(xiàn)離合功能的動力變速變矩傳動。以下結(jié)合圖I、圖2來說明這種新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副的工作原理及結(jié)構(gòu)特征，圖中項I為偏心輸入軸，項2為軸承I，項3為前端蓋，項4為定子機(jī)殼，項5為定子鐵芯，項6為定子繞組，項7為引出線，項8為后端蓋輸出轉(zhuǎn)動盤，項9為輸出機(jī)構(gòu)，項10為軸承II，項11為輸出軸，項12為軸承III，項13為行星轉(zhuǎn)子軸承蓋，項14為拉緊螺釘，項15為軸承IV，項16為行星轉(zhuǎn)子鐵芯，項17為轉(zhuǎn)子永磁體，項18為外部電源；圖中符號標(biāo)識N表不極性為N的永磁體，S表不極性為S的永磁體，a表不行星轉(zhuǎn)子鐵芯16與定子的偏心距，e表示定子與行星轉(zhuǎn)子之間的最小氣隙的長度，D1表示定子鐵芯5的內(nèi)徑，D2表不行星轉(zhuǎn)子的外徑，T1表不偏心輸入軸I的輸入轉(zhuǎn)速和輸入力矩，n 2> T2表不輸出軸11的輸出轉(zhuǎn)速和輸出力矩，Zp1表不定子繞組6建立的定子電磁場的極數(shù),2ρ2表不轉(zhuǎn)子永磁體17的分布極數(shù)，Z1表不定子鐵芯5內(nèi)圓均布的嵌線槽的槽數(shù)，U表不外部電源18供給的端電壓，I表示外部電源18提供的勵磁電流。從圖I的徑向結(jié)構(gòu)工作原理拓?fù)鋱D與圖2的軸向結(jié)構(gòu)全剖面圖可知，新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副的工作原理與機(jī)械式的K-H-V型少齒差行星齒輪類似工作時，電壓為U的外部電源18提供的電流I通過定子繞組6建立起極數(shù)為2Pl的定子電磁場，偏心輸入軸I帶動行星轉(zhuǎn)子鐵芯16繞旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)，偏心公轉(zhuǎn)的行星轉(zhuǎn)子鐵芯16上的轉(zhuǎn)子永磁體17與定子電磁場通過偏心徑向氣隙而磁場耦合驅(qū)使行星轉(zhuǎn)子繞自身軸線反向自轉(zhuǎn)，再通過圖中虛線框所示的輸出機(jī)構(gòu)9將行星轉(zhuǎn)子的低速自轉(zhuǎn)輸出；當(dāng)外部電源18被切斷后，由于定子電磁場消失，偏心輸入軸I僅能驅(qū)動行星轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)無法實現(xiàn)行星轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)，對外不輸出低速自轉(zhuǎn)力矩，從而實現(xiàn)了電控離合功能；負(fù)載大小變化時，可通過調(diào)節(jié)外部電源18提供的定子勵磁電流I的大小實現(xiàn)對負(fù)載力矩的隨動跟蹤調(diào)整。新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副的結(jié)構(gòu)特征是一、新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副由定子機(jī)殼4、具有Z1A嵌線槽的定子鐵本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副，其特征是：新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副由定子機(jī)殼(4)、具有Z？1個嵌線槽的定子鐵芯(5)和槽中裝有2p1個定子繞組(6)所組成的定子，和行星轉(zhuǎn)子鐵芯(16)及其外圓上分布有2p2個轉(zhuǎn)子永磁體(17)所組成的行星轉(zhuǎn)子構(gòu)成一對磁性齒輪副，行星轉(zhuǎn)子的永久磁場通過徑向偏心的氣隙與定子繞組(6)中的電流I產(chǎn)生的電磁場耦合，形成磁性齒輪副的徑向磁場；定子繞組(6)的分布極對數(shù)p1與轉(zhuǎn)子永磁體(17)的分布極對數(shù)p2為彼此互素的正整數(shù)對，形成固定差值的少極差，并滿足以下關(guān)系約束：？p1＞p2？，且？1≤p1？p2＜4；新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副的定子與行星轉(zhuǎn)子呈偏心分布結(jié)構(gòu)，由套裝有軸承I(2)、軸承III(12)和軸承IV(15)的偏心輸入軸(1)將少極差的磁性齒輪副連接成偏心結(jié)構(gòu)；其中，行星轉(zhuǎn)子鐵芯(16)與旋轉(zhuǎn)中心的偏心距a、定子與行星轉(zhuǎn)子之間的最小氣隙的長度e、定子鐵芯(5)的內(nèi)徑D1、行星轉(zhuǎn)子的外徑D2、以及極對數(shù)p1和p2滿足以下結(jié)構(gòu)關(guān)系約束：？？(D1？2×e)÷D2=p1÷p2？，a=0.5×(D1？D2？2×e)？；新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副由螺栓將前端蓋(3)、后端蓋(8)與定子機(jī)殼(4)緊固裝配為整體結(jié)構(gòu)，在偏心輸入軸(1)輸入力矩T1和轉(zhuǎn)速n1的輸入狀態(tài)下，其輸出結(jié)構(gòu)方式為定子機(jī)殼(4)固定而輸出軸(11)旋轉(zhuǎn)輸出力矩T2和轉(zhuǎn)速n2，此時，磁性齒輪副的傳動滿足約束：T2÷T1=n1÷n2=？p2÷(p1？p2)，輸入轉(zhuǎn)速n1和輸出轉(zhuǎn)速n2的旋轉(zhuǎn)方向相反。...
【技術(shù)特征摘要】
1.新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副，其特征是 新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副由定子機(jī)殼(4)、具有Z i個嵌線槽的定子鐵芯(5)和槽中裝有2Pl個定子繞組(6)所組成的定子，和行星轉(zhuǎn)子鐵芯(16)及其外圓上分布有2p2個轉(zhuǎn)子永磁體(17)所組成的行星轉(zhuǎn)子構(gòu)成一對磁性齒輪副，行星轉(zhuǎn)子的永久磁場通過徑向偏心的氣隙與定子繞組(6)中的電流I產(chǎn)生的電磁場I禹合，形成磁性齒輪副的徑向磁場；定子繞組￠)的分布極對數(shù)P1與轉(zhuǎn)子永磁體(17)的分布極對數(shù)P2為彼此互素的正整數(shù)對，形成固定差值的少極差，并滿足以下關(guān)系約束P1 > P2，且I SP1-P2 <4; 新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副的定子與行星轉(zhuǎn)子呈偏心分布結(jié)構(gòu)，由套裝有軸承I (2)、軸承III (12)和軸承IV(15)的偏心輸入軸(I)將少極差的磁性齒輪副連接成偏心結(jié)構(gòu)；其中，行星轉(zhuǎn)子鐵芯(16)與旋轉(zhuǎn)中心的偏心距a、定子與行星轉(zhuǎn)子之間的最小氣隙的長度e、定子鐵芯(5)的內(nèi)徑D1、行星轉(zhuǎn)子的外徑D2、以及極對數(shù)？1和？2滿足以下結(jié)構(gòu)關(guān)系約束(D「2Xe) +D2=P1+ p2，a=0. 5 X (D「D2_2Xe)； 新型徑向磁場的少極差電磁式偏心磁性齒輪副由螺栓將前端蓋(3)、后端蓋(8)與定子機(jī)殼(4)緊固裝配為整體結(jié)構(gòu)，在偏心輸入軸(I)輸入力矩T1和轉(zhuǎn)速Ii1的輸入狀態(tài)下，其輸出結(jié)構(gòu)方式為定子機(jī)殼(4)固定而...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧敏，胡捷，余虹錦，
申請(專利權(quán))人：余虹錦，
類型：實用新型
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。