本发明专利技术提供了一种轴向磁通的磁齿轮，包括输入转子、输出转子和调磁环，输入转子包括输入转子本体和设在输入转子本体上的M对第一磁性件，第一磁性件沿磁齿轮的周向分布且其拓扑结构满足海尔贝克阵列排布；输出转子包括输出转子本体和设在输出转子本体上的N对第二磁性件，第二磁性件沿磁齿轮的周向分布且其拓扑结构满足海尔贝克阵列排布；调磁环包括调磁环本体和M+N个调磁块，M+N个调磁块沿磁齿轮的周向间隔排布，其中，输入转子、调磁环、输出转子同轴并沿轴向依次间隔设置，磁齿轮的磁场耦合面为垂直于其轴向的圆形截面，耦合面积更大。耦合面积更大。耦合面积更大。
【技术实现步骤摘要】
轴向磁通的磁齿轮
[0001]本申请涉及永磁变速机制造
，具体设计一种轴向磁通的磁齿轮
技术介绍
[0002]磁齿轮由于无接触传动等优势很早就受到国际学者们的广泛关注，但由于传动结构的磁齿轮扭矩密度过低且拓扑结构过于复杂，应用具有一定局限性。由K.Atallah与D.Howe于2001年基于永磁联轴器改进的磁场调制式磁齿轮转矩密度具有大幅度的提升，拓宽了磁齿轮的应用价值。目前应用较广的磁场调制式磁齿轮通常包括：内转子、调磁环和外转子，其中调磁环位于内转子和外转子之间，内转子和外转子上的永磁体均采用径向充磁，并在磁路中形成进项磁场。后续的相关技术也在磁场调制式磁齿轮的基础上进行了多种改进，例如CN202206274U、CN112600388A。但是改进后的磁齿轮仍然存在结构复杂、体积大、质量重等问题，难以应用于具有狭小空间限制的小型无人设备领域。
技术实现思路
[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种轴向磁通的磁齿轮，转矩密度大，能够适应狭小空间尺度下的应用，适用于高密度无人设备舵机等小型设备。
[0004]本专利技术实施例的轴向磁通的磁齿轮包括：输入转子，所述输入转子包括输入转子本体和设在所述输入转子本体上的M对第一磁性件，所述第一磁性件沿所述磁齿轮的周向分布且其拓扑结构满足海尔贝克阵列排布；输出转子，所述输出转子包括输出转子本体和设在所述输出转子本体上的N对第二磁性件，所述第二磁性件沿所述磁齿轮的周向分布且其拓扑结构满足海尔贝克阵列排布；调磁环，所述调磁环包括调磁环本体和M+N个调磁块，M+N个所述调磁块沿所述磁齿轮的周向间隔排布，其中，所述输入转子、所述调磁环、所述输出转子同轴并沿轴向依次间隔设置，所述磁齿轮的磁场耦合面为垂直于其轴向的圆形截面。
[0005]本申请实施例提供的磁齿轮的磁场耦合面为垂直于其轴向的圆形截面，与传统的径向磁通磁齿轮相比，产生耦合磁场的面积更大，即磁场耦合面积更大。因此本申请提供的磁齿轮具有更高的转矩密度和功率传递能力，并且还可以具有更小的体积和更轻的重量，适用于高密度无人设备舵机等小型设备领域，解决了小型舵机的减速问题，有效降低运动部件的转矩，以适应高速舵机的精确控制，满足该领域的需求。
[0006]此外，本申请实施例提供的磁齿轮结构简单、可靠性高，更易于小型化，还由于无接触传动具有自动过载保护的功能，保护运动部件不易受损，同时降低了维护成本。
[0007]在一些实施例中，在所述周向上相邻的两个所述第一磁性件之间在所述周向上的最小间隔与所述第一磁性件在所述周向上的最大尺寸之比为1:4
‑
1:10.67；和/或，在所述周向上相邻的两个所述第二磁性件之间在所述周向上的最小间隔与所述第二磁性件在所述周向上的最大尺寸之比为1:4
‑
1:10.67。
[0008]在一些实施例中，所述第一磁性件和所述第二磁性件均为长方体。
[0009]在一些实施例中，所述输入转子本体和所述输出转子本体均由非导磁材料制成。
[0010]在一些实施例中，所述第一磁性件为长方形体，所述第一磁性件的厚度方向为所述轴向，所述第一磁性件垂直与所述轴向的横截面为长方形，所述第一磁性件的厚度与所述长方形的任意边长之比小于等于1.62:1；和/或，所述第二磁性件为长方形体，所述第二磁性件的厚度方向为所述轴向，所述第二磁性件垂直与所述轴向的横截面为长方形，所述第二磁性件的厚度与所述长方形的任意边长之比小于等于1.62:1。
[0011]在一些实施例中，所述第一磁性件沿所述输入转子的径向分为多列，多列所述第一磁性件均包括M对沿所述周向间隔排布的所述第一磁性件；
[0012]和/或，所述第二磁性件沿所述输出转子的径向分为多列，多列所述第二磁性件均包括N对沿所述周向间隔排布的所述第二磁性件。
[0013]在一些实施例中，所述第一磁性件沿所述输入转子的径向分为L列，L为大于等于3的正整数，从内向外排列的第一磁性件列分别为第一列、。。第L
’
列，中L
’
为小于等于L的正整数。
[0014]第一列所述第一磁性件列包括nM块轴向充磁的第一磁性件和nM块周向充磁的第一磁性件，其中n为正整数，
[0015]当L
’
为偶数时，第L
’
列所述第一磁性件列包括n
(L
’‑
1)
M块轴向充磁的第一磁性件和n
(L
’‑
2)
M块周向充磁的第一磁性件，当L
’
为奇数时，第L
’
列所述第一磁性件列包括n
(L
’‑
1)
M块轴向充磁的第一磁性件和n
(L
’‑
1)
M块周向充磁的第一磁性件。
[0016]在一些实施例中，所述第一磁性件沿所述输入转子的径向分为两列，
[0017]位于内侧的第一磁性件列包括nM块轴向充磁的第一磁性件和nM块周向充磁的第一磁性件，其中n为正整数，
[0018]位于外侧的第一磁性件列包括nM块轴向充磁的第一磁性件和2nM块周向充磁的第一磁性件，或者，位于外侧的第一磁性件列包括2nM块轴向充磁的第一磁性件和nM块周向充磁的第一磁性件。
[0019]在一些实施例中，所述输入转子还包括设在所述输入转子本体上的Z1个第三磁性件，所述输出转子还包括设在所述输出转子本体上的Z2个第四磁性件，所述第三磁性件位于所述第一磁性件的内侧且沿所述周向间隔设置，所述第四磁性件位于所述第二磁性件的内侧且沿所述周向间隔设置，所述第三磁性件与所述第四磁性件互斥或相吸，
[0020]其中，Z1为2M和2N的公因数或4的整数倍，Z2为2M和2N的公因数或4的整数倍。
[0021]在一些实施例中，在所述周向上相邻的两个所述第三磁性件之间在所述周向上的最小间隔与所述第三磁性件在所述周向上的最大尺寸之比为1:2
‑
3:1；
[0022]在所述周向上相邻的两个所述第四磁性件之间在所述周向上的最小间隔与所述第四磁性件在所述周向上的最大尺寸之比为1:2
‑
3:1；
[0023]在一些实施例中，轴向磁通的磁齿轮包括：壳体，所述输入转子、所述调磁环和所述输出转子均设在所述壳体内，所述输入转子和所述输出转子相对所述壳体可转动地设置，所述调磁环与所述壳体相对固定；输入轴和输出轴，所述输入轴与所述输入转子相连，所述输出轴与所述输出转子相连，从而驱动所述输出轴转动。
[0024]在一些实施例中，轴向磁通的磁齿轮包括：第一轴承、第二轴承、第三轴承和第四
轴承，所述输入轴通过所述第一轴承与所述壳体配合以实现相对转动，所述输出轴通过所述第二轴承与所述壳体配合以实现相对转动，所述调磁环通过所述第三轴承与所述输入转子配合以实现相对转动，所述调磁环通过所述第四轴承与所述输出转子配本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种轴向磁通的磁齿轮，其特征在于，包括：输入转子，所述输入转子包括输入转子本体和设在所述输入转子本体上的M对第一磁性件，所述第一磁性件沿所述磁齿轮的周向分布且其拓扑结构满足海尔贝克阵列排布；输出转子，所述输出转子包括输出转子本体和设在所述输出转子本体上的N对第二磁性件，所述第二磁性件沿所述磁齿轮的周向分布且其拓扑结构满足海尔贝克阵列排布；调磁环，所述调磁环包括调磁环本体和M+N个调磁块，M+N个所述调磁块沿所述磁齿轮的周向间隔排布。2.根据权利要求1所述的轴向磁通的磁齿轮，其特征在于，在所述周向上相邻的两个所述第一磁性件之间在所述周向上的最小间隔与所述第一磁性件在所述周向上的最大尺寸之比为1:4
‑
1:10.67；和/或，在所述周向上相邻的两个所述第二磁性件之间在所述周向上的最小间隔与所述第二磁性件在所述周向上的最大尺寸之比为1:4
‑
1:10.67。3.根据权利要求1或2所述的轴向磁通的磁齿轮，其特征在于，所述第一磁性件和所述第二磁性件均为长方体。4.根据权利要求1所述的轴向磁通的磁齿轮，其特征在于，所述输入转子本体和所述输出转子本体均由非导磁材料制成。5.根据权利要求4所述的轴向磁通的磁齿轮，其特征在于，所述第一磁性件为长方形体，所述第一磁性件的厚度方向为所述轴向，所述第一磁性件垂直与所述轴向的横截面为长方形，所述第一磁性件的厚度与所述长方形的任意边长之比小于等于1.62:1；和/或，所述第二磁性件为长方形体，所述第二磁性件的厚度方向为所述轴向，所述第二磁性件垂直与所述轴向的横截面为长方形，所述第二磁性件的厚度与所述长方形的任意边长之比小于等于1.62:1。6.根据权利要求1所述的轴向磁通的磁齿轮，其特征在于，所述第一磁性件沿所述输入转子的径向分为多列，多列所述第一磁性件均包括M对沿所述周向间隔排布的所述第一磁性件；和/或，所述第二磁性件沿所述输出转子的径向分为多列，多列所述第二磁性件均包括N对沿所述周向间隔排布的所述第二磁性件。7.根据权利要求6所述的轴向磁通的磁齿轮，其特征在于，所述第一磁性件沿所述输入转子的径向分为L列，L为大于等于3的正整数，从内向外排列的第一磁性件列分别为第1列、。。第L
’
列，中L
’
为小于等于L的正整数，第一列所述第一磁性件列包括nM块轴向充磁的第一磁性件和nM块周向充磁的第一磁性件，其中n为正整数，当L
’
为偶数时，第L
’
列所述第一磁性件列包括n
(L
’‑
1)
【专利技术属性】
技术研发人员：高凌宇，罗帅，鲁仰辉，范霁红，于成伟，魏立军，吴先峰，王晋中，李高盛，曹菡，边卓伟，严帅，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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