一种含有超导材料的不均匀制造技术

一种含有超导材料的不均匀

【技术实现步骤摘要】
一种含有超导材料的不均匀Halbach阵列磁性齿轮


[0001]本专利技术涉及低速大转矩传动
，特别是一种含有超导材料的不均匀
Halbach
阵列磁性齿轮
。

技术介绍

[0002]机械齿轮主要是靠主动轮
、
从动轮之间啮合完成的，它具有传动平稳
、
结构简单
、
成本低
、
使用维护方便等优点，是机械传动中应用最广的一种传动形式
。
但是随着科技的发展，技术的进步，机械齿轮由于精度不高的齿轮
、
传动时的噪声
、
振动和冲击大
、
污染环境等因素限制了其发展
。
磁性齿轮作为一种利用磁场调制原理的传动装置，相比传统机械齿轮，没有断齿现象，过载保护
、
低速大转矩
、
噪声低
、
安装简单等优点，科研人士们对磁性齿轮研究现状更加的关注，在未来也有着广泛的应用前景
。
[0003]磁性齿轮最早出现在
20
世纪初，
B.Brukwici
于
1913
年申请了磁性齿轮的专利，开启了磁性齿轮的先河
。
但是，其所提出的磁性齿轮在当时并没有引起人们的关注，主要原因是其专利技术的磁性传动装置采用传统的拓扑结构，永磁体的利用率很低
。2001
年，英国谢菲尔大学的
K.Atallah
和
D.Howe
两位教授首次提出了磁场调制式的磁性齿轮结构，这种结构的提出，开启了磁场调制式磁性齿轮的研究之路
。
[0004]传统的磁性齿轮也存在一些问题需要我们解决，首先在运行的过程中受脉动转矩的影响，永磁体容易引起温升，产生不可逆退磁，从而对磁性齿轮造成损伤，所以降低磁性齿轮的转矩脉动是我们重点研究的方向
。
其次传统的磁性齿轮在低速大转矩的方向还可以进一步的提升，通过改变拓扑结构
、
改变充磁方式等来提高磁性齿轮的转矩密度，在电动汽车
、
风力发电等领域具有广阔的应用前景
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种含有超导材料的不均匀
Halbach
阵列磁性齿轮，通过改变内
、
外永磁体的拓扑结构和充磁方式，并根据高温超导块的迈斯纳效应，将调磁环中环氧树脂用超导材料来替代来减少磁场的穿透，外转子低永磁体与铁轭之间填充环氧树脂减少漏磁，来实现磁性齿轮高转矩密度，减少永磁体用量，提高永磁体的利用率，进一步实现低速大转矩的能力
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种含有超导材料的不均匀
Halbach
阵列磁性齿轮，由内至外依次包括同心嵌套设置的内转子
、
调磁环及外转子，在内转子与调磁环之间设有内层气隙，在外转子与调磁环之间设有外气隙；
[0007]所述内转子包括内转子铁轭以及设于内转子铁轭外侧的内转子永磁体，所述内转子永磁体包括凸型永磁体，在凸型永磁体两侧的缺口处设有辅助永磁体；
[0008]所述外转子外转子包括外转子轭以及设于外转子轭内侧的外转子永磁体，所述外转子永磁体包括外转子高永磁体以及设于外转子高永磁体两侧的外转子低永磁体
。
[0009]优选的，所述调磁环由调磁铁轭和高温超导块交替排列构成
。
[0010]优选的，所述调磁铁轭由硅钢片堆叠而成
。
[0011]优选的，所述外转子低永磁体与外转子轭之间形成间隙，在间隙内填充环氧树脂
。
[0012]优选的，所述外转子永磁体采用
Halbach
阵列充磁
。
[0013]优选的，调磁环的磁场极对数
Ns、
内转子永磁体的磁场极对数
Pin
以及外转子永磁体的磁场极对数
Pout
满足如下关系：
Ns
＝
Pin+Pout。
[0014]本专利技术提供一种含有超导材料的不均匀
Halbach
阵列磁性齿轮，具有以下有益效果：
[0015]1、
本专利技术所提供的一种含有超导材料的不均匀
Halbach
阵列磁性齿轮装置，改变了内
、
外转子永磁体的充磁方式，内转子永磁体采用凸型结构分为三块，外转子永磁体低
‑
高
‑
低结构，内外转子均采用
Halbach
阵列充磁，采用三段一级的
Halbach
阵列充磁，这种充磁方式使得内外层气隙磁密幅值更高，并且波形更接近正弦，谐波含量更少
。
[0016]2、
本专利技术所提供的将调磁环中的环氧树脂用高温超导块替换的磁性齿轮装置，根据迈斯纳效应，高温超导块可以有效减少磁场的穿透，提高了永磁体的利用率，利用
Ansoft
软件对内外层气隙磁密和内外转子的静态
、
动态转矩进行计算，并和传统磁性齿轮进行比较，本专利技术改进型磁性齿轮在气隙磁密和转矩幅值上都有很大的提高，适用于低速大转矩的场合
。
[0017]3、
本专利技术所提供的一种含有超导材料的不均匀
Halbach
阵列磁性齿轮装置，外转子低永磁体与铁轭之间填充环氧树脂，能够减小永磁体的用量，永磁体价格较为昂贵，进而提高了其经济型并减轻磁性齿轮装置的质量
。
附图说明
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：
[0019]图1为本专利技术的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术的内转子永磁体充磁方向示意图；
[0021]图3为本专利技术的外转子永磁体充磁方向示意图；
[0022]图4为本专利技术的内层气隙磁密径向分量比较图；
[0023]图5为本专利技术的内层气隙磁密切向分量比较图；
[0024]图6为本专利技术的外层气隙磁密径向分量比较图；
[0025]图7为本专利技术的外层气隙磁密切向分量比较图；
[0026]图8为本专利技术的内层气隙径向谐波幅值比较图；
[0027]图9为本专利技术的内层气隙切向谐波幅值比较图；
[0028]图
10
为本专利技术的外层气隙径向谐波幅值比较图；
[0029]图
11
为本专利技术的外层气隙切向谐波幅值比较图；
[0030]图
12
为本专利技术的静态转矩比较图；
[0031]图
13
为本专利技术的稳态转矩比较图
。
具体实施方式
[0032]如图1‑3所示，一种含有超导材料的不均匀
Halbach
阵列磁性齿轮，由内至外依次包括同心嵌套设置的内转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含有超导材料的不均匀
Halbach
阵列磁性齿轮，由内至外依次包括同心嵌套设置的内转子
、
调磁环及外转子，在内转子与调磁环之间设有内层气隙（9），在外转子与调磁环之间设有外气隙（5）；其特征在于：所述内转子包括内转子铁轭（8）以及设于内转子铁轭（8）外侧的内转子永磁体，所述内转子永磁体包括凸型永磁体（7），在凸型永磁体（7）两侧的缺口处设有辅助永磁体（
10
）；所述外转子包括外转子轭（1）以及设于外转子轭（1）内侧的外转子永磁体，所述外转子永磁体包括外转子高永磁体（2）以及设于外转子高永磁体（2）两侧的外转子低永磁体（3）
。2.
根据权利要求1所述一种含有超导材料的不均匀
Halbach
阵列磁性齿轮，其特征在于：所述调磁环由调磁铁轭（6）和高温超导块（4）交替排列构成
。3.
根据权利要求2所述一种含有超导材料的不均匀
Halbach
...

【专利技术属性】
技术研发人员：井立兵，苏展，王涛，闵泽宇，杨坤，蒉张涛，王有中，苏桐，沈曼如，李垚坤，吴哲宇，王佳敏，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：