【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低速大转矩传动，更具体地，涉及一种基于双层外转子轭的永磁齿轮。
技术介绍
1、齿轮作为机械工程中的转速和转矩传递元件，具有重要的工程价值。与传统机械齿轮不同，磁齿轮因其非接触式传动、自带过载保护等优势，自上世纪专利技术以来就受到广泛关注。基于磁场调制原理的同心式磁齿轮永磁体利用率高，有不输于传统机械齿轮的转矩密度，具有良好的工业前景。其结构如图1所示，由内向外依次包括内转子1、调磁环2和外转子3；内转子1包括内转子轭部12和内转子磁钢11，内转子磁钢11表贴或内嵌于内转子轭部12；调磁环2包括多个导磁单元，用于对内转子磁场进行调制；外转子3包括外转子轭部32和外转子磁钢31，外转子磁钢31可表贴或内嵌于外转子轭部32。
2、然而，现有同心式磁齿轮的工程应用场合仍然比较局限。一方面，磁齿轮的铁心中交变磁场较大，损耗较大，效率不高；另一方面，磁齿轮的体积和质量较大，转矩密度仍然较低。
3、专利cn113949223a提出了一种低损耗磁齿轮装置，通过在转子环两端设置磁屏蔽环来降低端部漏磁，但是该装置只能减小端部漏磁，随着齿轮轴向长度的增加，效果会变差。
4、专利cn109617348a提出了一种轭部开槽的磁齿轮装置，通过对外转子轭外侧开槽减小装置质量，增大磁齿轮转矩密度，但是该方法只适用于外转子采用切向励磁的磁齿轮，且提升转矩密度效果有限，该专利中的实施例下改进后的转矩密度也只提升了不到2％。
5、总体而言，现有的磁齿轮结构损耗大，效率低，质量大，转矩密度小，成本高，很难应
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于双层外转子轭的永磁齿轮，其目的在于，对磁齿轮的结构进行改进，以减小装置体积和质量，提高转矩密度，同时降低磁齿轮中的涡流损耗和磁滞损耗，提高磁齿轮的传动效率。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于双层外转子轭的永磁齿轮，包括由内向外依次同轴设置的内转子、调磁环和外转子；内转子与调磁环之间，以及调磁环和外转子之间均设置有气隙；内转子的极对数少于外转子的极对数；
3、内转子包括内转子轭，以及内嵌或表贴于内转子轭的内转子磁钢；
4、调磁环包括多个导磁单元；
5、外转子包括双层外转子轭，以及内嵌于双层外转子轭内表面的外转子磁钢；
6、其中，双层外转子轭包括非导磁支撑桥和两倍于工作磁场极对数的导磁单元；各导磁单元设置于磁极外侧的交轴上，且内嵌于非导磁支撑桥内表面的凹槽。
7、进一步地，工作磁场极对数为：n＝m-p；
8、其中，p表示内转子的极对数，m表示调磁环中的导磁单元数量。
9、进一步地，导磁单元的外轮廓线由靠近气隙一侧的圆弧和位于非导磁支撑桥内部的多边形围成。
10、进一步地，导磁单元位于非导磁支撑桥内部的轮廓线为八边形的一半。
11、进一步地，八边形的边长为2mm。
12、进一步地，导磁单元由多边形硅钢堆叠而成。
13、进一步地，非导磁支撑桥由塑料制成。
14、进一步地，内转子磁钢由电工钢制成。
15、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
16、(1)本专利技术提供的基于双层外转子轭的永磁齿轮，通过对永磁齿轮的外转子轭进行改进，得到由非导磁支撑桥及内嵌于非导磁支撑桥的导磁单元构成的双层外转子轭，其中的导磁单元位于磁极外侧的交轴上，该双层外转子轭结构保留工作磁场磁路的同时增大了非工作磁场的磁路磁阻，保持工作磁场磁密不变，只减小非工作磁场磁密，从而降低铁耗，提高传动效率，并且，相比原有环形铁心轭部，不需要导通非工作磁动势，因此磁导可以相对减小，厚度相对减小，装置体积和质量减小，装置转矩密度提高。
17、(2)本专利技术提供的基于双层外转子轭的永磁齿轮，通过对传统磁齿轮的外转子轭进行改进得到的双层外转子轭，相比原有环形铁心轭部，由非导磁材料制作的非导磁支撑桥结构和导磁材料制作的导磁单元构成，大幅减少了铁心用量，在减小装置重量的同时，降低了装置成本。
18、(3)本专利技术提供的基于双层外转子轭的永磁齿轮，对双层外转子轭中的导磁单元的形状进行了优化，使其外轮廓线由靠近气隙一侧的圆弧和位于非导磁支撑桥内部的多边形围成，由此可以在不增加导磁单元加工难度的情况下，进一步提高传动效率和转矩密度。
19、综合以上三点，本专利技术提供的双层外转子轭永磁齿轮损耗低，效率高，质量小，转矩密度高，成本低，具有良好的工程实用价值。
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1.一种基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，包括由内向外依次同轴设置的内转子、调磁环和外转子；所述内转子与所述调磁环之间，以及所述调磁环和所述外转子之间均设置有气隙；所述内转子的极对数少于所述外转子的极对数；
2.如权利要求1所述的基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，所述工作磁场极对数为：N＝M-p；
3.如权利要求1或2所述的基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，所述导磁单元的外轮廓线由靠近气隙一侧的圆弧和位于所述非导磁支撑桥内部的多边形围成。
4.如权利要求3所述的基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，所述导磁单元位于所述非导磁支撑桥内部的轮廓线为八边形的一半。
5.如权利要求4所述的基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，所述八边形的边长为2mm。
6.如权利要求3所述的基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，所述导磁单元由多边形硅钢堆叠而成。
7.如权利要求1或2所述的基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，所述非导磁支撑桥由塑料制成。
8.如权利要求1或2所述的基于双层外转子
...【技术特征摘要】
1.一种基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，包括由内向外依次同轴设置的内转子、调磁环和外转子；所述内转子与所述调磁环之间，以及所述调磁环和所述外转子之间均设置有气隙；所述内转子的极对数少于所述外转子的极对数；
2.如权利要求1所述的基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，所述工作磁场极对数为：n＝m-p；
3.如权利要求1或2所述的基于双层外转子轭的永磁齿轮，其特征在于，所述导磁单元的外轮廓线由靠近气隙一侧的圆弧和位于所述非导磁支撑桥内部的多边形围成。
4.如权利要求3所述的基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李大伟，梁鸿元，黄海林，曲荣海，赵钰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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