一種同軸磁齒輪專利背景

工業(yè)應(yīng)用中，很多需要變速驅(qū)動的場合，通常利用體積龐大的齒輪箱等機(jī)械裝置來實(shí)現(xiàn)。大量機(jī)械裝置的使用將不可避免地帶來噪聲、震動、摩擦損耗以及定期維護(hù)等問題，并將明顯增加系統(tǒng)的復(fù)雜性、體積和重量。此外，機(jī)械齒輪不具備過載自保護(hù)能力，當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩超過其齒輪承受能力時(shí)，容易發(fā)生安全事故。

相較而言，磁齒輪是一種非接觸式傳動裝置，不存在噪聲、震動、摩擦損耗以及潤滑等問題，而且能夠?qū)崿F(xiàn)輸入與輸出之間的物理隔離，還具備過載自保護(hù)能力，安全可靠性較高。轉(zhuǎn)矩傳遞能力一直是磁齒輪的重要性能指標(biāo)，長期以來，永磁材料性能及磁路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制導(dǎo)致磁齒輪的轉(zhuǎn)矩密度相對較低。近年來，隨著高性能釹鐵硼永磁材料的出現(xiàn)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)磁齒輪轉(zhuǎn)矩傳遞能力的突破，有關(guān)磁齒輪新型磁路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的探索再次成為中國國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。2011年8月前，傳統(tǒng)的同軸磁齒輪包括由外至內(nèi)排列、同軸心的外轉(zhuǎn)子、調(diào)磁環(huán)和內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子均采用表貼永磁體結(jié)構(gòu)，不但降低了轉(zhuǎn)子的機(jī)械承受力，而且表貼的永磁體在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)容易脫落。同時(shí)，調(diào)磁環(huán)采用導(dǎo)磁塊與非導(dǎo)磁塊間隔排列構(gòu)成，由于調(diào)磁環(huán)與內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間有二層氣隙，導(dǎo)致磁齒輪的轉(zhuǎn)矩密度較低，種種原因均限制了傳統(tǒng)同軸磁齒輪的應(yīng)用。因此，研究高轉(zhuǎn)矩傳遞能力的新型磁齒輪拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有重要的理論意義和實(shí)用工程價(jià)值。

一種同軸磁齒輪專利目的

《一種同軸磁齒輪》針對傳統(tǒng)的磁齒輪磁路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不足，提供了一種具有較高轉(zhuǎn)矩密度和外轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度，加工制造方便的同軸磁齒輪。

一種同軸磁齒輪技術(shù)方案

《一種同軸磁齒輪》包括由外至內(nèi)排列、同軸心的外轉(zhuǎn)子、靜止磁環(huán)、內(nèi)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸；所述外轉(zhuǎn)子為環(huán)形導(dǎo)磁體，在其內(nèi)環(huán)上設(shè)置有等距排列的外轉(zhuǎn)子凸極；所述靜止磁環(huán)是由等距間隔排列的磁環(huán)永磁體組成的環(huán)形部件，兩相鄰磁環(huán)永磁體之間設(shè)置有非導(dǎo)磁塊，所述磁環(huán)永磁體徑向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上，內(nèi)轉(zhuǎn)子的外環(huán)上設(shè)置有等距間隔排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體；所述外轉(zhuǎn)子凸極與靜止磁環(huán)之間設(shè)有外氣隙；靜止磁環(huán)與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體之間設(shè)有內(nèi)氣隙。

該發(fā)明中，所述外轉(zhuǎn)子凸極的個(gè)數(shù)、磁環(huán)永磁體的極對數(shù)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)滿足以下關(guān)系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)，p_pms為靜止磁環(huán)永磁體極對數(shù)，p_pmi為磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)。

該發(fā)明中，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的外環(huán)上設(shè)置有等距排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極表面。

該發(fā)明的另一種技術(shù)方案中，磁齒輪包括由外至內(nèi)排列、同軸心的外轉(zhuǎn)子、靜止磁環(huán)、內(nèi)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸；所述外轉(zhuǎn)子為環(huán)形導(dǎo)磁體，在其內(nèi)環(huán)上設(shè)置有等距排列的外轉(zhuǎn)子凸極；所述靜止磁環(huán)是由等距間隔排列的磁環(huán)永磁體組成的環(huán)形部件，兩相鄰磁環(huán)永磁體之間設(shè)置有導(dǎo)磁塊，所述磁環(huán)永磁體沿圓周切向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上，內(nèi)轉(zhuǎn)子的外環(huán)上設(shè)置有等距間隔排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體；所述外轉(zhuǎn)子凸極與靜止磁環(huán)之間設(shè)有外氣隙；靜止磁環(huán)與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體之間設(shè)有內(nèi)氣隙。

該方案中，所述外轉(zhuǎn)子凸極的個(gè)數(shù)、磁環(huán)永磁體的極對數(shù)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)滿足以下關(guān)系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)，p_pms為靜止磁環(huán)永磁體極對數(shù)，p_pmi為磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)。

該方案中，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的外環(huán)上設(shè)置有等距排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極表面。

一種同軸磁齒輪有益效果

《一種同軸磁齒輪》提供了一種全新的同軸磁齒輪結(jié)構(gòu)，與2011年8月前已有的同軸磁齒輪相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.該發(fā)明的外轉(zhuǎn)子為簡單的凸極結(jié)構(gòu)，其作用是將靜止磁環(huán)的磁場在內(nèi)氣隙側(cè)調(diào)制出與磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)一致的旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁磁場相互耦合，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩傳遞。該磁齒輪具有轉(zhuǎn)矩密度高、外轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度大、加工制造方便的特點(diǎn)。

與傳統(tǒng)的同軸磁齒輪相比，該發(fā)明中外轉(zhuǎn)子僅為簡單的凸極結(jié)構(gòu)，不但能夠提高外轉(zhuǎn)子的機(jī)械承受力，而且更易于加工制造，有利于降低生產(chǎn)成本；

2.該發(fā)明的外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，靜止磁環(huán)產(chǎn)生的磁場在外轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)的調(diào)制作用下，能夠在內(nèi)氣隙側(cè)產(chǎn)生一系列的諧波旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁磁場與某一諧波旋轉(zhuǎn)磁場極對數(shù)一致時(shí)，通過磁場耦合作用可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的有效傳遞。為了獲得較高的轉(zhuǎn)矩密度，所選用諧波磁場應(yīng)為眾諧波磁場中幅值最大的一個(gè)。此外，磁環(huán)產(chǎn)生的基波磁場仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，有利于減小靜止磁環(huán)內(nèi)的磁滯損耗；

3.當(dāng)外轉(zhuǎn)子凸極的個(gè)數(shù)、磁環(huán)永磁體的極對數(shù)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)滿足以下關(guān)系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)，p_pms為靜止磁環(huán)永磁體極對數(shù)，p_pmi為磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)，此時(shí)利用了諧波磁場中幅值最大的諧波分量，磁齒輪能夠獲得最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩傳遞能力；

4.該發(fā)明的磁環(huán)永磁體徑向充磁方案中，置于靜止磁環(huán)相鄰永磁體之間的非導(dǎo)磁塊，一方面能夠起到固定永磁體的作用，另一方面還能夠有效減少永磁體極間漏磁；

5.該發(fā)明的磁環(huán)永磁體沿圓周切向充磁方案中，構(gòu)成靜止磁環(huán)的導(dǎo)磁塊，一方面能夠?yàn)檠貓A周切向充磁的永磁體提供磁通通路形成等效的N-S極，另一方面還能夠起到固定永磁體的作用；

6.該發(fā)明利用變磁阻原理采用凸極表貼永磁體結(jié)構(gòu)的內(nèi)轉(zhuǎn)子，與其它結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)轉(zhuǎn)子相比，在保證轉(zhuǎn)矩傳遞能力的前提下，可進(jìn)一步節(jié)省磁鋼和鐵的用量。

圖1為磁環(huán)采用徑向充磁的同軸磁齒輪截面結(jié)構(gòu)；

圖2為磁環(huán)采用切向充磁的同軸磁齒輪截面結(jié)構(gòu)；

圖3為表面貼裝永磁體式內(nèi)轉(zhuǎn)子截面結(jié)構(gòu)；

圖4為內(nèi)嵌永磁體式內(nèi)轉(zhuǎn)子截面結(jié)構(gòu)；

圖5為傳統(tǒng)的同軸磁齒輪截面結(jié)構(gòu)。

圖中有：外轉(zhuǎn)子1，外轉(zhuǎn)子凸極11，外轉(zhuǎn)子永磁體12，靜止磁環(huán)2，磁環(huán)永磁體21，非導(dǎo)磁塊22，導(dǎo)磁塊23，內(nèi)轉(zhuǎn)子3，內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極31，內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體32，外氣隙4，內(nèi)氣隙5，轉(zhuǎn)軸6，調(diào)磁環(huán)7，調(diào)磁環(huán)導(dǎo)磁塊71，調(diào)磁環(huán)非導(dǎo)磁塊72。圖中箭頭代表永磁體充磁方向。

1.《一種同軸磁齒輪》特征在于，該磁齒輪包括由外至內(nèi)排列、同軸心的外轉(zhuǎn)子（1）、靜止磁環(huán)（2）、內(nèi)轉(zhuǎn)子（3）和轉(zhuǎn)軸（6）；所述外轉(zhuǎn)子（1）為環(huán)形導(dǎo)磁體，在其內(nèi)環(huán)上設(shè)置有等距排列的外轉(zhuǎn)子凸極（11）；所述靜止磁環(huán)（2）是由等距間隔排列的磁環(huán)永磁體（21）組成的環(huán)形部件，兩相鄰磁環(huán)永磁體（21）之間設(shè)置有非導(dǎo)磁塊（22），所述磁環(huán)永磁體（21）徑向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子（3）固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸（6）上，內(nèi)轉(zhuǎn)子（3）的外環(huán)上設(shè)置有等距間隔排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體（32）；所述外轉(zhuǎn)子凸極（11）與靜止磁環(huán)（2）之間設(shè)有外氣隙（4）；靜止磁環(huán)（2）與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體（32）之間設(shè)有內(nèi)氣隙（5）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同軸磁齒輪，其特征在于，所述外轉(zhuǎn)子凸極（11）的個(gè)數(shù)、磁環(huán)永磁體（21）的極對數(shù)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體（32）的極對數(shù)滿足以下關(guān)系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)，p_pms為靜止磁環(huán)永磁體極對數(shù)，p_pmi為磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)。

3.一種同軸磁齒輪，其特征在于，該磁齒輪包括由外至內(nèi)排列、同軸心的外轉(zhuǎn)子（1）、靜止磁環(huán)（2）、內(nèi)轉(zhuǎn)子（3）和轉(zhuǎn)軸（6）；所述外轉(zhuǎn)子（1）為環(huán)形導(dǎo)磁體，在其內(nèi)環(huán)上設(shè)置有等距排列的外轉(zhuǎn)子凸極（11）；所述靜止磁環(huán)（2）是由等距間隔排列的磁環(huán)永磁體（21）組成的環(huán)形部件，兩相鄰磁環(huán)永磁體（21）之間設(shè)置有導(dǎo)磁塊（23），所述磁環(huán)永磁體（21）沿圓周切向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子（3）固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸（6）上，內(nèi)轉(zhuǎn)子（3）的外環(huán)上設(shè)置有等距間隔排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體（32）；所述外轉(zhuǎn)子凸極（11）與靜止磁環(huán)（2）之間設(shè)有外氣隙（4）；靜止磁環(huán)（2）與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體（32）之間設(shè)有內(nèi)氣隙（5）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種同軸磁齒輪，其特征在于，所述外轉(zhuǎn)子凸極（11）的個(gè)數(shù)、磁環(huán)永磁體（21）的極對數(shù)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體（32）的極對數(shù)滿足以下關(guān)系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)，p_pms為靜止磁環(huán)永磁體極對數(shù)，p_pmi為磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)。

《一種同軸磁齒輪》的同軸磁齒輪，包括由外至內(nèi)排列、同軸心的外轉(zhuǎn)子1、靜止磁環(huán)2、內(nèi)轉(zhuǎn)子3和轉(zhuǎn)軸6；所述外轉(zhuǎn)子1為環(huán)形導(dǎo)磁體，在其內(nèi)環(huán)上設(shè)置有等距排列的外轉(zhuǎn)子凸極11；所述靜止磁環(huán)2是由等距間隔排列的磁環(huán)永磁體21組成的環(huán)形部件，兩相鄰磁環(huán)永磁體21之間設(shè)置有非導(dǎo)磁塊22，所述磁環(huán)永磁體21徑向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子3固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸6上，內(nèi)轉(zhuǎn)子的外環(huán)上設(shè)置有等距間隔排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體32；所述外轉(zhuǎn)子凸極11與靜止磁環(huán)2之間設(shè)有外氣隙4；靜止磁環(huán)2與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體32之間設(shè)有內(nèi)氣隙5。

《一種同軸磁齒輪》中，所述外轉(zhuǎn)子凸極11的個(gè)數(shù)、磁環(huán)永磁體21的極對數(shù)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體32極對數(shù)滿足以下關(guān)系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)，p_pms為靜止磁環(huán)永磁體極對數(shù)，p_pmi為磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)。

《一種同軸磁齒輪》中，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子3的外環(huán)上設(shè)置有等距排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極31，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體32設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極31表面。

《一種同軸磁齒輪》的另一種技術(shù)方案中，磁齒輪包括由外至內(nèi)排列、同軸心的外轉(zhuǎn)子1、靜止磁環(huán)2、內(nèi)轉(zhuǎn)子3和轉(zhuǎn)軸6；所述外轉(zhuǎn)子1為環(huán)形導(dǎo)磁體，在其內(nèi)環(huán)上設(shè)置有等距排列的外轉(zhuǎn)子凸極11；所述靜止磁環(huán)2是由等距間隔排列的磁環(huán)永磁體21組成的環(huán)形部件，兩相鄰磁環(huán)永磁體21之間設(shè)置有導(dǎo)磁塊23，所述磁環(huán)永磁體21沿圓周切向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子3固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸6上，內(nèi)轉(zhuǎn)子3的外環(huán)上設(shè)置有等距間隔排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體32；所述外轉(zhuǎn)子凸極11與靜止磁環(huán)2之間設(shè)有外氣隙4；靜止磁環(huán)2與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體32之間設(shè)有內(nèi)氣隙5。

該方案中，所述外轉(zhuǎn)子凸極11的個(gè)數(shù)、磁環(huán)永磁體21的極對數(shù)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體32極對數(shù)滿足以下關(guān)系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)，p_pms為靜止磁環(huán)永磁體極對數(shù)，p_pmi為磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)。

該方案中，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子3的外環(huán)上設(shè)置有等距排列的內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極31，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體32設(shè)置在內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極31表面。

下面結(jié)合附圖對《一種同軸磁齒輪》做進(jìn)一步說明。

該發(fā)明的外轉(zhuǎn)子1需為凸極結(jié)構(gòu)，用以調(diào)制磁環(huán)產(chǎn)生的磁場，為了獲得較高的轉(zhuǎn)矩傳遞能力，實(shí)際應(yīng)用中，凸極極弧系數(shù)需要優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般選在0.5左右為宜。

所述的外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子3、磁環(huán)永磁體沿圓周切向充磁方案中構(gòu)成靜止磁環(huán)的導(dǎo)磁塊23由硅鋼疊片或其它導(dǎo)磁材料構(gòu)成，與普通永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心制造工藝相同。

所述的磁環(huán)永磁體徑向充磁方案中，置于靜止磁環(huán)永磁體21之間的非導(dǎo)磁塊22由環(huán)氧樹脂或其它非導(dǎo)磁材料構(gòu)成，與永磁體21沿圓周依次間隔排列構(gòu)成靜止磁環(huán)，固定安裝在內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間。為了獲得較高的轉(zhuǎn)矩傳遞能力，非導(dǎo)磁塊22與永磁體21相比，所占比例相對很小，只要在制造工藝允許的范圍內(nèi)起到固定永磁體的作用即可。

所述的磁環(huán)永磁體沿圓周切向充磁方案中，靜止磁環(huán)永磁體21和導(dǎo)磁塊23沿圓周依次間隔排列組成一個(gè)整體，固定安裝在內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間，為了獲得較高的轉(zhuǎn)矩密度且節(jié)省永磁體用量，永磁體21和導(dǎo)磁塊23的弧長比例控制在1:1左右為宜。

內(nèi)轉(zhuǎn)子可利用變磁阻原理采用凸極表貼永磁體結(jié)構(gòu)，采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，極弧系數(shù)宜選在0.7左右，與圖3所示的表貼永磁體結(jié)構(gòu)相比，提高了單位體積永磁體的利用率，降低了生產(chǎn)成本。為了防止永磁體32在內(nèi)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的情況下脫落，可在相鄰內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極31和永磁體32之間填充非導(dǎo)磁材料。當(dāng)然，還可以采用常見的普通永磁同步電機(jī)中轉(zhuǎn)子表貼永磁體的固定方式實(shí)現(xiàn)防止永磁體脫落的目的。

該發(fā)明中，內(nèi)轉(zhuǎn)子也可采用圖3、圖4所示的其它形式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，只需保證內(nèi)轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生有效的N-S極即可。其中，圖3所示為內(nèi)轉(zhuǎn)子外環(huán)等距表貼永磁體結(jié)構(gòu)，相鄰永磁體徑向充磁，充磁方向相反，構(gòu)成N-S結(jié)構(gòu)；圖4所示為等距內(nèi)嵌永磁體結(jié)構(gòu)，相鄰永磁體沿圓周切向充磁，充磁方向相反，構(gòu)成聚磁式N-S結(jié)構(gòu)。在外轉(zhuǎn)子1和靜止磁環(huán)2之間的外氣隙4可以保證外轉(zhuǎn)子正常旋轉(zhuǎn)；在靜止磁環(huán)2和內(nèi)轉(zhuǎn)子3之間的內(nèi)氣隙5可以保證內(nèi)轉(zhuǎn)子正常旋轉(zhuǎn)。

該發(fā)明中，轉(zhuǎn)軸6與外部的動力輸入裝置或動力輸出裝置連接，起到輸入或輸出動力的作用。因此，轉(zhuǎn)軸6可以是和內(nèi)轉(zhuǎn)子3單獨(dú)的部件，內(nèi)轉(zhuǎn)子3固定設(shè)置在轉(zhuǎn)軸6外圓周上；當(dāng)然轉(zhuǎn)軸6也可以是和內(nèi)轉(zhuǎn)子3制成一體的部件，乃至于轉(zhuǎn)軸6可以在結(jié)構(gòu)上視為內(nèi)轉(zhuǎn)子3的位于軸心的一部分。但無論采用哪種結(jié)構(gòu)形式，都在該發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

所述的構(gòu)成靜止磁環(huán)的永磁體21、置于內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極31表面的永磁體32由稀土釹鐵硼或其它永磁材料制成。

所述磁環(huán)永磁體徑向充磁方案中，構(gòu)成靜止磁環(huán)的永磁體21徑向充磁，且相鄰永磁體充磁方向相反，構(gòu)成N-S結(jié)構(gòu)。

所述磁環(huán)永磁體沿圓周切向充磁方案中，構(gòu)成靜止磁環(huán)的永磁體21沿圓周切向充磁，且相鄰永磁體充磁方向相反，構(gòu)成聚磁式N-S結(jié)構(gòu)。

所述的置于內(nèi)轉(zhuǎn)子凸極表面的永磁體32徑向充磁，且相鄰永磁體充磁方向相反，構(gòu)成N-S結(jié)構(gòu)。

外轉(zhuǎn)子凸極的磁場調(diào)制功能，能夠?qū)㈧o止磁環(huán)永磁體產(chǎn)生的磁場，在內(nèi)氣隙側(cè)調(diào)制出一系列空間諧波磁場。當(dāng)外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，相應(yīng)的諧波磁場隨之旋轉(zhuǎn)。當(dāng)磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)等于其中任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)諧波磁場的極對數(shù)時(shí)，磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子通過磁場的耦合作用，就能夠穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳遞。所以，內(nèi)轉(zhuǎn)子有多種結(jié)構(gòu)形式，只需保證能夠產(chǎn)生有效的N-S磁極與諧波磁場耦合作用即可。為了實(shí)現(xiàn)變速傳動的效果，一般要求所選用的諧波旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)不能等于外轉(zhuǎn)子凸極的個(gè)數(shù)。同時(shí)，考慮到內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的半徑不同，內(nèi)轉(zhuǎn)子外環(huán)周長較小，所設(shè)置的永磁體極對數(shù)不宜太多，所以，為了實(shí)現(xiàn)較好的轉(zhuǎn)矩傳遞效果，一般內(nèi)轉(zhuǎn)子的永磁體極對數(shù)相較外轉(zhuǎn)子凸極數(shù)要少的多，即內(nèi)轉(zhuǎn)子做高速轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子做低速轉(zhuǎn)子。此時(shí)，當(dāng)所選用的諧波磁場的極對數(shù)等于靜止磁環(huán)的永磁體極對數(shù)與外轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)之差的絕對值時(shí)，利用了幅值最大的諧波旋轉(zhuǎn)磁場，磁齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。即磁齒輪外轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)、靜止磁環(huán)永磁體極對數(shù)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)應(yīng)滿足以下關(guān)系：

p_pms=n_o±p_pmi（1）

n_o、p_pms、p_pmi分別為外轉(zhuǎn)子凸極數(shù)、靜止磁環(huán)永磁體極對數(shù)、磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體極對數(shù)。當(dāng)p_pms=n_o＋p_pmi時(shí)，磁齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度比滿足：

Ω_i/Ω_o=－n_o/p_pmi（2）

Ω_i、Ω_o分別為磁齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，負(fù)號表示磁齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反。當(dāng)p_pms=n_o－p_pmi時(shí)，磁齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度比滿足：

Ω_i/Ω_o=n_o/p_pmi（3）

此時(shí)，磁齒輪內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。

磁環(huán)永磁體沿圓周切向充磁方案與磁環(huán)永磁體徑向充磁方案相比，由于靜止磁環(huán)永磁體采用聚磁式結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步提高磁齒輪的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。此外，在滿足（1）式的條件下，為了減小內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩脈動，所選用的p_pms、p_pmi值之間的最小公倍數(shù)應(yīng)盡可能大，同時(shí)，在滿足轉(zhuǎn)速比的需要下，n_o、p_pms、p_pmi值不能選用過大，以免增加加工制造的難度，也不能選用過小，以免影響磁場調(diào)制效果，降低磁齒輪的轉(zhuǎn)矩密度?！兑环N同軸磁齒輪》涉及的新型同軸磁齒輪不但轉(zhuǎn)矩密度高，而且外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，在加工制作成本和機(jī)械承受力方面具有明顯的優(yōu)勢。

2019年7月15日，《一種同軸磁齒輪》獲第十一屆江蘇省專利項(xiàng)目獎(jiǎng)金獎(jiǎng)。

在提定義：磁齒輪利用磁力傳動 ,是沒有機(jī)械接觸的齒輪嚙合。

高拖動轉(zhuǎn)矩的方法中,齒輪傳動應(yīng)用極為廣泛 ,但長期以來其傳動基本形式?jīng)]有變化,即始終是依靠兩輪輪齒的嚙合進(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。人們試圖尋找新的途徑以解決這些問題 ,采用潤滑技術(shù),但問題依舊存在。

歷史上的永磁齒輪也有其弱點(diǎn) ,主要是它的傳動扭矩較小。