可变磁齿轮的制作方法
【专利摘要】一种磁齿轮，包括：具有第一组磁极的第一可移动构件、具有第二组磁极的第二可移动构件、以及具有一组极片的第三可移动构件；其中所述第一和第二可移动构件具有处于不同间隔的磁极，并且所述磁片设置用来调节在所述磁极之间产生的磁场，以及控制部，其设置来控制所述构件其中一个的旋转，从而改变在其他两个构件之间的齿轮齿数比。
【专利说明】可变磁齿轮
[0001]本申请为2009年2月20日提交的申请号为200980114721.2发明专利申请的分
案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及磁齿轮，并且尤其涉及磁齿轮齿数比的控制。
【背景技术】
[0003]磁齿轮是公知的，其中输入和输出转子具有各自几组在不同间隔的磁极对，并且一组铁磁极片设置在输入和输出转子之间以调节磁场并允许输入转子驱动输出转子，驱动时的齿数比取决于两组磁极间距和极片间距之比例。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种磁齿轮，包括:具有第一组磁极的第一可移动构件、具有第二组磁极的第二可移动构件、以及具有一组极片的第三可移动构件；其中所述第一和第二可移动构件具有处于不同间隔的磁极，并且所述极片设置用来调节在所述磁极之间产生的磁场，以及控制部，其设置来控制所述构件其中一个的旋转，从而改变在其他两个构件之间的齿轮齿数比。
[0005]所述可移动构件可以包括转子，或者在线性系统中的变速器。
[0006]本发明还提供一种发电系统，包括输入构件、发电机、以及将所述输入构件连接到所述发电机的磁齿轮，其中所述磁齿轮是根据本发明的齿轮。
[0007]本发明还提供一种传动系系统，包括原动机、负载、以及将所述原动机连接到所述负载的磁齿轮，其中所述磁齿轮是根据本发明的齿轮。
[0008]本发明还提供一种传动系系统，包括引擎、输出构件、将所述引擎连接到所述输出构件的磁齿轮、能量存储系统、以及设置来控制动力从所述输出构件传送到所述能量存储系统以及从所述能量存储系统传送到所述输出构件的流量的控制部，其中所述磁齿轮包括具有第一组磁极的第一转子、具有第二组磁极的第二转子、以及具有一组极片的第三转子；所述第一和第二转子具有不同数量的磁极，所述极片设置用来调节在所述磁极之间产生的磁场，以及控制部，其设置来控制所述转子其中一个的旋转，从而改变在其他两个构件之间的齿轮齿数比。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是贯穿公知旋转磁传动系统的示意性截面；
[0010]图2是贯穿图1的传动系统的纵截面；
[0011]图3是根据本发明第一实施例的驱动联结器的横截面视图；
[0012]图4是贯穿图3的驱动联结器的纵截面；
[0013]图5是贯穿根据本发明第二实施例的驱动联结器的纵截面；[0014]图6是贯穿根据本发明另一实施例的驱动联结器的纵截面；
[0015]图7是贯穿根据本发明另一实施例的驱动联结器的横截面视图；
[0016]图8是贯穿根据本发明另一实施例的发电系统的示意性纵截面；
[0017]图9是贯穿根据本发明另一实施例的发电系统的示意性纵截面；
[0018]图10是贯穿根据本发明另一实施例的驱动连接的示意性横截面；
[0019]图11是贯穿图10的驱动连接的示意性纵截面；
[0020]图12是贯穿根据本发明另一实施例的车辆传动系的示意性纵截面；以及
[0021]图13是图12的传动系的功能图表。
【具体实施方式】
[0022]参考图1和2，公知的旋转磁齿轮100包括第一或内转子102、具有与第一转子102共同旋转轴的第二或外转子104、以及支撑在转子102、104之间的多个铁磁材料制成的极片106。第一转子102包括承载第一组永久磁铁110的支撑部108，第一组永久磁铁110设置为它们的北极和南极处在它们的径向内端和外端、并且定向为具有交替的极性，以便每个磁铁110的极相对于它每一侧上的磁铁来说处于相反的方向。在这个实施例中，第一转子102包括八个永久磁铁，或四个极对，设置为产生空间变化磁场。第二转子104包括承载第二组永久磁铁114的支撑部112，第二组永久磁铁114也设置为它们的极朝向径向的内端和外端、并且定向为具有交替的极性。第二转子104包括设置来产生空间变化磁场的46个永久磁铁或23个极对。第一和第二组永久磁铁因此包括不同数量的磁铁。因而，不需要对它们产生的磁场作任何调节，在两组永久磁铁110和114之间将几乎没有或没有可利用的磁场联结或相互作用，使得一个转子的旋转不会导致另一转子的旋转。
[0023]支撑在圆柱形非磁性支撑部116内的极片106被用来控制永久磁铁110和114在其中相互作用的路径。极片106调节永久磁铁110和114的磁场以便它们相互作用到一个转子的旋转将引起另一个转子以啮合方式旋转的程度。极片的数量选为等于这两组永久磁铁的极对的数量之和。第一转子102以速度Co1的旋转将引起第二转子104以速度ω2的旋转，其中ωρωρ在旋转速度Co1与《2之间的比，即联结传动比，等于在第一和第二转子102、104上的磁铁极对110和114的数量之间的比。齿轮可以反向地操作，以使第二转子104的旋转将导致第一转子以更高速度旋转。
[0024]参考图3和4，在本发明的第一实施例中磁齿轮200包括三个同轴转子:承载提供第一组磁极对的第一组磁铁210的圆柱形内转子202、承载提供第二组磁极对的第二组磁铁214的圆柱形外转子204、以及径向地设置在内和外转子202、204之间、承载一组极片206的第三圆柱形转子216。磁铁210、214和极片206如在图1的联结那样形成间隔。参考图4，内转子202支撑在输入轴220上以便于可与其一起旋转，并且外转子204支撑在输出轴222上以便于可与其一起旋转。极片转子216依靠轴承224可旋转地支撑在输入轴220上。第三转子216因此可相对于并且独立于内和外转子202、204旋转。驱动马达230通过机械传动部231驱动地连接到极片转子216，以便它可以以能够被控制和变化的速度来旋转极片转子216，从而控制齿轮的齿数比。如果驱动马达230被关闭或保持静止，那么极片转子216就保持了静止，并且该联结像图1的联结一样工作。
[0025]磁齿轮200的速度控制方程是:[0026]QiP^QoPo=QpIip (I)
[0027]其中，GJi, Pi是内转子202的速度和磁极对的数量；
[0028]ω。，Po是外转子204的速度和磁极对的数量；
[0029]ωρ，ηρ是极片转子206的速度和极片转子206的数量。
[0030]当极片206保持静止(ωρ=0)时，内转子202和外转子204的速度之间的关系是:
[0031]
【权利要求】
1.一种传动系系统，包括引擎、输出构件、将所述引擎连接到所述输出构件的磁齿轮、能量存储系统、以及控制部，所述控制部设置成控制动力从所述引擎传送到所述能量存储系统的流量或者如果所述输出构件处所需的动力不同于所述引擎处的动力而从所述能量存储系统传送到所述输出构件的流量，其中所述磁齿轮包括具有第一组磁极的第一转子、具有第二组磁极的第二转子、以及具有一组极片的第三转子；所述第一和第二转子具有不同数量的磁极，所述极片设置用来调节在所述磁极之间产生的磁场，并且所述控制部设置成控制所述转子其中一个的旋转，从而改变在其他两个构件之间的齿轮齿数比。
2.根据权利要求1所述的传动系系统，其中所述控制部包括设置成从所述引擎传送动力到所述能量存储系统以及从所述能量存储系统传送动力到所述输出构件的配电马达发电机。
3.根据权利要求1或2所述的传动系系统，其中所述控制部包括可操作在设置为从所述能量存储系统获取动力来控制齿轮齿数比的第一模式、以及设置为控制从所述引擎传输动力到所述能量存储系统以控制齿轮齿数比的第二模式的齿轮控制马达发电机。
4.根据权利要求1所述的传动系系统，其中所述引擎连接到所述第一转子，在此为所述磁齿轮的内转子，同时另外两个转子，即所述第二转子和所述第三转子，各自分别联结到马达/发电机MGl和MG2。
5.根据权利要求4所述的传动系系统，其中所述马达/发电机MGl和MG2经由电力电子转换器都连接到能量存储系统。
6.根据权利要求5所述的传动系系统，其中所述第一马达/发电机MGl集成在所述磁齿轮内，并且设置成驱动所述磁齿轮的外转子，在此为所述第二转子。
7.根据前述任意一项权利要求所述的传动系系统，其中所述输出轴经由附加减速齿轮单元联结到所述第三转子。
8.根据权利要求7所述的传动系系统，当从属于权利要求4时，其中所述马达/发电机MG2设置成，当所述引擎的动力输出没有被完全使用时允许将能量从所述引擎存储到所述能量存储系统中，并且当所述引擎产生的动力不满足车辆需求时从所述能量存储系统中获取动力向所述输出轴提供附加的扭矩。
9.根据权利要求1所述的传动系系统，其中所述引擎连接到所述第三转子，所述输出构件连接到所述第一转子，并且所述第二转子用于改变所述第三转子和所述第一转子之间的传动比。
10.一种混合动力车辆，包括根据前述任意一项权利要求所述的传动系系统。
【文档编号】H02K7/10GK103727202SQ201310548228
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2009年2月20日 优先权日:2008年2月21日
【发明者】吉安·杰夫·雷恩斯, 凯斯·阿塔拉 申请人:马格诺麦克斯有限公司