高拖動轉矩的方法中,齒輪傳動應用極為廣泛 ,但長期以來其傳動基本形式沒有變化,即始終是依靠兩輪輪齒的嚙合進行傳動。這就給齒輪傳動帶來了一些不可消除的問題 ,如機械疲勞、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,但問題依舊存在。

歷史上的永磁齒輪也有其弱點 ,主要是它的傳動扭矩較小。

在提定義：磁齒輪利用磁力傳動 ,是沒有機械接觸的齒輪嚙合。

一種同軸磁齒輪專利目的

《一種同軸磁齒輪》針對傳統的磁齒輪磁路拓撲結構的不足，提供了一種具有較高轉矩密度和外轉子機械強度，加工制造方便的同軸磁齒輪。

一種同軸磁齒輪技術方案

《一種同軸磁齒輪》包括由外至內排列、同軸心的外轉子、靜止磁環、內轉子和轉軸；所述外轉子為環形導磁體，在其內環上設置有等距排列的外轉子凸極；所述靜止磁環是由等距間隔排列的磁環永磁體組成的環形部件，兩相鄰磁環永磁體之間設置有非導磁塊，所述磁環永磁體徑向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反；所述內轉子固定設置在轉軸上，內轉子的外環上設置有等距間隔排列的內轉子永磁體；所述外轉子凸極與靜止磁環之間設有外氣隙；靜止磁環與內轉子永磁體之間設有內氣隙。

該發明中，所述外轉子凸極的個數、磁環永磁體的極對數、內轉子永磁體極對數滿足以下關系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉子凸極個數，p_pms為靜止磁環永磁體極對數，p_pmi為磁齒輪內轉子永磁體極對數。

該發明中，所述內轉子的外環上設置有等距排列的內轉子凸極，所述內轉子永磁體設置在內轉子凸極表面。

該發明的另一種技術方案中，磁齒輪包括由外至內排列、同軸心的外轉子、靜止磁環、內轉子和轉軸；所述外轉子為環形導磁體，在其內環上設置有等距排列的外轉子凸極；所述靜止磁環是由等距間隔排列的磁環永磁體組成的環形部件，兩相鄰磁環永磁體之間設置有導磁塊，所述磁環永磁體沿圓周切向充磁，相鄰永磁體充磁方向相反；所述內轉子固定設置在轉軸上，內轉子的外環上設置有等距間隔排列的內轉子永磁體；所述外轉子凸極與靜止磁環之間設有外氣隙；靜止磁環與內轉子永磁體之間設有內氣隙。

該方案中，所述外轉子凸極的個數、磁環永磁體的極對數、內轉子永磁體極對數滿足以下關系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉子凸極個數，p_pms為靜止磁環永磁體極對數，p_pmi為磁齒輪內轉子永磁體極對數。

該方案中，所述內轉子的外環上設置有等距排列的內轉子凸極，所述內轉子永磁體設置在內轉子凸極表面。

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構，與2011年8月前已有的同軸磁齒輪相比，具有以下優點：

1.該發明的外轉子為簡單的凸極結構，其作用是將靜止磁環的磁場在內氣隙側調制出與磁齒輪內轉子永磁體極對數一致的旋轉磁場，該旋轉磁場與內轉子永磁磁場相互耦合，可實現穩定的轉矩傳遞。該磁齒輪具有轉矩密度高、外轉子機械強度大、加工制造方便的特點。

與傳統的同軸磁齒輪相比，該發明中外轉子僅為簡單的凸極結構，不但能夠提高外轉子的機械承受力，而且更易于加工制造，有利于降低生產成本；

2.該發明的外轉子旋轉時，靜止磁環產生的磁場在外轉子凸極結構的調制作用下，能夠在內氣隙側產生一系列的諧波旋轉磁場。當內轉子永磁磁場與某一諧波旋轉磁場極對數一致時，通過磁場耦合作用可實現轉矩的有效傳遞。為了獲得較高的轉矩密度，所選用諧波磁場應為眾諧波磁場中幅值最大的一個。此外，磁環產生的基波磁場仍處于靜止狀態，有利于減小靜止磁環內的磁滯損耗；

3.當外轉子凸極的個數、磁環永磁體的極對數、內轉子永磁體極對數滿足以下關系：p_pms=n_o±p_pmi，其中，n_o為外轉子凸極個數，p_pms為靜止磁環永磁體極對數，p_pmi為磁齒輪內轉子永磁體極對數，此時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的轉矩傳遞能力；

4.該發明的磁環永磁體徑向充磁方案中，置于靜止磁環相鄰永磁體之間的非導磁塊，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.該發明的磁環永磁體沿圓周切向充磁方案中，構成靜止磁環的導磁塊，一方面能夠為沿圓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.該發明利用變磁阻原理采用凸極表貼永磁體結構的內轉子，與其它結構形式的內轉子相比，在保證轉矩傳遞能力的前提下，可進一步節省磁鋼和鐵的用量。

圖1為磁環采用徑向充磁的同軸磁齒輪截面結構；

圖2為磁環采用切向充磁的同軸磁齒輪截面結構；

圖3為表面貼裝永磁體式內轉子截面結構；

圖4為內嵌永磁體式內轉子截面結構；

圖5為傳統的同軸磁齒輪截面結構。

圖中有：外轉子1，外轉子凸極11，外轉子永磁體12，靜止磁環2，磁環永磁體21，非導磁塊22，導磁塊23，內轉子3，內轉子凸極31，內轉子永磁體32，外氣隙4，內氣隙5，轉軸6，調磁環7，調磁環導磁塊71，調磁環非導磁塊72。圖中箭頭代表永磁體充磁方向。

2019年7月15日，《一種同軸磁齒輪》獲第十一屆江蘇省專利項目獎金獎。