專利名稱：一種軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動和傳動裝置，尤其是涉及一種軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
目前，諸如磁性聯(lián)軸器和磁齒輪之類的磁性轉(zhuǎn)矩傳動裝置在工業(yè)驅(qū)動系統(tǒng)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。這些裝置通過在兩個磁體組件之間建立的磁場間相互作用進(jìn)行工作，并且通過由于磁場相互作用而引起相互吸引和排斥來傳送轉(zhuǎn)矩。大部分傳統(tǒng)磁性聯(lián)軸器和磁齒輪系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為同軸型，因此可以實(shí)現(xiàn)巨大的轉(zhuǎn)矩吞吐量。通過兩個磁體組件中的磁體的相互作用可以提供通過同軸磁性聯(lián)軸器或齒輪系統(tǒng)傳送的轉(zhuǎn)矩。與非同軸磁系統(tǒng)相比，可以通過這些同軸系統(tǒng)傳送較大的轉(zhuǎn)矩，從而使得此現(xiàn)有技術(shù)成為高轉(zhuǎn)矩應(yīng)用的優(yōu)選方案。傳統(tǒng)同軸磁性聯(lián)軸器和磁齒輪系統(tǒng)以“徑向磁通”模式進(jìn)行工作，即在徑向上選擇 兩個磁體組件之間的磁通。忽略與磁體邊界相關(guān)的邊緣效應(yīng)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸僅僅承受沿切向的磁力。沿旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動并不需要特別關(guān)注。然而，這種設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)矩傳動效率低，換句話說轉(zhuǎn)矩密度較低，這是因?yàn)閺较虼磐ㄑb置的力臂較短。這些聯(lián)軸器和齒輪系統(tǒng)的更多現(xiàn)代設(shè)計(jì)在所謂“軸向磁通”模式下工作，在這種情況下，在軸向上選擇磁通?？梢酝ㄟ^增加轉(zhuǎn)子盤的有效半徑和工作區(qū)域來提升轉(zhuǎn)矩密度。然而，改變磁通排列造成沿轉(zhuǎn)子軸不可避免存在非常大的軸向牽引力，這需要通過額外的推力兀件來平衡。Eastham 等人(Disc motor with reduced unsprung mass for direct EV wheel drive，，，Proceedings of the IEEE International Symposium on IndustrialElectronics 2,569-573(1995))提出了在軸向磁通系統(tǒng)中軸向牽引力可以是切向牽引力的5至7倍，所以，當(dāng)傳遞給定的轉(zhuǎn)矩時(shí)，推力元件承受了更大的軸向應(yīng)力。通常，使用推力軸承或其它平衡元件抵消軸向牽引力。然而，隨著額定傳動轉(zhuǎn)矩的增加，大部分推力軸承不能承受這么大的力，除非大幅度提高推力軸承的體積和材料開銷。由此可見，軸向牽引力問題是軸向磁通磁性聯(lián)軸器和磁齒輪系統(tǒng)達(dá)到較高傳動轉(zhuǎn)矩和功率吞吐量的瓶頸。唐任遠(yuǎn)等在《在現(xiàn)代永磁電機(jī)——理論與設(shè)計(jì)》(中國工業(yè)出版社，1997) 一書中提出若干同步電機(jī)的設(shè)計(jì)，其中包括中間定子結(jié)構(gòu)(即兩個轉(zhuǎn)子夾中間定子的結(jié)構(gòu))和中間轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(即兩個定子夾中間轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu))。在這兩個情況下，定子作用在轉(zhuǎn)子上的牽引力方向相反且大小相等，轉(zhuǎn)子上的凈牽引力為零，因此，這些設(shè)計(jì)可以解決同步電機(jī)的軸向牽引力問題。然而，由于轉(zhuǎn)子和定子的擺位的復(fù)雜性，這些設(shè)計(jì)不適用于前述基于磁相互作用的聯(lián)軸器。驅(qū)動側(cè)和負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)子被定子隔離，這意味著這些轉(zhuǎn)子之間沒有物理(機(jī)械)鏈接。另外，由于缺少物理鏈接，這些設(shè)計(jì)也不適用于前面提及的磁齒輪。磁齒輪的驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子含不同極對數(shù)的磁體，這些磁體伸進(jìn)定子的不同磁場中，使得作用在這些轉(zhuǎn)子上的牽引力不同，因而在轉(zhuǎn)子和定子上施加的凈牽引力不會抵消。而這些非零的牽引力，需要額外的組件抵消，才能實(shí)現(xiàn)機(jī)械平衡。美國專利US3816782提出了電動機(jī)的推力負(fù)載平衡裝置，其中軸向牽引力被推力軸承和彈簧抵消。該構(gòu)思無需更改就可以應(yīng)用于磁性聯(lián)軸器和齒輪。然而，如之前所述，推力軸承的最大負(fù)載決定了牽引力的上限。另外，推力軸承在高傳動轉(zhuǎn)矩條件下工作可能會由于軸承的磨損而嚴(yán)重縮短使用壽命，從而降低了系統(tǒng)的可靠性。美國專利US5477094公開了磁性聯(lián)軸器的替代結(jié)構(gòu)。取代使用兩個具有磁體的轉(zhuǎn)子，這種類型的磁性聯(lián)軸器使用一個由磁體組成的轉(zhuǎn)子和另一由導(dǎo)體腔組成的轉(zhuǎn)子。輸入軸的旋轉(zhuǎn)使輸出軸以渦流造成兩個轉(zhuǎn)子之間的磁摩擦的方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。因此，該輸入軸和輸出軸總是以導(dǎo)致異步轉(zhuǎn)矩傳動的滑移方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這種情況不利于精確的運(yùn)動控制。此外，感應(yīng)型轉(zhuǎn)矩設(shè)備不能達(dá)到與純磁轉(zhuǎn)矩設(shè)備一樣高的轉(zhuǎn)矩密度和效率。軸向牽引力還能夠利用磁軸承平衡牽引力。例如，美國專利US6227820提出了一種血泵，其中通過磁軸承使轉(zhuǎn)子浮起。然而，軸承零件的大部分磁體被用于平衡軸向牽引力，而對轉(zhuǎn)矩傳動沒有貢獻(xiàn)。那么，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩密度和功率吞吐量密度嚴(yán)重受限于大部分的無效磁體。很重的負(fù)載磁軸承消耗了大量的永磁材料(例如NdFeB)。而且，由于軸向牽引力是切向力的大約5至7倍的事實(shí)而引起總成本隨著額定傳動轉(zhuǎn)矩增大而驟增。
現(xiàn)有技術(shù)的解決方案在抵消所述軸向牽引力的能力上因所采用的不同推力元件而不同。一般而言，它們的性能只能在成本、可靠性之一上有所側(cè)重。因此，需要一種成本低而且可靠的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種成本低且可靠的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，包括第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體；第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體，其中所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子通過所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體和所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動；至少一個導(dǎo)磁體，用于調(diào)整所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體與所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，進(jìn)一步包括至少一個定子，所述至少一個定子各包括所述至少一個導(dǎo)磁體中的至少一個。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述至少一個定子中的每個定子的導(dǎo)磁體的數(shù)目可以等于所述第一驅(qū)動側(cè)磁體的數(shù)目與所述負(fù)載側(cè)磁體的數(shù)目之和的一半或者之差的一半；所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子可以具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子可以具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面可以與所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面相對。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述至少一個定子可以包括內(nèi)部定子，位于所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子之間，所述內(nèi)部定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面延伸到所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面并且與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間有預(yù)定的間隙；以及外部定子，所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面延伸至所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面并且與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面之間具有預(yù)定的間隙。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，進(jìn)一步包括第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第二驅(qū)動側(cè)磁體；以及第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第二負(fù)載側(cè)磁體，其中所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面相對，并且所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面與所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面相對；并且所述至少一個導(dǎo)磁體用于進(jìn)一 步調(diào)整所述至少一個第二驅(qū)動側(cè)磁體與所述至少一個第二負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述至少一個定子可以包括外部定子，其中所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面與所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間的空間延伸到所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面與所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間的空間，所述至少一個第二驅(qū)動側(cè)磁體和所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體中在軸向上相對應(yīng)的磁體的極化方向相反，并且所述至少一個第二負(fù)載側(cè)磁體和所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體中在軸向上相對應(yīng)的磁體的極化方向相反。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述至少一個第二驅(qū)動側(cè)磁體和所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體可以在軸向上一一對應(yīng)且數(shù)目相等，并且所述至少一個第二負(fù)載側(cè)磁體和所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體可以在軸向上一一對應(yīng)且數(shù)目相等。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，進(jìn)一步包括第一驅(qū)動側(cè)背鐵和第二驅(qū)動側(cè)背鐵，分別布置在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面和所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面上；以及第一負(fù)載側(cè)背鐵和第二負(fù)載側(cè)背鐵，分別布置在所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面上。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述至少一個定子可以包括內(nèi)部定子，位于所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子之間，所述內(nèi)部定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面延伸到所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面并且與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間具有預(yù)定的間隙；以及外定子，所述外定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面延伸到所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面并且與所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面之間具有預(yù)定的間隙。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，進(jìn)一步包括第一驅(qū)動側(cè)背鐵和第二驅(qū)動側(cè)背鐵，分別布置在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面上；以及第一負(fù)載側(cè)背鐵和第二負(fù)載側(cè)背鐵，分別布置在所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面上。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述導(dǎo)磁體可以由軟鐵塊制成。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備可以為磁齒輪，并且所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體的數(shù)目可以與所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體的數(shù)目不相等。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備可以為磁聯(lián)軸器，并且所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體的數(shù)目可以與所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體的數(shù)目相等。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述至少一個定子可以固定在所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備的殼體上，所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子可以固定在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)軸上，并且所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子可以固定在負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸上。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體可以沿所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的圓周均勻分布且所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體中的相鄰磁體的極化方向相反，所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體可以沿所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的圓周均勻分布且所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體中的相鄰磁體的極化方向相反，所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體的極化方向可以與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的軸向平行，并且所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體的極化方向可以與所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的軸向平行。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體可以呈U形，均勻布置在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子、所述內(nèi)部定子、所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的外圍，并且所述U形的兩端可以分別與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面之間具有所述預(yù)定的間隙。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體要，可以呈U形，均勻布置在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的外圍，并且所述U形的兩端可以分別位于所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面與所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間的空間以及所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面與所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間的空間。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體可以呈U形，均勻布置在所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子、所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)部定子、所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子以及所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的外圍，并且所述U形的兩端可以分別與所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面之間具有所述預(yù)定的間隙。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動的方法，包括提供沿軸向平行布置的包括驅(qū)動側(cè)磁體的驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和包括負(fù)載側(cè)磁體的負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子；提供導(dǎo)磁體；通過所述驅(qū)動側(cè)磁體和所述負(fù)載側(cè)磁體進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動；利用所述導(dǎo)磁體調(diào)整所述驅(qū)動側(cè)磁體與所述負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在所述驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在所述負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或定子結(jié)構(gòu)的對稱設(shè)計(jì)使得能夠抵消軸向牽引力，從而不僅能夠靜態(tài)地而且能夠動態(tài)地提供動態(tài)轉(zhuǎn)矩傳動系統(tǒng)的更大穩(wěn)定性，同時(shí)，由于避免或減少了使用推力元件，因而降低了成本。


圖IA至圖IC分別示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備10的側(cè)視圖、正視圖和透視圖。圖ID是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備10的示意性磁路圖。圖IE是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備10的示意性剖面圖。圖2A至圖2C分別示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20的側(cè)視圖、正視圖和透視圖。圖2D是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20的示意性磁路圖。圖2E是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20的示意性剖面圖。圖3A至圖3C分別示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備30的側(cè)視圖、正視圖和透視圖。圖3D是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備30的示意性磁路圖。圖3E是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備30的示意性剖面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的磁體布置的橫截面示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的磁體布置的橫截面示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的第實(shí)施例的內(nèi)部定子的導(dǎo)磁體布置的橫截面示意圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩傳動的方法的示意性流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明下述實(shí)施例采用包括雙定子(內(nèi)部定子和外部定子)或雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(即在驅(qū)動側(cè)和負(fù)載側(cè)均采用雙轉(zhuǎn)子)的對稱設(shè)計(jì)。在這兩種情況下，移動部分(轉(zhuǎn)子)繞它們的軸旋轉(zhuǎn)并且被靜止部分(定子)拉動(有時(shí)推動)，即除在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，還產(chǎn)生軸向牽引力。本發(fā)明下述實(shí)施例使得作用在給定轉(zhuǎn)子(或給定雙轉(zhuǎn)子)上的牽引力的大小相等且方向相反。因此，作用在所述轉(zhuǎn)子上的凈(總)軸向牽引力為零。雖然機(jī)械振動會造成暫時(shí)偏離牽引力平衡點(diǎn)，但至少可以將凈軸向牽引力維持在一定水平以下，以便可以應(yīng)用小塊平衡元件即可保持機(jī)械平衡，從而在低成本的同時(shí)保證了設(shè)備的可靠性。本發(fā)明實(shí)施例提供的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備的驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子通過驅(qū)動側(cè)磁體和負(fù)載側(cè)磁體進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動，并且通過設(shè)置在定子上的導(dǎo)磁體調(diào)整驅(qū)動側(cè)磁體與負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的方案，利用對稱幾何設(shè)計(jì)抵消了軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備上的軸向牽引力，其具有對稱雙磁路設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，避免了具有直接的轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子連接的結(jié)構(gòu)并且可以不使用額外的推力元件。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案使得所有磁體塊都用于對傳動轉(zhuǎn)矩吞吐量做出貢獻(xiàn)來減少材料成本，而現(xiàn)有技術(shù)中很可能使用部分磁體用于取消軸向牽引力。為了維持高的傳動轉(zhuǎn)矩水平，軸向磁通和同軸結(jié)構(gòu)還將被保留。下面結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備可以是軸向磁通磁齒輪(magnetic gear)或磁聯(lián)軸器(magnetic coupler)。為了詳細(xì)說明本發(fā)明提供的技術(shù)方案,下述實(shí)施例以軸向磁通磁齒輪為例進(jìn)行說明。為了清楚起見，圖IA至圖1C、圖2A至圖2C以及圖3A至圖3C中僅僅示意性地示出了轉(zhuǎn)子上的磁體和定子上的導(dǎo)磁體的布置。圖IA至圖IC分別示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備10的側(cè)視圖、正視圖和透視圖。圖ID是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備10的示意性磁路圖。圖IE是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備10的示意性剖面圖。下面結(jié)合圖IA至IE描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備10的技術(shù)方案。參見圖1E，軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備10包括驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13、負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14、位于驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13與負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14之間的內(nèi)部定子12以及在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13、負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14和內(nèi)部定子12外圍基本上繞軸心布置的外部定子11。較佳地，驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13、內(nèi)部定子12以及負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14依次沿軸向平行布置。換句話說，驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面,驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13的第一側(cè)面與負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的第一側(cè)面相對。外部定子11的一個端部覆蓋驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13的與內(nèi)部定子12相反的側(cè)面(驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13的第二側(cè)面)上的圓周區(qū)域，并且另一端部覆蓋負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的與內(nèi)部定子相反的側(cè)面(負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的第二側(cè)面)上的圓周區(qū)域，并且分別與這兩個側(cè)面的圓周區(qū)域具有很短的預(yù)定氣隙。較佳地，上述預(yù)定間隙可以是Imm(間隙的大小，與損耗、最大轉(zhuǎn)矩等因素均有關(guān)聯(lián)，僅選擇一常用數(shù)值作為實(shí)施例說明的依據(jù)，以下亦然)。本實(shí)施例與傳統(tǒng)軸向磁通磁齒輪的定子結(jié)構(gòu)不同之處在于，傳統(tǒng)軸向磁通磁齒輪并沒有設(shè)置本實(shí)施例的外部定子11。另外，軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備10還可以包括驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)軸17和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸18以及殼體(未示出)。外部定子11和內(nèi)部定子12可以固定在該殼體上。作為替代，內(nèi)部定子12可以通過外部定子11固定在該殼體上。例如，夕卜部定子和內(nèi)部定子通過由非導(dǎo)磁材料制成的框架進(jìn)行連接，以避免外部定子中的導(dǎo)磁體與內(nèi)部定子中的導(dǎo)磁體相連接。驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14分別固定在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)軸17和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸18上。固定方式可以采用例如螺栓連接、焊接、卡接等常規(guī)手段。本發(fā)明的實(shí)施例并不限于此。 參見圖IA至1C，在圖IE中示出的驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13包括F1對驅(qū)動側(cè)磁體130。從轉(zhuǎn)子的側(cè)面來看，相鄰磁體的極化方向相反，即依次交替排列為N-S-N-S-……。類似地，負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14包括r2對負(fù)載側(cè)磁體140。相鄰磁體的極化方向也交替反向排列。磁體130和140可以分別沿驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的圓周均勻分布。而且極化方向與驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的軸向平行。本發(fā)明中的磁體可以是由諸如NdFeB和Sm2CO17之類材料制成的永磁體。再次參見圖IA至1C，在圖IE中示出的內(nèi)部定子12包括s個由軟鐵塊制成的導(dǎo)磁體120，其具有導(dǎo)磁作用，可以在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13的第一側(cè)面和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的第一側(cè)面之間延伸，并且與驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13的第一側(cè)面以及負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的第一側(cè)面之間具有預(yù)定的間隙，以作為驅(qū)動側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的磁場調(diào)制器。具體而言，導(dǎo)磁體120可以沿內(nèi)部定子12的圓周均勻分布，相鄰導(dǎo)磁體之間具有預(yù)定的間隙，這些間隙可以用非導(dǎo)磁的絕緣材料填充。較佳地，這些導(dǎo)磁體的橫截面可以為梯形，并且可由層壓硅鋼片、鈷鐵合金板或者軟磁復(fù)合材料(SMC)制成。較佳地，可以使用由絕緣材料制成的機(jī)械框架(未示出)將這些導(dǎo)磁體固定在內(nèi)部定子12上。較佳地，該絕緣材料可以是具有良好導(dǎo)熱性能的非導(dǎo)磁材料，例如，環(huán)氧樹脂材料等等。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例并不限于此，可以使用任何滿足上述性能的絕緣材料。再次參見圖IA至1C，在圖IE中示出的外部定子11包括由s個軟鐵塊制成的導(dǎo)磁體110。導(dǎo)磁體110同樣具有導(dǎo)磁作用，可以從驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13的第二側(cè)面延伸至負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的第二側(cè)面，并且與驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13的第二側(cè)面以及負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的第二側(cè)面之間具有預(yù)定的間隙，以作為驅(qū)動側(cè)和負(fù)載側(cè)之間的磁場調(diào)制器，用于調(diào)制驅(qū)動側(cè)磁體130和負(fù)載側(cè)磁體140外部的磁場，并沿軸向排列磁路。磁路的這種重新排列(至少部分地)抵消了施加到驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14上的牽引力，從而抵消了施加到用于支撐這些轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸的推力軸承上的壓力。具體而言，外部定子11中的每個導(dǎo)磁體110呈U形，U形的兩端跨接在驅(qū)動側(cè)磁體130的與內(nèi)部定子12相反的一側(cè)(驅(qū)動側(cè)磁體130的第二側(cè)面)和負(fù)載側(cè)磁體140的與內(nèi)部定子12相反的一側(cè)(負(fù)載側(cè)磁體140的第二側(cè)面)，并且每個導(dǎo)磁體110的兩個端部分別與驅(qū)動側(cè)磁體130的與內(nèi)部定子12相反的側(cè)面(驅(qū)動側(cè)磁體130的第二側(cè)面)以及負(fù)載側(cè)磁體140的與內(nèi)部定子12相反的側(cè)面(負(fù)載側(cè)磁體140的第二側(cè)面)之間有預(yù)定的間隙，這樣，導(dǎo)磁體110可以作為驅(qū)動側(cè)磁體130與負(fù)載側(cè)磁體140之間的外圍磁路。較佳地，上述預(yù)定間隙可以是1_。較佳地，U形導(dǎo)磁體110的兩個端部可以分別具有向驅(qū)動側(cè)磁體130的與內(nèi)部定子12相反的側(cè)面伸出的突起以及向負(fù)載側(cè)磁體140的與內(nèi)部定子12相反的側(cè)面伸出的突起，并且這些突起分別與驅(qū)動側(cè)磁體130和負(fù)載側(cè)磁體140相對應(yīng)，以便具有更好的導(dǎo)磁性能。較佳地，這些導(dǎo)磁體110的橫截面可以為梯形且由層壓硅鋼片或鈷鐵合金板制成?？梢允褂糜山^緣材料制成的機(jī)械框架(未示出)將這些導(dǎo)磁體110固定在外部定子11上。該絕緣材料可以是具有良好導(dǎo)熱性能的非導(dǎo)磁材料，例如，環(huán)氧樹脂材料等等。較佳地，導(dǎo)磁體110的數(shù)目可以與內(nèi)部定子12的導(dǎo)磁體120的數(shù)目相同，并且可以在徑向上一一對應(yīng)。當(dāng)然，本發(fā)明的實(shí)施例并不限于此。在本實(shí)施例中，驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14上的磁體的對數(shù)和r2)與導(dǎo)磁體的數(shù)目(S)滿足數(shù)值關(guān)系s = ri±r2。對于磁齒輪來說，如果驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子 在相反的方向上旋轉(zhuǎn)，則需要滿足S = T1-T2 ;如果驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子在相同的方向上旋轉(zhuǎn)，則需要滿足s = ri+r2。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)磁齒輪的特定需要，驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14可以分別為高速轉(zhuǎn)子和低速轉(zhuǎn)子之一，齒輪比滿足ri/(ri_r2)。需要說明的是，為了清楚起見，附圖中的轉(zhuǎn)子上的磁體和定子上的導(dǎo)磁體的數(shù)目上僅僅是示意性的而非限制性的，現(xiàn)有技術(shù)人員可以理解的是，導(dǎo)磁體和磁體可以為任意數(shù)目，只要其能夠滿足s =ri±r2的條件即可。參見圖1D，例如，在磁齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)矩驅(qū)動時(shí)，磁通從驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子(或負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子)的磁體130(或140)的N極出發(fā)，沿軸向進(jìn)入導(dǎo)磁體110，經(jīng)過導(dǎo)磁體110之后沿軸向進(jìn)入負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子(或驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子)的磁體140 (或130)的S極，并從負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子(或驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子)的磁體130 (或140)的N極出來，沿軸向進(jìn)入內(nèi)部定子的導(dǎo)磁體120，經(jīng)過導(dǎo)磁體120之后，沿軸向回到驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子(或負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子)的磁體130(或140)的S極，從而形成了閉合磁路。而驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子130的磁體將受到兩側(cè)磁場產(chǎn)生的磁力的吸引，類似地，負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子140上的磁體也將受到兩側(cè)磁場產(chǎn)生的磁力的吸引。較佳地，由于驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子兩側(cè)的軸向力大小相等，方向相反，并且負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子兩側(cè)的軸向力也大小相等，方向相反，從而可以抵消作用軸向力。另外，在傳統(tǒng)的磁齒輪中，在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的與定子相反的一側(cè)上分別附接有背鐵(back iron)，也就是說，在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子與負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子相反的側(cè)面上分別附接有背鐵，用以增強(qiáng)轉(zhuǎn)子上的切向力。本實(shí)施例與傳統(tǒng)軸向磁通磁齒輪的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同之處在于，本實(shí)施例并未在轉(zhuǎn)子的磁體背面設(shè)置具有零間隙的背鐵。從這一角度上來說，本實(shí)施例的創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得最大轉(zhuǎn)矩傳動能力有所降低。而下面將要描述的實(shí)施例保留了背鐵，從而進(jìn)一步提聞了最大轉(zhuǎn)矩傳動能力。圖2A至圖2C分別示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20的側(cè)視圖、正視圖和透視圖。圖2D是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20的示意性磁路圖。圖2E是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20的示意性剖面圖。下面結(jié)合圖2A至2E描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20的技術(shù)方案。在本實(shí)施例中，與第一實(shí)施例中相同的部分不再贅述。參見圖2E，軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20包括第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23、第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24、以及在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23、第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24的外圍基本上繞軸心布置的外部定子21。軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20還包括分別位于第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23和第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24相反一側(cè)的第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26。較佳地，第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25、第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23、第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26依次沿軸向平行布置。換句話說，第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23的第一側(cè)面與第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24的第一側(cè)面相對。第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25的第一側(cè)面與第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23的第二側(cè)面相對，并且第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26的第一側(cè)面與第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24的第二側(cè)面相對。外部定子21的兩個端部分別位于第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25之間以及第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26之間，換句話說，一個端部對應(yīng)于第一驅(qū)動側(cè) 轉(zhuǎn)子23和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25的兩個相對側(cè)面(第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23的第二側(cè)面和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25的第一側(cè)面)上的圓周區(qū)域，而另一端部對應(yīng)于第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26的兩個相對側(cè)面(第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24的第二側(cè)面和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26的第二側(cè)面)上的圓周區(qū)域，并且分別與這些圓周區(qū)域具有很短的預(yù)定氣隙。較佳地，上述預(yù)定間隙可以是1mm。與第一實(shí)施例不同的是，第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子24之間不存在內(nèi)部定子。另外，軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備20還可以包括驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)軸27和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸28以及殼體(未示出)。外部定子21固定在該殼體上。第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25固定在在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)軸27上，而第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26固定在負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸28上。固定方式可以采用例如螺栓連接、焊接、卡接等常規(guī)手段。本實(shí)施例并不限于此。參見圖2A至2C，在圖2E中示出的第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25分別包括A對第一驅(qū)動側(cè)磁體230和T1對第二驅(qū)動側(cè)磁體250。從第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25的側(cè)面來看，每個轉(zhuǎn)子上相鄰磁體的極化方向?yàn)镹-S-N-S-……，而且第一驅(qū)動側(cè)磁體230與在軸向上與其相對應(yīng)的第二驅(qū)動側(cè)磁體250的極化方向相反。類似地，第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26分別包括r2對第一負(fù)載側(cè)磁體240和r2對第二負(fù)載側(cè)磁體260，每個轉(zhuǎn)子上相鄰磁體的極化方向也反向排列，而且第二負(fù)載側(cè)磁體240與在軸向上與其相對應(yīng)的第二負(fù)載側(cè)磁體260的極化方向相反。較佳地，第二驅(qū)動側(cè)磁體250和第一驅(qū)動側(cè)磁體230的位置在軸向上一一對應(yīng)，并且數(shù)目相等，而第二負(fù)載側(cè)磁體260和第一負(fù)載側(cè)磁體240的位置在軸向上一一對應(yīng)，并且數(shù)目相等。第一驅(qū)動側(cè)磁體230、第一負(fù)載側(cè)磁體240、第二驅(qū)動側(cè)磁體250以及第二負(fù)載側(cè)磁體260可以分別沿第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23、第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24、第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25以及第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26的圓周均勻分布。再次參見圖2A至2C，在圖2E中示出的外部定子21包括s個由軟鐵塊制成的導(dǎo)磁體210。關(guān)于導(dǎo)磁體210的作用和構(gòu)造基本上與第一實(shí)施例的導(dǎo)磁體110類似，所不同的是，每個導(dǎo)磁體呈U形，從第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23的第二側(cè)面與第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25的第一側(cè)面之間的空間延伸到第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24的第二側(cè)面與第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26的第一側(cè)面之間的空間，具體而言，U的兩端跨接在第一驅(qū)動側(cè)磁體230的第二側(cè)面和第一負(fù)載側(cè)磁體240的第二側(cè)面，換句話說，每個導(dǎo)磁體210的一個端部位于第一驅(qū)動側(cè)磁體230與第二驅(qū)動側(cè)磁體250之間，而另一端部位于第一負(fù)載磁體240和第二負(fù)載磁體260之間，并與這些磁體具有預(yù)定的間隙，這樣，導(dǎo)磁體210可以作為驅(qū)動側(cè)磁體與負(fù)載側(cè)磁體之間的外圍磁路。較佳地，導(dǎo)磁體210的一 個端部可以分別具有向第一驅(qū)動側(cè)磁體230的第二側(cè)面和第二驅(qū)動側(cè)磁體250的第一側(cè)面伸出的突起，而另一端部可以分別具有向第一負(fù)載側(cè)磁體240的第二側(cè)面和第二負(fù)載側(cè)磁體260的第一側(cè)面伸出的突起，并且這些突起分別與第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子230、第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子250、第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子240以及第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子260中的磁體所在的圓周區(qū)域相對應(yīng)，以便具有更好的導(dǎo)磁性能。在本實(shí)施例中，第一驅(qū)動側(cè)磁體230和第一負(fù)載側(cè)磁體240的對數(shù)(&和r2)與導(dǎo)磁體210的數(shù)目(s)滿足數(shù)值關(guān)系=S = Air2。對于磁齒輪來說，如果驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子在相反的方向上旋轉(zhuǎn)，則需要滿足s = T1-T2 ;如果驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子在相同的方向上旋轉(zhuǎn)，則需要滿足S = ri+r2。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)磁齒輪的特定需要，驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子可以分別為高速轉(zhuǎn)子和低速轉(zhuǎn)子之一，齒輪比滿足。需要說明的是，為了清楚起見，附圖中的轉(zhuǎn)子上的磁體和定子上的導(dǎo)磁體的數(shù)目上僅僅是示意性的而非限制性的，現(xiàn)有技術(shù)人員可以理解的是，導(dǎo)磁體和磁體可以為任意數(shù)目，只要其能夠滿足s =ri±r2的條件即可。再次參見圖2A至圖2C，第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25還分別包括背鐵231和背鐵251，背鐵231和背鐵251分別布置在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23的第一側(cè)面和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25的第二側(cè)面上，并且附接于第一驅(qū)側(cè)磁體230和第二驅(qū)動側(cè)磁體250。類似地，第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26還分別包括背鐵241和背鐵261，背鐵241和背鐵261分別布置在第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24的第一側(cè)面和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26的和第二側(cè)面上并且附接于第一負(fù)載側(cè)磁體240和第二負(fù)載側(cè)磁體260。參見圖2D，由于第一驅(qū)動側(cè)磁體230與第二驅(qū)動側(cè)磁體250 —一對應(yīng)且極化方向相反，而第一負(fù)載側(cè)磁體240與第二負(fù)載側(cè)磁體260 —一對應(yīng)且極化方向相反，因此兩組轉(zhuǎn)子的磁通在導(dǎo)磁體210中會聚。具體以第一驅(qū)動側(cè)磁體與第一負(fù)載側(cè)磁體之間的磁路為例進(jìn)行說明。磁通從第一驅(qū)動側(cè)磁體230的N極出發(fā)，沿軸向進(jìn)入導(dǎo)磁體210，經(jīng)過導(dǎo)磁體210之后，沿軸向進(jìn)入第一負(fù)載側(cè)磁體240的S極，并從第一負(fù)載側(cè)磁體240的N極出來，經(jīng)過背鐵241進(jìn)入另一第一負(fù)載側(cè)磁體240的S極，并從該另一第一負(fù)載側(cè)磁體240的N極出來，沿軸向進(jìn)入與其對應(yīng)的另一導(dǎo)磁體210，經(jīng)過導(dǎo)磁體210之后，沿軸向進(jìn)入另一第一驅(qū)動側(cè)磁體230的S極，并且經(jīng)過背鐵231進(jìn)入先前的第一驅(qū)動側(cè)磁體230的S極，從而形成閉合回路。類似地，磁通從第二驅(qū)動側(cè)磁體250的N出來，依次經(jīng)過導(dǎo)磁體210、第二負(fù)載側(cè)磁體260、背鐵261、另一第二負(fù)載側(cè)磁體260、另一導(dǎo)磁體210、另一第二驅(qū)動側(cè)磁體250、背鐵251，最后回到原來的第一驅(qū)動側(cè)磁體230的S極，從而形成閉合磁路。忽略磁路的磁阻的輕微差別，向第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子23與第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子25上分別施加了相反的軸向牽引力，從而抵消了驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上的軸向牽引力。類似地，向第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子24第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子26上分別施加了相反的軸向牽引力，從而抵消了負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上的軸向牽引力。需要說明的是，第一驅(qū)動側(cè)磁體與第二驅(qū)動側(cè)磁體也可以部分對應(yīng)且極化方向相反，只要在進(jìn)行轉(zhuǎn)動驅(qū)動時(shí)實(shí)現(xiàn)如圖2D所示的磁路，即可至少部分抵消或減小軸向牽引力。本實(shí)施例的這種對稱設(shè)計(jì)大大地抵消了施加在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子對和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子對上的凈軸向牽引力。而且，由于背鐵的存在，本實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩傳動能力高于第一實(shí)施例。圖3A至圖3C分別示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備30的側(cè)視圖、正視圖和透視圖。圖3D是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備30的示意性磁路圖。圖3E是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備30的示意性剖面圖。下面結(jié)合圖3A至3E描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備30的技術(shù)方案。需要說明的是，本實(shí)施例結(jié)合了第一和第二實(shí)施例的一些基本特征，即保留內(nèi)部定子和外部定子，同時(shí)還在驅(qū)動側(cè)和負(fù)載側(cè)采用了雙轉(zhuǎn)子(或雙盤轉(zhuǎn)子)結(jié)構(gòu)。因此，在本實(shí)施例中，與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中相同的部分不再贅述。參見圖3E，軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備30包括第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33、第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34、內(nèi)部定子32、第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35、第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36以及在內(nèi)部定子32和這些轉(zhuǎn)子的 外圍基本上繞軸心布置的外部定子31。較佳地，第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35、第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33、內(nèi)部定子32、第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34、第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36依次沿軸向平行布置。換句話說，第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33的第一側(cè)面與第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34的第一側(cè)面相對。第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35的第一側(cè)面與第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33的第二側(cè)面相對，并且第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36的第一側(cè)面與第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34的第二側(cè)面相對。外部定子31在軸向上的兩個端部分別覆蓋第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35的與第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33相反的側(cè)面(即第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35的第二側(cè)面)上的圓周區(qū)域以及第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36的與第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34相反的側(cè)面(第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36的第一側(cè)面)上的圓周區(qū)域，并且分別與這兩個圓周區(qū)域具有很短的預(yù)定氣隙。另外，軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備30還可以包括驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)軸37和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸38以及殼體(未示出)。外部定子31和內(nèi)部定子32可以固定在該殼體上。作為替代，內(nèi)部定子32可以通過外部定子31固定在該殼體上。例如，外部定子和內(nèi)部定子通過由非導(dǎo)磁材料制成的框架進(jìn)行連接，以避免外部定子中的導(dǎo)磁體與內(nèi)部定子中的導(dǎo)磁體相連接。第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35固定在在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)軸37上，而第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36固定在負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸38上。參見圖3A至3C，在圖3E中示出的第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35分別包括A對第一驅(qū)動側(cè)磁體330和T1對第二驅(qū)動側(cè)磁體350。從第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35的側(cè)面來看，每個轉(zhuǎn)子上相鄰磁體的極化方向?yàn)镹-S-N-S-……。類似地，第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36分別包括r2對第一負(fù)載側(cè)磁體340和r2對第二負(fù)載側(cè)磁體360，并且每個轉(zhuǎn)子上相鄰磁體的極化方向也反向排列。第一驅(qū)動側(cè)磁體330、第一負(fù)載側(cè)磁體340、第二驅(qū)動側(cè)磁體350以及第二負(fù)載側(cè)磁體360可以分別沿第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33、第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34、第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35以及第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36的圓周均勻分布。與第二實(shí)施例不同的是，本實(shí)施例并不要求第一驅(qū)動側(cè)磁體330與第二驅(qū)動側(cè)磁體350的極化方向相反，也不要求第一負(fù)載側(cè)磁體34與第二負(fù)載側(cè)磁體36的極化方向相反。
再次參見圖3A至3C，在圖3E中示出的內(nèi)部定子32包括s個由軟鐵塊制成的導(dǎo)磁體320，有關(guān)導(dǎo)磁體320的功能和構(gòu)造與第一實(shí)施例中的導(dǎo)磁體120相同，在這里就不再贅述。再次參見圖3A至3C，在圖3E中示出的外部定子31包括由s個軟鐵塊制成的導(dǎo)磁體310。外部定子31的功能和構(gòu)造與第一實(shí)施例中的外部定子11的功能和構(gòu)造類似。所不同的是外部定子31中的每個導(dǎo)磁體310呈U形，其從第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35的與第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33相反的一側(cè)(即第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35的第二側(cè)面)延伸到第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36的與第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34相反的一側(cè)(即第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36的第二側(cè)面)，具體來說，U形的兩端跨接在第二驅(qū)動側(cè)磁體350的與第一驅(qū)動側(cè)磁體330相反的一側(cè)(即第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35的第二側(cè)面)以及第二負(fù)載側(cè)磁體360的與第一負(fù)載側(cè)磁體340相反的一側(cè)(即第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36的第二側(cè)面)。每個導(dǎo)磁體310的兩個端部分別與第二驅(qū)動側(cè)磁體350的與第一驅(qū)動側(cè)磁體330相反的側(cè)面以及第二負(fù)載側(cè)磁體360的與第一負(fù)載側(cè)磁體340相反的側(cè)面有預(yù)定的間隙，這樣，導(dǎo)磁體360可以作為驅(qū)動側(cè)磁體350與負(fù)載側(cè)磁體360之間的外圍磁路。
與第二實(shí)施例類似，導(dǎo)磁體和磁體可以為任意數(shù)目，只要其能夠滿足s = ri±r2的條件即可。再次參見圖3A至圖3C，第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35還分別包括背鐵331和背鐵351，背鐵331和背鐵351分別布置在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33的第二側(cè)面和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35的第一側(cè)面上，具體而言，分別在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子33和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子35的相對的一側(cè)上附接于第一驅(qū)側(cè)磁體330和第二驅(qū)動側(cè)磁體350。類似地，第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36還分別包括背鐵341和背鐵361，分別布置在第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34的第二側(cè)面和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36的第一側(cè)面上，具體而言，分別在第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子34和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子36的相對一側(cè)上附接于第一負(fù)載側(cè)磁體340和第二負(fù)載側(cè)磁體360。參見圖3D，第一驅(qū)動側(cè)磁體330與第一負(fù)載側(cè)磁體340之間的磁路獨(dú)立于第二驅(qū)動側(cè)磁體350與第二負(fù)載側(cè)磁體360之間的磁路。具體而言，磁通從第一驅(qū)動側(cè)磁體330的N極出發(fā)，沿軸向進(jìn)入導(dǎo)磁體320，經(jīng)由導(dǎo)磁體320沿軸向進(jìn)入第一負(fù)載側(cè)磁體340的S極，從第一負(fù)載側(cè)磁體340的N極出來之后，經(jīng)由背鐵341進(jìn)入另一第一負(fù)載側(cè)磁體340的S極，并從該另一負(fù)載側(cè)磁體340的N極出來，沿軸向進(jìn)入導(dǎo)磁體320，經(jīng)由導(dǎo)磁體320沿軸向進(jìn)入另一第一驅(qū)動側(cè)磁體330的S極，并且經(jīng)由背鐵331回到原來的第一驅(qū)動側(cè)磁體330的S極，從而形成閉合磁路。類似地，另一磁路從第二驅(qū)動側(cè)磁體350的N極出發(fā)，依次經(jīng)過導(dǎo)磁體310、第二負(fù)載側(cè)磁體360、背鐵361、另一第二負(fù)載側(cè)磁體361、另一導(dǎo)磁體310、另一第二驅(qū)動側(cè)磁體350、背鐵351，最后回到原來的第二驅(qū)動側(cè)磁體350的S極，從而形成閉合磁路。因此，與第二實(shí)施例不同的是，由于磁通沿不同的磁路前進(jìn)，本實(shí)施例對驅(qū)動側(cè)兩個轉(zhuǎn)子上相對應(yīng)的磁體的極化方向并沒有特殊的要求，同樣，對負(fù)載側(cè)兩個轉(zhuǎn)子上相對應(yīng)的磁體的極化方向也沒有特殊要求。由于作用在兩個轉(zhuǎn)子盤上的力被抵消，在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上的凈軸向牽引力可以很小。類似地，負(fù)載側(cè)兩個轉(zhuǎn)子盤上的凈軸向牽引力也很小。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的磁體布置的橫截面示意圖。參見圖4，驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13的橫截面可以呈圓形。驅(qū)動側(cè)磁體130可以沿驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子13的圓周均勻分布。驅(qū)動側(cè)磁體130的橫截面可以為扇形，相鄰磁體的極化方向?yàn)镹-S-N-S-……。需要說明的是，驅(qū)動側(cè)磁體130的數(shù)目并不限于圖4中示出的磁體數(shù)目。而且第二實(shí)施例和第三實(shí)施例中的驅(qū)動側(cè)磁體230、250、330、350的布置與驅(qū)動側(cè)磁體130類似。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的磁體布置的橫截面示意圖。參見圖5，負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的橫截面可以呈圓形。負(fù)載側(cè)磁體140可以沿負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子14的圓周均勻分布。負(fù)載側(cè)磁體140的橫截面可以為扇形,相鄰磁體的極化方向?yàn)镹-S-N-S-……。需要說明的是，負(fù)載側(cè)磁體140的數(shù)目并不限于圖5中示出的磁體數(shù)目。而且第二實(shí)施例和第三實(shí)施例中的負(fù)載側(cè)磁體240、260、340、360的布置與負(fù)載側(cè)磁體140類似。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的內(nèi)部定子的導(dǎo)磁體布置的橫截面示意圖。
參見圖6，內(nèi)部定子12的橫截面可以呈圓形。導(dǎo)磁體120的橫截面可以為扇形，并且可以沿內(nèi)部定子12的圓周均勻分布。需要說明的導(dǎo)磁體的數(shù)目并不限于圖6中示出的導(dǎo)磁體的數(shù)目。而且第三實(shí)施例中的磁體320與導(dǎo)磁體120類似。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動的方法的示意性流程圖。參見圖7，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩傳動的方法包括下列步驟步驟701，提供沿軸向平行布置的包括驅(qū)動側(cè)磁體的驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和包括負(fù)載側(cè)磁體的負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子。步驟702，提供導(dǎo)磁體。步驟703，通過驅(qū)動側(cè)磁體和負(fù)載側(cè)磁體進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動。步驟704，利用導(dǎo)磁體調(diào)整驅(qū)動側(cè)磁體與負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。根據(jù)本發(fā)明的上述第一實(shí)施例，步驟702具體可以通過下列方法來實(shí)現(xiàn)在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子與負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子之間提供內(nèi)部定子，使得內(nèi)部定子中的每個導(dǎo)磁體在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子相對的一側(cè)之間延伸，并且在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子與負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的外圍提供外部定子，使得外部定子中的每個導(dǎo)磁體從驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的與內(nèi)部定子相反的一側(cè)延伸至負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的與內(nèi)部定子相反的一側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的上述第二實(shí)施例，步驟701具體可以通過下列方法來實(shí)現(xiàn)提供沿軸向平行的第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，并且在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子與第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的相反的側(cè)面上提供背鐵，其中第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上的磁體與第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上的磁體一一對應(yīng)，并且極化方向相反；并且提供沿軸向平行的第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子，并且在第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子與第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的相反的側(cè)面上提供背鐵，其中第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上的磁體與第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上的磁體一一對應(yīng)，并且極化方向相反。步驟702可以具體通過下列方法來實(shí)現(xiàn)在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子、第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的外圍提供外部定子，使外部定子中的每個導(dǎo)磁體從第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子與第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子之間的空間延伸至第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子與第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子之間的空間。根據(jù)本發(fā)明的上述第三實(shí)施例，步驟701可以通過下列方法來實(shí)現(xiàn)提供沿軸向平行的第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子與第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的相對的側(cè)面上提供背鐵；并且提供沿軸向平行的第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子和第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子，在第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子與第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的相對的側(cè)面上提供背鐵。步驟702具體可以通過下列方法來實(shí)現(xiàn)在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子與第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子之間提供內(nèi)部定子，使得內(nèi)部定子中的每個導(dǎo)磁體在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子相對的一側(cè)之間延伸；在第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子、第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子、第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子以及內(nèi)部定子的外圍提供外部定子，使得外部定子中的每個導(dǎo)磁體從第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的與第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子相反的一側(cè)延伸至第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的與第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子相反的一側(cè)。在上述實(shí)施例中，每個定子中的導(dǎo)磁體的數(shù)目等于每個驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子中的驅(qū)動側(cè)磁體的對數(shù)與每個負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子中的負(fù)載側(cè)磁體的對數(shù)之和或者之差。換句話說，每個定子的導(dǎo)磁體的數(shù)目等于驅(qū)動側(cè)磁體的數(shù)目與負(fù)載側(cè)磁體的數(shù)目之和的一半或者之差的一半。另夕卜，雖然本發(fā)明的實(shí)施例描述了導(dǎo)磁體位于定子中，實(shí)際上導(dǎo)磁體也可以直接固定在外殼的非導(dǎo)磁材料中。上述改進(jìn)磁軸承的各種實(shí)施例的能夠減輕或克服軸向磁通磁齒輪的軸向牽引力問題。相同或非常類似的方法可以用于諸如磁性聯(lián)軸器之類的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備。所不同的是，當(dāng)軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備為磁齒輪時(shí)每個磁齒輪的每個驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上的磁體的 數(shù)目與每個負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上的磁體的數(shù)目不相等。而在軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備為磁聯(lián)軸器時(shí)每個驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上的磁體的數(shù)目與每個負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上的磁體的數(shù)目相等。例如，在應(yīng)用于磁性聯(lián)軸器時(shí)，定子中的導(dǎo)磁體的數(shù)目(S)與轉(zhuǎn)子中的磁體的對數(shù)(!^和^)可以滿足關(guān)系S = 0，并且ri = r2，在這種情況下，可以不存在內(nèi)部定子。除此之外，磁性聯(lián)軸器的構(gòu)造與上述實(shí)施例中描述的磁齒輪的構(gòu)造類似，在這里就不再贅述。不像這些現(xiàn)有技術(shù)中所討論的非零軸向牽引力通常被諸如推力機(jī)械軸承、磁軸承或平衡輪等等之類的特定元件進(jìn)行平衡的方法，本發(fā)明實(shí)施例利用轉(zhuǎn)子或定子或兩者的平衡設(shè)計(jì)來抵消軸向牽引力。該抵消軸向力的機(jī)構(gòu)不受軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備的尺寸限制并且可以很容易地按比例擴(kuò)大。相反，現(xiàn)有技術(shù)中通常使用的利用推力軸承抵消軸向牽力的方法通常受到這些軸承的推力能力的限制。雖然原則上磁軸承也可以被按比例擴(kuò)大到很大的尺寸，但磁軸承內(nèi)的磁體僅僅提供軸向支撐而對傳動轉(zhuǎn)矩沒有貢獻(xiàn)。因?yàn)镾mCo和NdFeB材料比軟鐵材料更貴，所以本發(fā)明使得能夠同時(shí)抵消軸向牽引力并且使得能夠進(jìn)行接近雙倍的轉(zhuǎn)矩傳動(如第三實(shí)施例和第三實(shí)施例)，從而明顯提高投資回報(bào)率。本發(fā)明實(shí)施例利用對稱幾何設(shè)計(jì)克服軸向磁通磁性聯(lián)軸器和齒輪系統(tǒng)的限制，其在抵消軸向牽引力的同時(shí)具有下列優(yōu)點(diǎn)1)可以在不需要額外的推力元件情況下提供可靠性；2)相對較小的尺寸；以及3)較低的成本。原則上，這些創(chuàng)新性系統(tǒng)能夠增加傳動轉(zhuǎn)矩和功率吞吐量而沒有任何上限，從而提供了(尤其在較低速度下)具有較好性能的零或近零軸向牽弓I力的軸向磁通型磁性聯(lián)軸器和齒輪系統(tǒng)。本發(fā)明公開了一種軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備以及軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動方法，其中所述轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備包括第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體；第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體，其中所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子通過所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體和所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動；至少一個導(dǎo)磁體，用于調(diào)整所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體與所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案分別抵消了驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上的軸向牽引力和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上的軸向牽引力，從而避免了在軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備上使用昂貴的推力軸承元件并保證了設(shè)備的可靠性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明 ，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明所附權(quán)利要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備,包括 第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體； 第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體，其中所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子通過所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體和所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動； 至少一個導(dǎo)磁體，用于調(diào)整所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體與所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，進(jìn)一步包括至少一個定子，所述至少一個定子各包括所述至少一個導(dǎo)磁體中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中 所述至少一個定子中的每個定子的導(dǎo)磁體的數(shù)目等于所述第一驅(qū)動側(cè)磁體的數(shù)目與所述負(fù)載側(cè)磁體的數(shù)目之和的一半或者之差的一半； 所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面與所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面相對。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中， 所述至少一個定子包括 內(nèi)部定子，位于所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子之間，所述內(nèi)部定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面延伸到所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面并且與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間有預(yù)定的間隙；以及 外部定子，所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面延伸至所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面并且與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面之間具有預(yù)定的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，進(jìn)一步包括 第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第二驅(qū)動側(cè)磁體；以及第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第二負(fù)載側(cè)磁體，其中 所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子具有在軸向上相反的第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面相對，并且所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面與所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面相對；并且 所述至少一個導(dǎo)磁體用于進(jìn)一步調(diào)整所述至少一個第二驅(qū)動側(cè)磁體與所述至少一個第二負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中 所述至少一個定子包括外部定子，其中所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面與所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間的空間延伸到所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面與所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間的空間，所述至少一個第二驅(qū)動側(cè)磁體和所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體中在軸向上相對應(yīng)的磁體的極化方向相反，并且所述至少一個第二負(fù)載側(cè)磁體和所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體中在軸向上相對應(yīng)的磁體的極化方向相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中所述至少一個第二驅(qū)動側(cè)磁體和所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體在軸向上一一對應(yīng)且數(shù)目相等，并且所述至少一個第二負(fù)載側(cè)磁體和所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體在軸向上一一對應(yīng)且數(shù)目相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，進(jìn)一步包括 第一驅(qū)動側(cè)背鐵和第二驅(qū)動側(cè)背鐵，分別布置在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面和所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面上；以及 第一負(fù)載側(cè)背鐵和第二負(fù)載側(cè)背鐵，分別布置在所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中 所述至少一個定子包括 內(nèi)部定子，位于所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子之間，所述內(nèi)部定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面延伸到所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面并且與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間具有預(yù)定的間隙；以及 外定子，所述外定子中的至少一個導(dǎo)磁體從所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面延伸到所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面并且與所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面之間具有預(yù)定的間隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，進(jìn)一步包括 第一驅(qū)動側(cè)背鐵和第二驅(qū)動側(cè)背鐵，分別布置在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面上；以及 第一負(fù)載側(cè)背鐵和第二負(fù)載側(cè)背鐵，分別布置在所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中所述導(dǎo)磁體由軟鐵塊制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備為磁齒輪，并且所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體的數(shù)目與所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體的數(shù)目不相等。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備為磁聯(lián)軸器，并且所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體的數(shù)目與所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體的數(shù)目相等。
14.根據(jù)權(quán)利要求5至10中的任一項(xiàng)所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中所述至少一個定子固定在所述軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備的殼體上，所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子固定在驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)軸上，并且所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子固定在負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)軸上。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至10中的任一項(xiàng)所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體沿所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的圓周均勻分布且所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體中的相鄰磁體的極化方向相反，所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體沿所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的圓周均勻分布且所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體中的相鄰磁體的極化方向相反，所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體的極化方向與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的軸向平行，并且所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體的極化方向與所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的軸向平行。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體呈U形，均勻布置在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子、所述內(nèi)部定子、所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的外圍，并且所述U形的兩端分別與所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面之間具有所述預(yù)定的間隙。
17.根據(jù)權(quán)利要求6至8中的任一項(xiàng)所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體呈U形，均勻布置在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的外圍，并且所述U形的兩端分別位于所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面與所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間的空間以及所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面與所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第一側(cè)面之間的空間。
18.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備，其中所述外部定子中的至少一個導(dǎo)磁體呈U形，均勻布置在所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子、所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)部定子、所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子以及所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的外圍，并且所述U形的兩端分別與所述第二驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面和所述第二負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子的第二側(cè)面之間具有所述預(yù)定的間隙。
19.一種軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動的方法，包括 提供沿軸向平行布置的包括驅(qū)動側(cè)磁體的驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和包括負(fù)載側(cè)磁體的負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子； 提供導(dǎo)磁體； 通過所述驅(qū)動側(cè)磁體和所述負(fù)載側(cè)磁體進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動； 利用所述導(dǎo)磁體調(diào)整所述驅(qū)動側(cè)磁體與所述負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在所述驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在所述負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備以及軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動方法，其中所述轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備包括第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體；第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子，包括至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體，其中所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子和所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子通過所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體和所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動；至少一個導(dǎo)磁體，用于調(diào)整所述至少一個第一驅(qū)動側(cè)磁體與所述至少一個第一負(fù)載側(cè)磁體之間的磁通排列，使得在進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳動時(shí)在所述第一驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反和/或在所述第一負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的軸向牽引力的方向相反。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案分別抵消了驅(qū)動側(cè)轉(zhuǎn)子上的軸向牽引力和負(fù)載側(cè)轉(zhuǎn)子上的軸向牽引力，從而避免了在軸向磁通轉(zhuǎn)矩傳動設(shè)備上使用昂貴的推力軸承元件并保證了設(shè)備的可靠性。
文檔編號H02K49/04GK102801277SQ20111013582
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者劉戈, 于爾, 李明 申請人:西門子公司