李 辉，戴太阳，卢 敏，袁 彬，殷 毅

(重庆大学 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆 400044)

0 引 言

磁齿轮相比机械齿轮具有低噪声、无摩擦、高效率、高耐久和自适应过载保护等优势，有望在未来替代机械传动机构[1-3]。然而，现阶段磁齿轮的转矩密度一般在100～290 kN·m/m3，而机械式齿轮容许转矩密度则可达到700 kN·m/m3以上，磁齿轮还面临转矩密度有待提高的问题[4-6]。

提高磁齿轮转矩密度的方法是增加磁耦合，以提高气隙磁密中的有效谐波分量，改变磁齿轮拓扑结构是增加磁极耦合的有效手段。文献[7]提出调制型磁齿轮拓扑，采用同心式结构，但需要在内外转子之间放入调制环铁心产生双层气隙结构，大大增加了内外转子之间的气隙长度，使得漏磁增加，磁极耦合程度不高，气隙磁密中有效谐波幅值难以提高，转矩密度可达100 kN·m/m3，且由于其转矩和传动比之间的约束关系，当传动比高于20∶1时，转矩密度会出现下降趋势[8]。文献[9]提出少极差磁齿轮(以下简称MGSPD)拓扑，采用偏心式结构，利用内外转子偏心产生的不均匀气隙调制磁场[10]，无需使用调磁块，由此只需单层气隙结构即可实现变速传动，大大提高了气隙磁密，其表贴式MGSPD转矩密度在传动比20∶1时达180 kN·m/m3。文献[11]提出聚磁MGSPD结构，通过优化其转矩密度可达291 kN·m/m3，传动比25∶1。文献[12]将Halbach结构应用到MGSPD，转矩密度达294 kN·m/m3。但是上述结构转矩密度仍然偏低，需要探索一种转矩密度更高的磁齿轮结构。

本文将聚磁结构和Halbach结构进行组合，提出聚磁Halbach MGSPD(以下简称FFHMGSPD)结构，进一步提高了磁齿轮的转矩密度，但是其结构参数更加复杂。……