CN100406782C - 一种环槽永磁聚能结构磁齿轮组 - Google Patents

一种环槽永磁聚能结构磁齿轮组 Download PDF

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Abstract

一种环槽永磁聚能结构磁齿轮组，其中环槽永磁聚能结构齿轮由块状永磁体和铁磁性轮基两部分构成，铁磁性轮基的轮缘为环形槽，槽口向外，块状永磁体等间距异极相间排列固定在环形槽内形成永磁齿，每两个块状永磁体之间设有非铁磁性镶嵌物；每个块状永磁体与环形槽壁之间设有非铁磁性镶嵌物；由两个环槽永磁聚能结构齿轮平行安装以组成磁齿轮组，两个环槽永磁聚能结构齿轮之间的永磁齿为异极相对并留有工作气隙；当两个环槽永磁聚能结构齿轮中的一个转动时，该转动的环槽永磁聚能结构齿轮上的永磁齿与对应的永磁齿之间产生吸力，并同时与相邻的永磁齿之间产生斥力，通过该吸力和斥力的作用传递扭矩，带动另一个环槽永磁聚能结构齿轮转动。

Description

一种环槽永磁聚能结构磁齿轮组
技术领域
本发明属于齿轮扭矩传动机械技术领域。具体地说涉及一种环槽永磁聚能结构磁齿轮及其磁齿轮组。
背景技术
在当今的扭矩传动技术中，产生了非齿轮接触的“永磁齿轮”传动技术。如《永磁机构》(北京工业大学出版社)一书中第49页联轴节技术和141页永磁扭力阀门技术。这种永磁齿轮技术的优点是内齿与外齿不接触，无摩擦阻力，无磨损，无噪声。这种技术的缺点是只能同轴心转动，不能在两个轮轴之间传递转动扭矩，也没有环槽永磁聚能齿结构，因而漏磁较多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环槽永磁聚能结构磁齿轮及其磁齿轮组，不仅解决了背景技术中提到的两个缺点，还提高了永磁齿的扭矩，使磁齿轮能广泛地应用到机械传动技术领域。
为实现上述目的，本发明提供的环槽永磁聚能结构齿轮及其磁齿轮组，其中环槽永磁聚能结构磁齿轮由块状永磁体和铁磁性轮基两部分构成，铁磁性轮基的轮缘为环形槽，槽口向外，块状永磁体等间距异极相间排列固定在环形槽内形成永磁聚能齿，每两个块状永磁体之间设有非铁磁性镶嵌物；每个块状永磁体与环形槽壁之间设有非铁磁性镶嵌物；
由上述的两个环槽永磁聚能结构齿轮平行安装以组成磁齿轮组，两个环槽永磁聚能结构齿轮之间的永磁齿为异极相对并留有工作气隙；
当两个环槽永磁聚能结构齿轮中的一个转动时，该转动的环槽永磁聚能结构齿轮上的永磁齿与对应的环槽永磁聚能结构齿轮上的永磁齿之间产生吸力，并同时与相邻的永磁齿之间产生斥力，通过该吸力和斥力的作用传递扭矩，带动另一个环槽永磁聚能结构齿轮转动。
所述的环槽永磁聚能结构齿轮及其磁齿轮组，其中，铁磁性材料为碳钢、硅钢、不锈钢、钴、镍或其合金。
所述的环槽永磁聚能结构齿轮及其磁齿轮组，其中，永磁体为钕铁硼永磁材料。
所述的环槽永磁聚能结构齿轮及其磁齿轮组，其中，工作气隙的设计原则是温度膨胀和转动离心力形变时两轮之间不接触。
所述的环槽永磁聚能结构齿轮及其磁齿轮组，其中，永磁体与槽壁之间的间距为永磁体圆周长度的40-80％。
所述的环槽永磁聚能结构齿轮及其磁齿轮组，其中，非铁磁性镶嵌物为聚胺酯、聚四氟乙烯、铜或铝合金。
本发明的环槽永磁聚能结构齿轮及其磁齿轮组具有如下优点：
1、齿轮之间无磨损、使用寿命长、安全可靠。
2、力学缓冲效果好。
3、加工制造工艺简单。
4、综合经济效果好。
附图说明
图1为本发明环槽永磁聚能结构齿轮结构示意图。
图2为图1中沿A-A线剖面示意图。
图3为由本发明两个环槽永磁聚能结构齿轮组成的磁齿轮组转动扭矩传递示意图。
图4为图3中沿B-B线剖面示意图。
具体实施方式
以下所述内容是结合附图对本发明作的详细说明，而不应被理解为对本发明的限定。
请参阅图1，是本发明总体结构示意图，从图中可以看出，在轮基1的轮缘处设有一环槽2，该环槽2的槽口向外。在环槽2内固定(如用螺栓等)有块状永磁体3，该永磁体3为异极间隔等间距排列。永磁体3的长度及其之间的最佳间距要综合转动扭矩、振动频率、咬合精度等因素进行设计，该些设计因素是设计制作齿轮时必需考虑的因素，因而是本领域技术人员所熟悉的普通技术，对此不作详细描述。永磁体3在轮缘上形成永磁场暗齿，也称为永磁齿。其永磁体3表面与轮缘光滑过渡。永磁体3由硬磁材料制成(如：钕铁硼永磁材料)，轮基1由铁磁性材料制成(如：碳钢、硅钢、不锈钢、钴、镍或其合金等)。
结合图2，描述了轮基1上的永磁齿结构。在轮基1的环槽2内固定有永磁体3，该永磁体3与环槽壁2a之间以及每两个永磁体3之间设有非铁磁性镶嵌物2b，永磁体3与环槽壁2a之间形成的磁通示意曲线3a。永磁体3与环槽壁2a的最佳间距约为永磁体3圆周弧长的40-80％。
请参阅图3，将本发明的两个环槽永磁聚能结构齿轮平行对正安装，两个环槽永磁聚能结构齿轮上的永磁体3为异极相对，即其中一个环槽永磁聚能结构齿轮上的永磁齿的S极对应另一个环槽永磁聚能结构齿轮上的永磁齿的N极。从图中可以看出，当其中一个环槽永磁聚能结构齿轮为主动轮时，该主动轮4在电机5的驱动下转动时(如箭头所示方向)，将与另一个平行安装的环槽永磁聚能结构齿轮(称为从动轮6)发生位移，由此主动轮4的永磁齿3与从动轮6的永磁齿3之间将产生吸力，并与其前方相邻的从动轮永磁齿之间将产生斥力，因此传递了扭矩，其转动方向如箭头所示。
再结合图4，主动轮4上永磁齿3与对应从动轮6的永磁齿3之间异极相对应，因气隙越小，引力越大。故在设计两轮间距时要尽可能小，其设计原则是在温度膨胀与转动离心形变时，两轮不得发生接触碰撞。
由于本发明的两个永磁齿为异极相对应，其中一个轮子转动时，就会带动另一个轮子转动，形成了扭矩的非接触传递，因而在传递扭矩时环保、节能、无轮齿磨损、无噪声、机械振动小、使用寿命长、力学缓冲效果好且造价低。

Claims (6)

1.一种环槽永磁聚能结构磁齿轮组，其中环槽永磁聚能结构齿轮由块状永磁体和铁磁性轮基两部分构成，铁磁性轮基的轮缘为环形槽，槽口向外，块状永磁体等间距异极相间排列固定在环形槽内形成永磁聚能齿，每两个块状永磁体之间设有非铁磁性镶嵌物；每个块状永磁体与环形槽壁之间设有非铁磁性镶嵌物；
由上述的两个环槽永磁聚能结构齿轮平行安装以组成磁齿轮组，两个环槽永磁聚能结构齿轮之间的永磁齿为异极相对并留有工作气隙；
当两个环槽永磁聚能结构齿轮中的一个为主动轮转动时，该转动的环槽永磁聚能结构齿轮上的永磁齿与对应的从动轮的环槽永磁聚能结构齿轮上的永磁齿之间产生吸力，并同时与从动轮的永磁齿之间产生斥力，通过该吸力和斥力的作用传递扭矩，带动另一个环槽永磁聚能结构齿轮转动。
2.如权利要求1所述的环槽永磁聚能结构磁齿轮组，其中，铁磁性材料为碳钢、硅钢、不锈钢、钴、镍或其合金。
3.如权利要求1所述的环槽永磁聚能结构磁齿轮组，其中，永磁体为钕铁硼永磁材料。
4.如权利要求1所述的环槽永磁聚能结构磁齿轮组，其中，工作气隙的设计原则是温度膨胀和转动离心力形变时两轮之间不接触。
5.如权利要求1所述的环槽永磁聚能结构磁齿轮组，其中，永磁体与槽壁之间的间距为永磁体圆周长度的40-80％。
6.如权利要求1所述的环槽永磁聚能结构磁齿轮组，其中，非铁磁性镶嵌物为聚胺酯、聚四氟乙烯、铜或铝合金。
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稀土永磁磁力齿轮传动实验研究. 郑伟刚，罗延科，李屹.机械制造，第42卷第11期. 2004
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