CN1920331A - 一种用于变速传递扭矩的磁齿轮组 - Google Patents

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李岭群
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Abstract

一种用于变速传递扭矩的磁齿轮组，由中间磁齿轮组以及两组侧磁齿轮所组成；中间磁齿轮组为同轴上下安装的两个直径不同的磁齿轮，该上下两个磁齿轮各自分别异极相对应于一组侧磁齿轮，该两组侧磁齿轮的直径不同，其中直径大的侧磁齿轮对应中间磁齿轮组中直径小的磁齿轮，两者之间留有工作气隙，形成第一传动磁齿轮组；直径小的侧磁齿轮对应于中间磁齿轮组直径大的磁齿轮，两者之间留有工作气隙，形成第二传动磁齿轮组；其中，第一传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度大于第二传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度；当其中的一个轮子转动时，永磁齿通过相对齿之间的吸力和相邻齿之间的斥力传递扭矩，带动另一个轮子做增速或减速转动。

Description

一种用于变速传递扭矩的磁齿轮组
技术领域
本发明属于齿轮传递扭矩技术领域，具体地说涉及一种变速传递扭矩的磁齿轮组。
背景技术
在当今的动力传动技术中，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传递扭矩，而不能变速传递扭矩。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于变速传递扭矩的磁齿轮组，可以变速传递扭矩。
为实现上述目的，本发明提供的磁齿轮组，由中间磁齿轮组以及两组侧磁齿轮所组成，该三组磁齿轮均为在非导磁性材料制作的轮基圆周边缘处等间距地开有豁口，由硬磁材料制成的永磁体镶嵌固定在豁口内，且相邻两个永磁体为异极安装，其表面与轮基边缘光滑过渡；
中间磁齿轮组为同轴上下安装的两个直径不同的磁齿轮，该上下两个磁齿轮各自分别异极相对应于一组侧磁齿轮，该两组侧磁齿轮的直径不同，其中直径大的侧磁齿轮对应中间磁齿轮组中直径小的磁齿轮，两者之间留有工作气隙，形成第一传动磁齿轮组；直径小的侧磁齿轮对应于中间磁齿轮组直径大的磁齿轮，两者之间留有工作气隙，形成第二传动磁齿轮组；
其中，第一传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度大于第二传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度；
由上述的磁齿轮组，当其中的一个轮子转动时，永磁齿通过相对齿之间的吸力和相邻齿之间的斥力传递扭矩，带动另一个轮子做增速或减速转动。
所述的磁齿轮组，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。
所述的磁齿轮，其中，第一传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度与第二传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度之比与中间磁齿轮组的两个不同直径的磁齿轮直径之比相同。
所述的磁齿轮组，其中，永磁体为钕铁硼永磁材料。
所述的磁齿轮组，其中，非导磁性材料为聚胺酯、聚四氟乙烯、铜或铝合金。
本发明解决了在两个轮轴之间变速传递扭矩技术难题，使磁齿轮能广泛地应用到机械传动领域。
附图说明
图1为永磁齿磁齿轮变速传递扭矩整体结构剖面示意图。
图2为沿图1中A-A线的剖面示意图，显示大小两磁齿轮对应关系。
具体实施例
以下所述内容是结合附图对本发明作的详细说明，而不应被理解为是对本发明的限定。
请结合图1和图2。本发明的磁齿轮组，由中间磁齿轮组以及两组侧磁齿轮所组成。中间磁齿轮组是由上、下两个直径不同的磁齿轮6、7安装在同一转动轴5组成。侧磁齿轮1固定在转动轴2上，侧磁齿轮3固定在转动轴4上，该三根转动轴2、4、5为相互平行。侧磁齿轮1的直径大于侧磁齿轮3的直径。中间磁齿轮组的磁齿轮6、7与两个侧磁齿轮1、3均是在非导磁性材料(如聚胺酯、聚四氟乙烯、铜或铝合金等)的轮基圆周边缘处等间距地开有豁口，由硬磁材料(如钕铁硼永磁体)制成的永磁体镶嵌固定(如用螺栓等)在豁口内，且相邻两个永磁体为异极安装，其表面与轮基边缘光滑过渡。但此处磁场强度在非铁磁性轮缘上凸显出来，形成永磁磁场“暗齿”。磁齿轮的齿间距相同，皆为异极相间隔等间距排列。
中间磁齿轮组上的两个磁齿轮各自分别异极相对应于一侧磁齿轮，如图1所示，中间磁齿轮组上直径小的磁齿轮6对应直径大的侧磁齿轮1，形成第一传动磁齿轮组，两者之间留有工作气隙；中间磁齿轮组上的直径大的磁齿轮7对应直径小的侧磁齿轮3，两者之间留有工作气隙，形成第二传动磁齿轮组。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。
同一传动因磁齿轮组之的磁力强度(T)相同，而两个传动磁齿轮组之间的磁力强度(T)则不同，半径小的磁齿磁力大，半径大的磁齿磁力小。
其中第一传动磁齿轮组的两个磁齿轮(即磁齿轮6与侧磁齿轮1)之间的磁力强度(T1)大于第二传动磁齿轮组的两个磁齿轮(即磁齿轮7与侧磁齿轮3)之间的磁力强度(T2)，该两个磁力强度之比(T1/T2)与中间磁齿轮组的两个不同直径的磁齿轮(即与磁齿轮6、磁齿轮7)直径之比相同。
结合图2描述磁齿轮的对应关系：磁齿轮6的永磁齿6a为S极，磁齿轮1的永磁齿1a为N极，两者异极相对。当其中任一个轮子转动时，异极对应齿之间将产生吸力，与相邻齿之间将产生斥力，从而非接触传递转动扭矩。两齿之间的间隙不要综合转动扭矩、振动频率、咬合精度等因素进行设计；两轮之间的工作气隙其设计原则是温度膨胀和转动离心形变时两轮不发生接触(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)。
该两组传动磁齿轮组通过永磁齿传递扭矩。当转动轴2做主动轴时，即侧磁齿轮1做主动轮时，输出小扭矩，高转速；当转动轴4做主动轴时，即侧磁齿轮3做主动轮时，输出大扭矩，低转速。
本发明永磁齿磁齿轮变速传递扭矩技术有如下优点：
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。

Claims (5)

1.一种用于变速传递扭矩的磁齿轮组，由中间磁齿轮组以及两组侧磁齿轮所组成，该三组磁齿轮均为在非导磁性材料制作的轮基圆周边缘处等间距地开有豁口，由硬磁材料制成的永磁体镶嵌固定在豁口内，且相邻两个永磁体为异极安装，其表面与轮基边缘光滑过渡；
中间磁齿轮组为同轴上下安装的两个直径不同的磁齿轮，该上下两个磁齿轮各自分别异极相对应于一组侧磁齿轮，该两组侧磁齿轮的直径不同，其中直径大的侧磁齿轮对应中间磁齿轮组中直径小的磁齿轮，两者之间留有工作气隙，形成第一传动磁齿轮组；直径小的侧磁齿轮对应于中间磁齿轮组直径大的磁齿轮，两者之间留有工作气隙，形成第二传动磁齿轮组：
其中，第一传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度大于第二传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度；
由上述的磁齿轮组，当其中的一个轮子转动时，永磁齿通过相对齿之间的吸力和相邻齿之间的斥力传递扭矩，带动另一个轮子做增速或减速转动。
2.如权利要求1所述的磁齿轮组，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。
3.如权利要求1所述的磁齿轮，其中，第一传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度与第二传动磁齿轮组的两个磁齿轮之间的磁力强度之比与中间磁齿轮组的两个不同直径的磁齿轮直径之比相同。
4.如权利要求1所述的磁齿轮组，其中，永磁体为钕铁硼永磁材料。
5、如权利要求1所述的磁齿轮组，其中，非导磁性材料为聚胺酯、聚四氟乙烯、铜或铝合金。
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