CN1920339A

CN1920339A - 一种对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组

Info

Publication number: CN1920339A
Application number: CN 200610112951
Authority: CN
Inventors: 李岭群
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: CN100392291C

Abstract

一种对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中对极永磁结构磁齿轮由对极永磁齿和非铁磁性轮基两部分构成，其中：非铁磁性材料制成的轮基的轮缘上等间距地开设有豁口，各豁口内的底部镶嵌固定有铁磁性材料制成的导磁底板，豁口上下面异极相对地各镶嵌一永磁体且异极与导磁底板相连接固定；沿轮基圆周边缘处的相邻两个豁口内的永磁体互相为异极设置；豁口内的两个永磁体其表面与轮基边缘光滑过渡，形成对极永磁齿，两个永磁体之间设有非铁磁性镶嵌物；由上述两个对极永磁结构磁齿轮平行安装以组成磁齿轮组，两个对极永磁结构磁齿轮之间的永磁齿为异极相对并留有工作气隙。本发明通过吸力和斥力的作用形成了扭矩的非接触传递。

Description

一种对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组

技术领域

本发明属于齿轮扭矩传递机械技术领域。具体地说涉及一种对极永磁结构磁齿轮。

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同轴心转动，不能在两个轮轴之间传递转动扭矩，也没有对极永磁结构齿，因而漏磁较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组。

为实现上述目的，本发明提供的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中对极永磁结构磁齿轮由对极永磁齿和非铁磁性轮基两部分构成，其中：

在一非铁磁性材料制成的轮基的轮缘上，等间距地开设有豁口，各豁口内的底部镶嵌固定有铁磁性材料制成的导磁底板，豁口上下面异极相对地各镶嵌一永磁体且异极与导磁底板相连接固定，形成“马蹄形”对极永磁体；沿轮基圆周边缘处的相邻两个豁口内的永磁体互相为异极设置；豁口内的两个永磁体其表面与轮基边缘光滑过渡，形成对极永磁齿，两个永磁体之间设有非铁磁性镶嵌物；

由上述的两个对极永磁结构磁齿轮平行安装以组成磁齿轮组，两个对极永磁结构磁齿轮之间的永磁齿为异极相对并留有工作气隙；

当两个对极永磁结构磁齿轮中的一个转动时，该转动的对极永磁结构磁齿轮上的对极永磁齿与对应的对极永磁结构磁齿轮上的对极永磁齿之间产生吸力，并同时与相邻的对极永磁齿之间产生斥力，通过该吸力和斥力的作用传递扭矩，带动另一个对极永磁结构磁齿轮转动，形成了扭矩的非接触传递。

所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中，铁磁性材料为碳钢、硅钢、锰钢、不锈钢、钴、镍或其合金。

所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中，永磁体为钕铁硼永磁材料。

所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中，非铁磁性材料为聚胺酯、聚四氟乙烯、铜或铝。

所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，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。

所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中，对极永磁体之间的间距为永磁体圆周长度的50-80％。

本发明传递扭矩时环保、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、造价低。

附图说明

图1为本发明的对极永磁结构磁齿轮示意图。

图2为图1中沿A-A线的剖面示意图。

图3为对极永磁结构磁齿轮转动力矩传递示意图。

图4为图3中沿B-B线剖面示意图。

具体实施例

以下详细介绍本发明提出的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组。

本发明的对极永磁结构磁齿轮由非铁磁性轮基和对极永磁齿两部分构成，其中：

对极永磁齿，由硬磁材料(如钕铁硼永磁体)制成两个永磁体，再用铁磁性材料(如碳钢、硅钢、锰钢、不锈钢、钴、镍或其合金)制成导磁底板。两个永磁体分别以N极和S极与导磁底板的同一面固定在一起，形成类似于“马蹄”形永磁体。

轮基由非铁磁性材料制成。在轮基的轮缘上等间距地开有豁口，在轮基的中央设有转动轴安装孔。

将导磁底板镶嵌固定在轮基的轮缘豁口底部，两个永磁体分别固定于轮基的轮缘豁口的上下面，再将两个永磁体的N极与S极镶嵌固定在导磁底板上，形成类似于“马蹄”形永磁体的对极永磁齿。

“马蹄”形永磁体N极与S极的最佳间距范围约为永磁体圆周弧长的50-80％。在具体设计时对极永磁齿在轮基上等间距且异极相间隔排列，最佳间距要综合考虑转动扭矩，振动频率，咬合精度等等，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。

将两个对极永磁结构磁齿轮平行对正安装，其中一个轮的对极齿与另一个轮的对极齿异极相对应。当一个轮子在电机的驱动下转动时，对极永磁齿通过相对应齿之间的吸力和前方相邻齿之间的斥力传递扭矩，带动另一个齿轮转动。两个齿轮之间的气隙要尽可能小，其设计原则是温度膨胀和转动离心形变时，两个磁齿轮之间不接触。

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的圆周豁口内镶嵌有永磁体2，该永磁体2在豁口内为上下异极相对地镶嵌，分别称之为永磁体2a和永磁体2b，由上下两个永磁体2a和2b形成对极永磁齿。该两个永磁齿为暗齿，其表面与轮缘光滑过渡，但此处磁场强度在非铁磁性轮缘上凸显出来，形成永磁“磁场齿”。在轮基1的中心设有轮轴孔3。轮基1由非铁磁性材料制成。对极永磁齿2由硬磁材料制成。

结合图2描述对极永磁齿2a和2b的结构。将导磁底板4固定在轮缘豁口的底部，对极永磁齿中的两个永磁体异极地固定在导磁底板上，在本例中将永磁体2a的S极和永磁体2b的N极固定在导磁底板4上，形成“马蹄”形对极永磁体，也可以相反地安装。两个永磁体2a和2b表面与轮缘光滑过渡，且分别呈不同极性。两个永磁体之间设有非铁磁性镶嵌物5，两磁体的最佳间距约为该永磁体2圆周弧长度的50-80％。永磁体2a的S极与永磁体2b的N极之间形成的磁通示意曲线2c。“马蹄”形对极永磁体在轮缘上等间距且异极相间隔排列。

请参阅图3，是本发明对极永磁结构磁齿轮转动扭矩传递示意图。从图中可以看出，将两个对极永磁结构磁齿轮6和8平行安装后，即组成本发明的磁齿轮组，当其中一个对极永磁结构磁齿轮为主动轮6，另一个对极永磁结构磁齿轮即为从动轮8。主动轮6在电机7的驱动下转动时，将与从动轮8之间发生位移。由此主动轮6的对极永磁齿2a与对应的从动轮8的对极永磁齿2b’之间产生吸力，与前方相邻的从动轮上的永磁齿之间产生斥力，因此传递了扭矩。

结合图4描述两个对极永磁结构磁齿轮之间的对应关系。电机7安装在主动轮6的轮轴孔3内，主动轮6的对极永磁体2a的N极与2b的S极相对应于从动轮8的对极永磁体2b’的S极与2a’的N极，这种异极对应关系，气隙越小，吸力越大，故两者的间隙要尽可能小，其设计原则是在温度膨胀与转动离心形变时，两者不得发生接触碰撞。

本发明具有如下优点：

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、轮体质量轻、惯性小。

5、综合经济效果好。

Claims

1、一种对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中对极永磁结构磁齿轮由对极永磁齿和非铁磁性轮基两部分构成，其中：

2、如权利要求1所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中，铁磁性材料为碳钢、硅钢、锰钢、不锈钢、钴、镍或其合金。

3、如权利要求1所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中，永磁体为钕铁硼永磁材料。

4、如权利要求1所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，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。

5、如权利要求1所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中，对极永磁体之间的间距为永磁体圆周弧长度的50-80％。

6、如权利要求1所述的对极永磁结构磁齿轮及其磁齿轮组，其中，非铁磁性材料为聚胺酯、聚四氟乙烯、铜或铝合金。