專(zhuān)利名稱(chēng)：磁浮行星齒輪變速機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種行星齒輪變速機(jī)，具體說(shuō)是一種利用磁浮結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行星齒輪的變 速機(jī)。
背景技術(shù)：
磁浮傳動(dòng)在上個(gè)世紀(jì)已經(jīng)有發(fā)明家提出，并利用電磁設(shè)計(jì)出磁浮齒輪的傳動(dòng)。在 許多不同類(lèi)型的齒輪傳動(dòng)應(yīng)用中，主動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件和被動(dòng)傳動(dòng)組件，二者相互隔離分開(kāi)是有 必要的。例如在上個(gè)世紀(jì)發(fā)明的磁力泵中，主動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件可被第一個(gè)流體圍繞，被動(dòng)傳動(dòng)組 件可以被通過(guò)的第二個(gè)流體所包圍，第一和第二流體必須相互隔離。這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)要求， 就是二者的液體必須孤立，進(jìn)行實(shí)體上的分離。為了解決這個(gè)問(wèn)題，二者之間可以使用非磁 性膜片相互隔離開(kāi)，非接觸式磁性主動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件，其磁力可以穿透中間介質(zhì)驅(qū)動(dòng)被動(dòng)組件。美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)3649137，是Laing在1972年3月14日發(fā)表的，描述了一個(gè)磁耦合 離心式泵。它包括一個(gè)磁傳動(dòng)的離心式馬達(dá)，馬達(dá)是由一個(gè)環(huán)形永久磁圈和軟鐵磁性極圈 組成，即意味著是通過(guò)磁槽降低了流經(jīng)二極環(huán)上馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩。美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)4115040，是knorr在1978年9月19日發(fā)表的，描述了一個(gè)永磁磁 力泵，這個(gè)設(shè)計(jì)是有泵葉輪和一個(gè)從外轉(zhuǎn)子接收同步傳輸驅(qū)動(dòng)力矩永磁轉(zhuǎn)子組成。外部轉(zhuǎn) 子的位置，軸向和徑向是不同形式，與對(duì)面的內(nèi)部轉(zhuǎn)子形成它們之間的空氣間隙。由轉(zhuǎn)子上 板狀永磁塊，其二者通過(guò)面對(duì)面形成的空氣間隙是很薄的。該泵葉輪軸與內(nèi)部轉(zhuǎn)子被安置 在一個(gè)共同的空間內(nèi)，該非磁化材料的空間，是由一個(gè)從外部通過(guò)空氣間隙形成的封閉區(qū) 域。美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)3826938，是Filer在1974年7月30日發(fā)表的，描述了磁力耦合電 機(jī)驅(qū)動(dòng)泵。這項(xiàng)專(zhuān)利磁力驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器可用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵和其他一些場(chǎng)合，其中包括隔離的 耦合組件構(gòu)成的磁電路，以防止流體互流，并在其中一個(gè)激活的多元化固定電通量的一部 分也形成了磁路的一部分，同時(shí)也改進(jìn)磁流通量的路徑。美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)3378710，是Martin在1968年4月16日發(fā)表的，公開(kāi)了一種磁力傳 動(dòng)。它描述了磁驅(qū)動(dòng)是類(lèi)似于一個(gè)行星齒輪機(jī)械傳動(dòng)，但在行星位置上是用條狀磁塊代替 普通的齒輪。一個(gè)外部環(huán)形磁塊，中間即一個(gè)由多對(duì)條形，可徑向透磁的純鐵組成的磁環(huán)和 中心太陽(yáng)，有一個(gè)共同的中間軸。任何一個(gè)組件，皆可成為驅(qū)動(dòng)件，第一啟動(dòng)者就是驅(qū)動(dòng)件， 由磁性傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)第二被動(dòng)件。無(wú)論是增速或減速這個(gè)裝置都可以達(dá)成任務(wù)。美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)4850821，是酒井在1989年7月25日發(fā)表的，公開(kāi)了一種多磁驅(qū)動(dòng) 泵。該泵的組成零件是磁性零件，其中一個(gè)較大的磁環(huán)通過(guò)一組小行星磁塊相互作用。在 此專(zhuān)利中介紹的行星磁塊的排列，相對(duì)于環(huán)形磁塊，在徑向上小行星向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，也可經(jīng)由大 環(huán)驅(qū)使其向外運(yùn)動(dòng)。美國(guó)專(zhuān)利編號(hào)4725197，是Russell在1988年2月16日發(fā)表的，介紹了一種新型 葉輪泵的設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)中需要一個(gè)油井下信號(hào)發(fā)射器，包括一個(gè)環(huán)形葉輪，它安裝在一個(gè)圓 柱形的外殼，并使泥漿沿著鉆柱流出。每個(gè)葉輪和機(jī)殼采用了兩個(gè)磁塊套，其軸向相對(duì)磁極排列，使彼此在一個(gè)方向的軸向葉輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，將靠?jī)纱艍K套之間的磁斥力相互作用，磁塊的 葉輪在相反方向的軸向運(yùn)動(dòng)，將傾向于由一個(gè)磁塊套和磁塊的葉輪之間的磁斥力決定。通 過(guò)兩組磁體之間的磁耦合，其產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩由安裝了磁塊的葉輪相互傳遞。一篇名為“磁耦合可以帶來(lái)更高的扭矩力”的論文，是由美國(guó)國(guó)家航空和航天局發(fā) 表的，后由美國(guó)航天局技術(shù)編號(hào)MSC-21171。這篇文章和一般領(lǐng)域的磁性聯(lián)軸器的研究成 果，以及相關(guān)技術(shù)的一些信息，都可以在航空航天科學(xué)和技術(shù)報(bào)告中找到，這是一個(gè)綜合性 文摘和索引期刊，對(duì)科學(xué)和太空技術(shù)做廣泛的報(bào)道，其中包括世界太空研究成果論文。這篇 論文討論了這種特殊的磁耦合設(shè)計(jì)是如何傳遞扭矩力，磁驅(qū)動(dòng)軸的磁通量通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸外的 流體，產(chǎn)生磁力矩之傳遞，同時(shí)在空隙中放置磁導(dǎo)流體，或電磁設(shè)計(jì)避免磁力的損失 等等。當(dāng)在減速或增速要求使用磁傳動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體和被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體的大小不同問(wèn)題必須 解決。首先，必須采取措施，以確保驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體的磁極和被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體的磁極之間的空氣間隙， 并沒(méi)有大到導(dǎo)致于它們之間的相互作用磁力不夠，強(qiáng)大的磁力作用必須保證這些轉(zhuǎn)體之間 發(fā)生耦合，磁場(chǎng)的強(qiáng)度不會(huì)讓其滑動(dòng)失速，也不會(huì)影響驅(qū)動(dòng)和被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)體之間的同步。如果 是較小的旋轉(zhuǎn)體布置在較大的旋轉(zhuǎn)體的圓心位置，兩旋轉(zhuǎn)體同心必須盡量降低被驅(qū)動(dòng)體和 驅(qū)動(dòng)體磁極之間可能會(huì)有所不同大小的氣隙，避免發(fā)生有害的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中減速或增速磁浮傳動(dòng)結(jié)構(gòu)體積過(guò)大，被驅(qū)動(dòng)體和驅(qū)動(dòng)體之間 的氣隙過(guò)大或過(guò)小導(dǎo)致傳遞扭矩力過(guò)大失速或過(guò)小驅(qū)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種 磁浮傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積精簡(jiǎn)，被驅(qū)動(dòng)體和驅(qū)動(dòng)體之間的氣隙小且能傳遞足夠的扭矩力的 磁浮行星齒輪變速機(jī)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種磁浮行星齒輪變速機(jī)，由一 內(nèi)齒圈、一太陽(yáng)輪、以及置于內(nèi)齒圈與太陽(yáng)輪間的若干行星輪組成，其技術(shù)特點(diǎn)是所述內(nèi)齒 圈、太陽(yáng)輪、行星輪沿各自的外圓圓周方向徑向分別設(shè)有至少一磁塊，內(nèi)齒圈與行星輪上的 磁塊同極相對(duì)產(chǎn)生斥力使內(nèi)齒圈傳動(dòng)行星輪旋轉(zhuǎn)，行星輪與太陽(yáng)輪上的磁塊同極相對(duì)產(chǎn)生 斥力使行星輪傳動(dòng)太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地，所述磁塊為稀土永磁磁塊或鐵塊或銅塊。進(jìn)一步地，所述內(nèi)齒圈由行星輪驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪，或太陽(yáng)輪由行星輪驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈。進(jìn)一步地，所述磁塊間的間距相等。進(jìn)一步地，所述多個(gè)行星輪之間設(shè)置有阻隔磁干擾的鐵片。進(jìn)一步地所述內(nèi)齒圈上磁塊個(gè)數(shù)=太陽(yáng)輪上磁塊個(gè)數(shù)+2X行星輪上磁塊個(gè)數(shù)， 傳動(dòng)速比為太陽(yáng)輪上磁塊個(gè)數(shù)/內(nèi)齒圈上磁塊的個(gè)數(shù)。再進(jìn)一步地所述內(nèi)齒圈、太陽(yáng)輪、行星輪上軸向上分別增設(shè)多個(gè)位置相互對(duì)應(yīng)的 磁塊。采用以上技術(shù)方案后，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是1、行星輪作為變速機(jī)的一個(gè)中間旋轉(zhuǎn)體，起傳遞驅(qū)動(dòng)體內(nèi)齒圈和被驅(qū)動(dòng)體太陽(yáng)輪 之間的力矩作用，降低了驅(qū)動(dòng)和被驅(qū)動(dòng)之間有效的氣隙，通過(guò)增加這一組中間旋轉(zhuǎn)體分擔(dān) 內(nèi)齒圈和太陽(yáng)輪之間扭矩，可以考慮通過(guò)按比例增加行星輪上磁塊的數(shù)量，來(lái)提高整體扭 矩；
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2、采用行星結(jié)構(gòu)相對(duì)于平行軸結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)過(guò)程中磁塊之間的相互作用點(diǎn)增加，傳 遞的扭矩大小增加，在需要傳遞相同扭矩力時(shí)，平行軸傳動(dòng)有利于減小所用磁塊的尺寸大 小和數(shù)量，更加節(jié)約材料；由于行星輪安裝的磁塊之間會(huì)存在相互干擾，可針對(duì)在行星輪 之間安放鐵板來(lái)隔離磁塊之間的相互干擾；使用稀土永磁磁塊，可以確保工作溫度高達(dá) 200°C下，行星結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；內(nèi)齒圈與行星輪、行星輪與太陽(yáng)輪之間的間隙配合，間隙越 小驅(qū)動(dòng)扭矩越大，行星變速機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，兩相對(duì)應(yīng)的磁塊的同極磁力線(xiàn)會(huì)變成 扁平，很容易導(dǎo)致失速，兩相對(duì)應(yīng)的磁塊相背的另外兩個(gè)同極吸力的反而能防止失速；3、在傳動(dòng)過(guò)程中，磁塊之間徑向上相互作用產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩力，若要增加此扭矩力， 在不改變磁塊大小的情況下，可以通過(guò)增加沿行星軸或太陽(yáng)軸軸向磁環(huán)的個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)增加 徑向扭矩力；內(nèi)齒圈也可以設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)動(dòng)的，內(nèi)齒圈連接自動(dòng)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，當(dāng)輸 出轉(zhuǎn)速要求恒定時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速；本設(shè)計(jì)的變速機(jī)主要使用 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。對(duì)于變速機(jī)的輸出方式?jīng)]有特定的要求，也可以用在其他一些設(shè)備上， 如水輪機(jī)，汽輪機(jī)等。若要做減速機(jī)，只需要根據(jù)使用工況和減速要求，在設(shè)計(jì)上做局部調(diào) 整，就可以反向輸出形成減速機(jī)了。本設(shè)計(jì)在原理圖上是可以做減速機(jī)的，所設(shè)計(jì)的減速機(jī) 可以使用到減速機(jī)的使用范圍內(nèi)。本發(fā)明采用帶磁塊的行星輪傳遞內(nèi)齒圈上磁塊與太陽(yáng)輪上磁塊間的扭矩，有效減 少磁浮傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的整體體積，同時(shí)降低作為驅(qū)動(dòng)體的內(nèi)齒圈和作為被驅(qū)動(dòng)體的太陽(yáng)輪間的 氣隙，確保傳遞磁扭矩穩(wěn)定，變速機(jī)使用安全、傳遞扭矩穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明磁通線(xiàn)示意圖。圖中內(nèi)齒圈1，行星輪2，太陽(yáng)輪3，第一磁塊4，第二磁塊5，第三磁塊6，行星輪鐵 板架7，太陽(yáng)輪鐵板架8，行星架9，鐵片10。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1所示磁浮行星齒輪變速機(jī)包括行星架9、內(nèi)齒圈1、行星輪2和太陽(yáng)輪3。內(nèi) 齒圈1安裝于變速機(jī)架上，內(nèi)齒圈1沿外圓圓周方向徑向設(shè)有至少一磁塊--第一磁塊4，行 星輪2包括至少一磁塊一第二磁塊5和行星輪鐵板架7，第二磁塊5呈沿行星輪鐵板架7 徑向設(shè)置在行星輪鐵板架7上，或多個(gè)第二磁塊5沿-圓周徑向設(shè)置在行星輪鐵板架7上， 太陽(yáng)輪3包括至少一磁塊一第三磁塊6和太陽(yáng)輪板架8，第三磁塊6呈沿太陽(yáng)輪鐵板架8 徑向設(shè)置在太陽(yáng)鐵板架8上，或多個(gè)第三磁塊6沿一圓周徑向設(shè)置在太陽(yáng)輪鐵板架8上； 第一、二、三磁塊4、5、6可相同或不同，采用稀土永磁磁塊或鐵塊；太陽(yáng)輪3設(shè)置于內(nèi)齒圈1 內(nèi)，一個(gè)以上的行星輪設(shè)置于內(nèi)齒圈1與太陽(yáng)輪3間，每個(gè)行星輪間分別設(shè)有阻隔磁干擾的 鐵片10 ；內(nèi)齒圈1上的第一磁塊4與行星輪2上的第二磁塊5同極相對(duì)產(chǎn)生斥力使內(nèi)齒圈 1傳動(dòng)行星輪2旋轉(zhuǎn)，行星輪2上的第二磁塊5與太陽(yáng)輪3上的第三磁塊6同極相對(duì)產(chǎn)生斥 力使行星輪2傳動(dòng)太陽(yáng)輪3旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈1與行星輪2、行星輪2與太陽(yáng)輪3之間的間隙配 合，間隙越小越傳遞扭矩效果越好。
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本發(fā)明所舉實(shí)施例中內(nèi)齒圈1使用14個(gè)第一磁塊4，太陽(yáng)輪3使用了 4個(gè)第三磁 塊6，行星輪2使用了 5個(gè)第二磁塊5，內(nèi)齒圈第一磁塊個(gè)數(shù)=太陽(yáng)輪第三磁塊個(gè)數(shù)+2 X行 星輪第二磁塊個(gè)數(shù)。當(dāng)內(nèi)齒圈作為驅(qū)動(dòng)元件時(shí)，機(jī)構(gòu)增速比為內(nèi)齒圈第一磁塊個(gè)數(shù)/太陽(yáng) 輪第三磁塊個(gè)數(shù)，S卩14/4 = 3. 5 1。內(nèi)齒圈是一個(gè)環(huán)形狀的并帶有14個(gè)凹槽結(jié)構(gòu)，它由 輸入軸支撐旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈14個(gè)凹槽內(nèi)分別鑲嵌第一磁塊4 ；太陽(yáng)輪3鑲嵌了 4塊第三磁塊 6，太陽(yáng)輪由輸出軸支撐旋轉(zhuǎn)，太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈是同心同軸線(xiàn)的；行星輪2鑲嵌了 5塊第二磁 塊5，行星輪由行星軸支撐旋轉(zhuǎn)；內(nèi)齒圈1逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)第一磁塊4朝著逆時(shí)針 的方向旋轉(zhuǎn)，通過(guò)無(wú)接觸磁力扭矩傳輸給行星輪2上的第二磁塊5，磁力力矩傳遞是由于磁 通線(xiàn)穿過(guò)第一磁塊4和第二磁塊5之間的空氣間隙(見(jiàn)圖2所示)，行星輪2以逆時(shí)針的方 向旋轉(zhuǎn)；行星輪2上的第二磁塊5以逆時(shí)針的方向旋轉(zhuǎn)，磁力力矩傳遞是由于磁通線(xiàn)穿過(guò)第 二磁塊5和第三磁塊6之間的空氣間隙(見(jiàn)圖2所示)，太陽(yáng)輪3按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，此時(shí) 變速機(jī)為增速磁力傳動(dòng)，即太陽(yáng)輪3與內(nèi)齒圈1旋轉(zhuǎn)方向相反，太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)的速度是內(nèi)齒圈 的3. 5倍。本設(shè)計(jì)大大降低了驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈和被驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪之間有效的磁力空間間隙，通過(guò) 增加行星輪的數(shù)量，扭矩成比例增加，每一個(gè)行星輪可以分擔(dān)內(nèi)齒圈和太陽(yáng)輪所承擔(dān)的扭 矩負(fù)載，也可通過(guò)按比例增加行星輪上磁塊的數(shù)量，來(lái)提高整體扭矩。
權(quán)利要求
一種磁浮行星齒輪變速機(jī)，由一內(nèi)齒圈(1)、一太陽(yáng)輪(3)、以及置于內(nèi)齒圈與太陽(yáng)輪間的若干行星輪(2)組成，其特征在于所述內(nèi)齒圈(1)、太陽(yáng)輪(3)、行星輪(2)沿各自的外圓圓周方向徑向分別設(shè)有至少一磁塊，內(nèi)齒圈與行星輪上的磁塊同極相對(duì)產(chǎn)生斥力使內(nèi)齒圈傳動(dòng)行星輪旋轉(zhuǎn)，行星輪與太陽(yáng)輪上的磁塊同極相對(duì)產(chǎn)生斥力使行星輪傳動(dòng)太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮行星齒輪變速機(jī)，其特征是所述磁塊為稀土永磁磁塊 或鐵塊或銅塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮行星齒輪變速機(jī)，其特征是所述內(nèi)齒圈(1)由行星輪 驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪，或太陽(yáng)輪由行星輪驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮行星齒輪變速機(jī)，其特征是所述磁塊間的間距相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮行星齒輪變速機(jī)，其特征是所述多個(gè)行星輪(2)之間 設(shè)置有阻隔磁干擾的鐵片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮行星齒輪變速機(jī)，其特征是所述內(nèi)齒圈(1)上磁塊個(gè) 數(shù)=太陽(yáng)輪(3)上磁塊個(gè)數(shù)+2X行星輪(2)上磁塊個(gè)數(shù)，傳動(dòng)速比為太陽(yáng)輪上磁塊個(gè)數(shù)/ 內(nèi)齒圈上磁塊的個(gè)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮行星齒輪變速機(jī)，其特征是所述內(nèi)齒圈(1)、太陽(yáng)輪 (3)、行星輪(2)上軸向上分別增設(shè)多個(gè)位置相互對(duì)應(yīng)的磁塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁浮行星齒輪變速機(jī)，由一內(nèi)齒圈、一太陽(yáng)輪、以及置于內(nèi)齒圈與太陽(yáng)輪間的若干行星輪組成，所述內(nèi)齒圈、太陽(yáng)輪、行星輪沿各自的外圓圓周方向徑向分別設(shè)有至少一磁塊，內(nèi)齒圈與行星輪上的磁塊同極相對(duì)產(chǎn)生斥力使內(nèi)齒圈傳動(dòng)行星輪旋轉(zhuǎn)，行星輪與太陽(yáng)輪上的磁塊同極相對(duì)產(chǎn)生斥力使行星輪傳動(dòng)太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)。采用帶磁塊的行星輪傳遞內(nèi)齒圈上磁塊與太陽(yáng)輪上磁塊間的扭矩，有效減少磁浮傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的整體體積，同時(shí)降低作為驅(qū)動(dòng)體的內(nèi)齒圈和作為被驅(qū)動(dòng)體的太陽(yáng)輪間的氣隙，確保傳遞磁扭矩穩(wěn)定，變速機(jī)使用安全、傳遞扭矩穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F16H49/00GK101968114SQ20101029520
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者殷愛(ài)國(guó), 蘇大衛(wèi) 申請(qǐng)人:江蘇泰隆減速機(jī)股份有限公司;蘇大衛(wèi)