專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)、船艦驅(qū)動(dòng)及其它需要直接驅(qū)動(dòng)的工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在提高拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法中，機(jī)械式齒輪變速傳動(dòng)應(yīng)用極為廣泛，但長(zhǎng)期以來(lái)其傳動(dòng)基本形式?jīng)]有變化，即始終是依靠機(jī)械式齒輪副的兩輪齒的嚙合進(jìn)行傳動(dòng)。這就給齒輪傳動(dòng)帶來(lái)了一些不可消除的問(wèn)題，如機(jī)械疲勞、摩擦損耗、震動(dòng)噪音等，盡管可以采用油脂潤(rùn)滑技術(shù)，但以上問(wèn)題依舊無(wú)法根除，導(dǎo)致使用維護(hù)極其繁瑣，而且機(jī)械式齒輪傳動(dòng)的理論效率最多也只能達(dá)到85%，固定傳動(dòng)速比的機(jī)械式齒輪副傳動(dòng)使得需要在更寬轉(zhuǎn)速范圍的多級(jí)、分檔調(diào)速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)法適應(yīng)越來(lái)越多的無(wú)級(jí)變速的傳動(dòng)技術(shù)要求。我國(guó)是世界上稀土永磁材料最豐富的國(guó)家，大力發(fā)展稀土材料的應(yīng)用對(duì)我國(guó)有現(xiàn) 實(shí)的意義。隨著控制技術(shù)的進(jìn)步，稀土永磁材料在電驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，稀土永磁材料做成的各類(lèi)電機(jī)產(chǎn)品，其單位體積材料傳送的力矩密度大，能源利用效率高而能耗小，顯示出其稀土材料巨大的優(yōu)越性。稀土永磁材料在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外才處于起步階段，2004年英國(guó)工程師從理論和樣機(jī)的具體實(shí)踐上完成了一種新型磁性齒輪的設(shè)計(jì)工作，克服了以往永磁齒輪傳動(dòng)扭矩較小的缺點(diǎn)，這給永磁材料在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了一個(gè)重要的研究方向和未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械式齒輪傳動(dòng)技術(shù)存在的問(wèn)題，本技術(shù)發(fā)明的目的在于提供一種采用永磁材料制做的、新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副新結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的基本構(gòu)思是，利用永磁材料N極與S極異極性相吸引的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械接觸、無(wú)摩擦的動(dòng)力變速傳動(dòng)。以下結(jié)合圖2所示示意圖來(lái)說(shuō)明這種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副的工作原理，圖中2為主動(dòng)輪鐵芯磁軛,3為主動(dòng)輪永磁體,6為鐵磁調(diào)磁柵,7為從動(dòng)輪永磁體,9為從動(dòng)輪鐵芯磁軛；N表示N極性的永磁體，S表示S極性的永磁體，Bg表示經(jīng)鐵磁調(diào)磁柵調(diào)制后的氣隙磁場(chǎng)磁通密度，Zg表不鐵磁調(diào)磁柵導(dǎo)磁柵齒數(shù)，&表不主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，ns表不從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，2pr表示主動(dòng)輪永磁體分布極數(shù),2ps表示從動(dòng)輪永磁體分布極數(shù)。磁性傳動(dòng)齒輪副的核心部件有其上分布有2pr個(gè)永磁體3的主動(dòng)輪、其上分布有2ps個(gè)永磁體7的從動(dòng)輪、其上均勻分布有Zg個(gè)福射狀導(dǎo)磁柵齒的鐵磁調(diào)磁柵6和靜止的定子機(jī)殼組成,構(gòu)成磁性傳動(dòng)齒輪副的氣隙磁場(chǎng)Bg沿與旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行的路線(xiàn)穿過(guò)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的氣隙平面形成磁性傳動(dòng)齒輪副的橫向磁場(chǎng)；磁性傳動(dòng)齒輪副的主動(dòng)輪、從動(dòng)輪呈扁平的圓盤(pán)形狀，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間裝配有起調(diào)制氣隙磁場(chǎng)作用的鐵磁調(diào)磁柵6，鐵磁調(diào)磁柵6與主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的端面間均有氣隙，三者之間無(wú)機(jī)械接觸和摩擦且成同軸線(xiàn)分布。當(dāng)主動(dòng)輪以轉(zhuǎn)速^旋轉(zhuǎn)時(shí)，主動(dòng)輪上分布的2pr個(gè)永磁體3的磁場(chǎng)經(jīng)鐵磁調(diào)磁柵6調(diào)制后與從動(dòng)輪上分布的2ps個(gè)永磁體7的磁場(chǎng)交鏈并形成合成氣隙磁場(chǎng)Bg,該磁場(chǎng)經(jīng)主動(dòng)輪鐵芯磁軛2和從動(dòng)輪鐵芯磁軛9構(gòu)成橫向磁場(chǎng)的閉合磁路,從而氣隙磁場(chǎng)產(chǎn)生的切向力帶動(dòng)從動(dòng)輪以轉(zhuǎn)速ns旋轉(zhuǎn)；鐵磁調(diào)磁柵的導(dǎo)磁柵齒數(shù)Zg、主動(dòng)輪永磁體的極數(shù)2pp從動(dòng)輪永磁體的極數(shù)2ps滿(mǎn)足以下關(guān)系約束
「 ，_ Pr _ PrZg-Pr Zg = Pr+Ps。采用上述技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果與普通機(jī)械式齒輪傳動(dòng)副相比，本發(fā)明涉及的橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副具有如下明顯的優(yōu)勢(shì)①能量損耗小，傳動(dòng)效率高由于消除了普通機(jī)械式齒輪傳動(dòng)副的接觸摩擦,傳動(dòng) 損耗僅僅包括一些鐵心損耗，理論上最高傳動(dòng)效率可達(dá)到96%，比機(jī)械齒輪傳動(dòng)普遍提高10% ；②單位體積傳送的轉(zhuǎn)矩密度高，為普通電機(jī)的10倍研究表明，稀土永磁無(wú)刷電機(jī)在自然冷卻、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷卻的條件下，其傳送的轉(zhuǎn)矩密度可分別達(dá)到IOkN. m/m3、2OkN. m/m3>30kN. m/m3,橫向磁通稀土永磁電機(jī)傳送的轉(zhuǎn)矩密度可達(dá)40 80kN. m/m3,而本新型橫向磁場(chǎng)的稀土磁性傳動(dòng)齒輪所傳送的轉(zhuǎn)矩密度可高于IOOkN. m/m3 ；③可靠性高，壽命長(zhǎng)由于無(wú)機(jī)械接觸，故無(wú)機(jī)械摩損，無(wú)需潤(rùn)滑，清潔、無(wú)油污、防塵防水等；④不存在機(jī)械齒輪傳動(dòng)時(shí)因齒部嚙合接觸而產(chǎn)生的震動(dòng)噪音；⑤具有過(guò)載保護(hù)作用，在過(guò)載時(shí)因主、從動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)而隨時(shí)切斷傳動(dòng)關(guān)系，不會(huì)損壞負(fù)載或者原動(dòng)機(jī)；⑥轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比恒定，轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)瞬時(shí)穩(wěn)定度高，運(yùn)行平穩(wěn)。


圖I是一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副立體結(jié)構(gòu)剖面圖。圖2是一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副的工作原理示意圖。圖3是一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副的主動(dòng)輪永磁體分布圖。圖4是一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副的從動(dòng)輪永磁體分布圖。圖5是一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副的鐵磁調(diào)磁柵結(jié)構(gòu)示意圖。以上圖中1.輸入軸，2.主動(dòng)輪鐵芯磁軛，3.主動(dòng)輪永磁體，4.主動(dòng)輪緊圈，5.定子機(jī)殼，6.鐵磁調(diào)磁柵，7.從動(dòng)輪永磁體，8.從動(dòng)輪緊圈，9.從動(dòng)輪鐵芯磁軛，10.輸出軸；N.極性N的永磁體，S.極性S的永磁體，Bg.經(jīng)鐵磁調(diào)磁柵調(diào)制后的氣隙磁場(chǎng)磁通密度，Zg.鐵磁調(diào)磁柵導(dǎo)磁柵齒數(shù)，IV主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，ns.從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，2pp主動(dòng)輪永磁體分布極數(shù)，2ps.從動(dòng)輪永磁體分布極數(shù)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明圖I所示實(shí)施例是本發(fā)明所述的一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副立體結(jié)構(gòu)剖面圖，本實(shí)施例中主動(dòng)輪磁極數(shù)為= 4極,從動(dòng)輪磁極數(shù)為2ps = 34極,鐵磁調(diào)磁柵
導(dǎo)磁柵齒數(shù)Zg = 19，轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比>=1:8_5，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系特征如下
—、磁性傳動(dòng)齒輪副由其上分布有2Pr個(gè)主動(dòng)輪永磁體3的主動(dòng)輪、其上分布有2ps個(gè)從動(dòng)輪永磁體7的從動(dòng)輪、其上均勻分布有Zg個(gè)輻射狀導(dǎo)磁柵齒的鐵磁調(diào)磁柵6和靜止的定子機(jī)殼5組成；二、磁性傳動(dòng)齒輪副的主動(dòng)輪、從動(dòng)輪呈扁平的圓盤(pán)形狀，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間裝配有起調(diào)制氣隙磁場(chǎng)作用的鐵磁調(diào)磁柵6，鐵磁調(diào)磁柵6與主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的端面間均有氣隙，三者之間無(wú)機(jī)械接觸和摩擦且成同軸線(xiàn)分布；三、磁性傳動(dòng)齒輪副的盤(pán)形主動(dòng)輪由2 個(gè)主動(dòng)輪永磁體3、主動(dòng)輪鐵芯磁軛2、主動(dòng)輪緊圈4和輸入軸I構(gòu)成，主動(dòng)輪永磁體3按圖3所示的N極S極間隔排列分布的方式粘貼于主動(dòng)輪鐵芯磁軛2的端面，主動(dòng)輪鐵芯磁軛2的外圓采用緊配合裝有起防止永磁體飛逸的主動(dòng)輪緊圈4，主動(dòng)輪鐵芯磁軛2的內(nèi)圓與輸入軸I連接，外部動(dòng)力通過(guò)輸入軸傳遞給主動(dòng)輪；主動(dòng)輪鐵芯磁軛2由導(dǎo)磁的硅鋼板經(jīng)沖壓成片狀疊壓鉚焊成一整體，主動(dòng)輪緊圈4由非導(dǎo)磁的鋁合金材料制成；四、磁性傳動(dòng)齒輪副的盤(pán)形從動(dòng)輪由2ps個(gè)從動(dòng)輪永磁體7、從動(dòng)輪鐵芯磁軛9、從·動(dòng)輪緊圈8和輸出軸10構(gòu)成,從動(dòng)輪永磁體7按圖4所不的N極S極間隔排列分布的方式粘貼于從動(dòng)輪鐵芯磁軛9的端面，從動(dòng)輪鐵芯磁軛9的外圓采用緊配合裝有起防止永磁體飛逸的從動(dòng)輪緊圈8，從動(dòng)輪鐵芯磁軛9的內(nèi)圓與輸出軸10連接，通過(guò)輸出軸向外部傳遞動(dòng)力；從動(dòng)輪鐵芯磁軛9由導(dǎo)磁的硅鋼板經(jīng)沖壓成片狀疊壓鉚焊成一整體，從動(dòng)輪緊圈8由非導(dǎo)磁的鋁合金材料制成；五、鐵磁調(diào)磁柵6安裝固定于定子機(jī)殼5內(nèi)，見(jiàn)圖5所示，鐵磁調(diào)磁柵6上沿圓周向均勻分布有Zg個(gè)扇形錐狀孔，扇形錐狀孔之間就是起導(dǎo)磁作用的Zg個(gè)輻射狀分布的導(dǎo)磁柵齒，鐵磁調(diào)磁柵6由導(dǎo)磁的硅鋼板經(jīng)沖壓成片狀疊壓鉚焊成一整體。以上所述的僅是本技術(shù)發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本技術(shù)發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干結(jié)構(gòu)變形和改進(jìn)(如將本發(fā)明涉及的磁性齒輪副進(jìn)行多極直軸串聯(lián)即可構(gòu)成多級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng))，這些也應(yīng)該視為本技術(shù)發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本技術(shù)發(fā)明實(shí)施的效果和實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副，其特征是 一、磁性傳動(dòng)齒輪副由其上分布有Zp1 個(gè)主動(dòng)輪永磁體(3)的主動(dòng)輪、其上分布有2ps個(gè)從動(dòng)輪永磁體(7)的從動(dòng)輪、其上均勻分布有Zg個(gè)輻射狀導(dǎo)磁柵齒的鐵磁調(diào)磁柵(6)和靜止的定子機(jī)殼(5)組成，構(gòu)成磁性傳動(dòng)齒輪副的氣隙磁場(chǎng)Bg沿與旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行的路線(xiàn)穿過(guò)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的氣隙平面形成磁性傳動(dòng)齒輪副的橫向磁場(chǎng)； 二、磁性傳動(dòng)齒輪副的主動(dòng)輪、從動(dòng)輪呈扁平的圓 盤(pán)形狀，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間裝配有起調(diào)制氣隙磁場(chǎng)作用的鐵磁調(diào)磁柵￠)，鐵磁調(diào)磁柵￠)與主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的端面間均有氣隙，三者之間無(wú)機(jī)械接觸和摩擦且成同軸線(xiàn)分布； 三、主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速I(mǎi)、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速]^、鐵磁調(diào)磁柵(6)的導(dǎo)磁柵齒數(shù)Zg、主動(dòng)輪永磁體(3)的極數(shù)2 、從動(dòng)輪永磁體(7)的極數(shù)2ps滿(mǎn)足以下關(guān)系約束 nS Pr Prnr ps Zs - pr Zg — Pr+Ps。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副，其結(jié)構(gòu)特征是由2 個(gè)主動(dòng)輪永磁體(3)、主動(dòng)輪鐵芯磁軛(2)、主動(dòng)輪緊圈(4)和輸入軸(I)構(gòu)成盤(pán)形結(jié)構(gòu)的主動(dòng)輪，主動(dòng)輪永磁體(3)按N極S極間隔排列分布的方式粘貼于主動(dòng)輪鐵芯磁軛(2)的端面，主動(dòng)輪鐵芯磁軛(2)的外圓采用緊配合裝有起防止永磁體飛逸的主動(dòng)輪緊圈(4)，主動(dòng)輪鐵芯磁軛(2)的內(nèi)圓與輸入軸(I)連接，外部動(dòng)力通過(guò)輸入軸傳遞給主動(dòng)輪；主動(dòng)輪鐵芯磁軛(2)由導(dǎo)磁的硅鋼板經(jīng)沖壓成片狀疊壓鉚焊成一整體，主動(dòng)輪緊圈(4)由非導(dǎo)磁的鋁合金材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副，其結(jié)構(gòu)特征是由2ps個(gè)從動(dòng)輪永磁體(7)、從動(dòng)輪鐵芯磁軛(9)、從動(dòng)輪緊圈(8)和輸出軸(10)構(gòu)成盤(pán)形結(jié)構(gòu)的從動(dòng)輪，從動(dòng)輪永磁體(7)按N極S極間隔排列分布的方式粘貼于從動(dòng)輪鐵芯磁軛(9)的端面，從動(dòng)輪鐵芯磁軛(9)的外圓采用緊配合裝有起防止永磁體飛逸的從動(dòng)輪緊圈(8)，從動(dòng)輪鐵芯磁軛(9)的內(nèi)圓與輸出軸(10)連接，通過(guò)輸出軸向外部傳遞動(dòng)力；從動(dòng)輪鐵芯磁軛(9)由導(dǎo)磁的硅鋼板經(jīng)沖壓成片狀疊壓鉚焊成一整體，從動(dòng)輪緊圈(8)由非導(dǎo)磁的鋁合金材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副，其結(jié)構(gòu)特征是鐵磁調(diào)磁柵(6)安裝固定于定子機(jī)殼(5)內(nèi)，鐵磁調(diào)磁柵(6)上沿圓周向均勻分布有Zg個(gè)扇形錐狀孔，扇形錐狀孔之間就是起導(dǎo)磁作用的Zg個(gè)輻射狀分布的導(dǎo)磁柵齒，鐵磁調(diào)磁柵(6)由導(dǎo)磁的硅鋼板經(jīng)沖壓成片狀疊壓鉚焊成一整體。
全文摘要
一種新型橫向磁場(chǎng)的磁性傳動(dòng)齒輪副，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)、船艦驅(qū)動(dòng)及其它需要直接驅(qū)動(dòng)的工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域。其特征是磁性傳動(dòng)齒輪副的主動(dòng)輪、從動(dòng)輪呈扁平的圓盤(pán)形狀，主動(dòng)輪上分布有2pr個(gè)主動(dòng)輪永磁體3，從動(dòng)輪上分布有2ps個(gè)從動(dòng)輪永磁體7，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間裝配有起調(diào)制氣隙磁場(chǎng)作用的鐵磁調(diào)磁柵6，鐵磁調(diào)磁柵6與主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的端面間均有氣隙，三者之間無(wú)機(jī)械接觸和摩擦且成同軸線(xiàn)分布，氣隙磁場(chǎng)Bg沿與旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行的路線(xiàn)穿過(guò)氣隙平面形成磁性傳動(dòng)齒輪副的橫向磁場(chǎng)，工作時(shí)利用永磁材料N極與S極異極性相吸引的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械接觸、無(wú)摩擦的動(dòng)力變速傳動(dòng)。
文檔編號(hào)F16H49/00GK102808919SQ20111014274
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者余虹錦 申請(qǐng)人:余虹錦