專利名稱：一種永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械工程傳動技術(shù)領(lǐng)域，是一種永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動，主要用于采礦、化工、紙漿、發(fā)電、海運(yùn)等行業(yè)的動力傳輸裝置中。
背景技術(shù)：
在機(jī)械工程傳動技術(shù)領(lǐng)域，蝸桿蝸輪是機(jī)械動力傳輸系統(tǒng)中的重要組成部件，通常用于減速裝置中，使用范圍廣且需求量大，涉及礦山、冶金、航空、兵器、水電、化工、輕紡及交通運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械行業(yè)的各領(lǐng)域；在傳統(tǒng)的機(jī)械傳動系統(tǒng)中，通常使用的蝸桿蝸輪均為機(jī)械嚙合式蝸桿蝸輪，根據(jù)蝸桿形狀的不同，可以分為圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動等；但當(dāng)滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，因此摩擦損失較大，效率低；且當(dāng)傳動具有自鎖性時，效率僅為
O.4左右；同時由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪(或輪圈)，以便與鋼制蝸桿配對組成減摩性良好的滑動摩擦副。由于磁力傳動是一種非接觸式傳動，不僅具有緩沖吸振的功能，其最大的特點(diǎn)在于它可將驅(qū)動件和從動件完全封閉起來，在沒有機(jī)械接觸情況下，實(shí)現(xiàn)力與力矩的傳遞，因此，在一些大扭矩傳動領(lǐng)域，磁力傳動已逐步取代機(jī)械式傳動來傳遞扭矩，然而，普通的磁力傳動并不能實(shí)現(xiàn)在空間交錯的兩軸間傳遞運(yùn)動和動力的功能，使其應(yīng)用范圍受到一定限制，由此可見，對磁力傳動的類型及結(jié)構(gòu)研究已顯得十分重要。在專利200410023788. 4中，公開了一種蝸桿蝸輪，它在已有公知技術(shù)的基礎(chǔ)上，有潤滑油道，將潤滑油直接注入到蝸桿蝸輪的摩擦面內(nèi)部潤滑，改變了蝸桿蝸輪摩擦大、損耗大、熱量大的突出缺點(diǎn)，但此專利公開的蝸桿蝸輪亦屬于傳統(tǒng)機(jī)械嚙合式蝸桿蝸輪，是依靠蝸桿的螺旋齒和蝸輪齒連續(xù)不斷的機(jī)械式嚙合來傳遞動力的；在專利200810202520. 5中，公開了一種蝸桿蝸輪式磁力驅(qū)動器，它是以蝸桿蝸輪驅(qū)動的方式結(jié)合磁鐵的動力進(jìn)行驅(qū)動的，蝸桿螺旋形的齒牙在轉(zhuǎn)動時會與蝸輪的齒牙產(chǎn)生分離的現(xiàn)象，蝸桿蝸輪的齒牙間有一定的間隙，由于蝸桿蝸輪的齒牙上都裝有異性相吸的磁鐵，因此蝸桿蝸輪上磁鐵的吸力就會帶動蝸輪的齒牙追補(bǔ)被分離出來的間隙，從而驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動，但磁鐵安裝在螺旋形齒牙上，不僅安裝困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且易產(chǎn)生松動，充磁困難，加工成本高；在“機(jī)電集成電磁蝸桿傳動輸出力矩分析”一文中提到一種機(jī)電集成電磁蝸桿傳動，它是在蝸輪圓周上均勻分布N極、S極相間的永磁體，蝸桿上環(huán)繞螺旋形線圈，當(dāng)環(huán)繞線圈接通三相交流電時，在其周圍空間就會形成旋轉(zhuǎn)電磁場，旋轉(zhuǎn)電磁場和永磁體磁場相互作用使得蝸輪轉(zhuǎn)動，但此蝸桿不僅需要開出布線槽，而且需在布線槽內(nèi)環(huán)繞線圈并接通三相交流電，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；以上所述的三種蝸桿蝸輪傳動均與本發(fā)明的永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動在原理上存在著本質(zhì)的區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的、可在空間互成90°的兩軸間傳遞運(yùn)動和動力的永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動機(jī)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)機(jī)械傳動中傳動不平穩(wěn)、噪聲大、沖擊載荷大以及摩擦磨損嚴(yán)重等缺點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動裝置，蝸桿上布置導(dǎo)電體，蝸輪上布置永磁體，當(dāng)動力驅(qū)動蝸桿或蝸輪旋轉(zhuǎn)時，蝸桿上的導(dǎo)電體切割蝸輪上永磁體的磁力線，在導(dǎo)電體上產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與蝸輪上永磁體產(chǎn)生的磁場相互作用，從而帶動蝸輪或蝸桿轉(zhuǎn)動，由于蝸輪軸線與蝸桿軸線在空間交錯，互成90°，從而實(shí)現(xiàn)了空間互相垂直的兩軸間運(yùn)動和動力的傳遞。永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪是一種可以在空間互成90°的兩軸間傳遞運(yùn)動和動力的傳動機(jī)構(gòu)，蝸輪包括永磁體和蝸輪基體，蝸桿由蝸桿基體、導(dǎo)電體端環(huán)和導(dǎo)電體或?qū)щ婓w層組成，蝸輪基體的圓周上均勻分布著N極、S極相間的永磁體，蝸桿基體開出螺旋狀槽并在內(nèi)布置導(dǎo)電體或直接包裹導(dǎo)電體層，蝸輪與蝸桿間存在均勻的氣隙；當(dāng)動力驅(qū)動蝸輪或蝸桿旋轉(zhuǎn)時，若蝸桿基體開出螺旋狀槽并在內(nèi)布置導(dǎo)電體，蝸桿上的導(dǎo)電體切割永磁體的磁力線，在導(dǎo)電體上產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場和永磁體產(chǎn)生的磁場相互作用，從而帶動蝸桿或蝸輪轉(zhuǎn)動；若蝸桿基體包裹導(dǎo)電體層，蝸桿上的導(dǎo)電體層切割永磁體的磁力線，在導(dǎo)電體層上產(chǎn)生感應(yīng)渦流，感應(yīng)渦流產(chǎn)生的磁場和永磁體產(chǎn)生的磁場相互作用，從而帶動蝸桿或蝸輪轉(zhuǎn)動。所述永磁體按N極、S極相間均勻緊密地鑲嵌在蝸輪基體的圓周上，永磁體可根據(jù)使用場合的不同，選擇多種不同性能的材料，例如釹鐵硼、稀土鈷、鐵氧體等，永磁體的磁路可有多種布置方式，如緊密排布、緊密拼盤式排布或Halbach排布,蝸輪上可布置若干對永磁體與蝸桿上若干螺旋狀槽內(nèi)的導(dǎo)電體進(jìn)行匹配。蝸桿基體外表面可開出不同螺距值的螺旋狀槽并內(nèi)置導(dǎo)電體或直接包裹導(dǎo)電體層，導(dǎo)電體和導(dǎo)電體層的材料可選擇銅或鋁等良導(dǎo)體，且蝸桿基體上可開出不同數(shù)目的螺旋狀槽，螺旋槽分左旋和右旋兩種，螺旋槽的螺距值大于蝸桿基體的長度L，蝸桿基體上的導(dǎo)電體可澆鑄在螺旋狀槽內(nèi)，也可通過鑲嵌的方式嵌入在螺旋狀槽內(nèi)。在蝸桿基體的兩個端面鑲嵌導(dǎo)電體端環(huán)，用以連接螺旋狀槽內(nèi)導(dǎo)電體的兩端，這樣導(dǎo)電體即可形成封閉的感應(yīng)電流回路，蝸桿基體上也可包裹導(dǎo)電體層，并在蝸桿基體的兩個端面鑲嵌導(dǎo)電體端環(huán)，從而提高傳動性能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)機(jī)械嚙合式蝸桿蝸輪在空間交錯的兩軸間傳遞運(yùn)動和動力的功能，而且由于無需在蝸輪上加工輪齒，只是均勻鑲嵌永磁體，與傳統(tǒng)的輪齒加工相比，無需考慮復(fù)雜的加工工藝以及加工預(yù)留尺寸等問題，蝸桿也無需加工輪齒，故大大節(jié)約了制作成本。本發(fā)明中的蝸桿和蝸輪是通過氣隙磁場相互作用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞，不僅解決了驅(qū)動中密封的問題，而且避免了旋轉(zhuǎn)負(fù)載中的對中、減震及過載保護(hù)等問題，減少了設(shè)備的磨損，從而大大地延長了設(shè)備和零部件的使用壽命。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1蝸桿螺旋槽左、右旋示意 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1蝸桿立體示意 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1蝸桿基體開槽示意 圖5為本發(fā)明實(shí)施例2總體結(jié)構(gòu)示意 圖6為本發(fā)明實(shí)施例2蝸桿立體示意 圖7為本發(fā)明永磁體磁路布置方式；
圖中，1-蝸輪，I1-蝸桿，1-永
磁體，2-蝸輪基體，3-蝸桿基體，4-導(dǎo)電體端環(huán)，5-導(dǎo)電體，6-導(dǎo)電體層。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例1的總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖3所示，主要包括蝸輪I和蝸桿II兩部分，蝸輪I與蝸桿II間存在均勻的氣隙，蝸輪I包括永磁體I和蝸輪基體2，蝸桿II由蝸桿基體3、導(dǎo)電體端環(huán)4和導(dǎo)電體5組成，沿著蝸輪基體2的圓周方向均勻鑲嵌著N、S極相間的永磁體1，永磁體I的磁路可有多種布置方式，如緊密排布、緊密拼盤式排布或Halbach排布，蝸桿基體3的外表面需開左旋或右旋的螺旋狀槽，內(nèi)置導(dǎo)電體5，并在蝸桿基體3的兩端面鑲嵌導(dǎo)電體端環(huán)4，用以連接蝸桿II表面上螺旋狀槽內(nèi)導(dǎo)電體5的兩端，使導(dǎo)電體5可以形成封閉的感應(yīng)電流回路。實(shí)施例1工作原理當(dāng)動力驅(qū)動蝸輪I或蝸桿II旋轉(zhuǎn)時，蝸桿II上的導(dǎo)電體5切割永磁體I的磁力線,在導(dǎo)電體5上產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場和永磁體I產(chǎn)生的磁場相互作用，從而帶動以導(dǎo)電體5為輪齒的蝸桿II或以永磁體I為輪齒的蝸輪I運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)空間互相垂直兩軸間的運(yùn)動和動力傳遞。本發(fā)明實(shí)施例2的總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖5、圖6所示，主要包括蝸輪I和蝸桿II兩部分，蝸輪I與蝸桿II間存在均勻的氣隙，蝸輪I包括永磁體I和蝸輪基體2，蝸桿II由蝸桿基體3、導(dǎo)電體端環(huán)4和導(dǎo)電體層6組成，蝸輪基體2的圓周方向均勻鑲嵌著N、S極相間的永磁體1，永磁體I的磁路可有多種布置方式，如緊密排布、緊密拼盤式排布或Halbach排布，蝸桿基體3外表面布置一定厚度h的導(dǎo)電體層6，并在蝸桿基體3兩端布置導(dǎo)電體端環(huán)4。實(shí)施例2工作原理當(dāng)蝸輪I或蝸桿II由外部驅(qū)動帶動旋轉(zhuǎn)時，蝸桿II上的導(dǎo)電體層6切割永磁體I的磁力線,在導(dǎo)電體層6上產(chǎn)生感應(yīng)渦流，感應(yīng)渦流產(chǎn)生的磁場和永磁體I產(chǎn)生的磁場相互作用，從而驅(qū)動以導(dǎo)電體層6為輪齒的蝸桿II或以永磁體I為輪齒的蝸輪I轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)空間互相垂直兩軸間的運(yùn)動和動力傳遞。
權(quán)利要求
1.一種永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動裝置，其特征在于蝸桿上布置導(dǎo)電體，蝸輪上布置永磁體，當(dāng)動力驅(qū)動蝸桿或蝸輪旋轉(zhuǎn)時，蝸桿上的導(dǎo)電體切割蝸輪上永磁體的磁力線，在導(dǎo)電體上產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與蝸輪上永磁體產(chǎn)生的磁場相互作用，從而帶動蝸輪或蝸桿轉(zhuǎn)動。
2.如權(quán)利要求1所述的一種永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動裝置，其特征在于蝸輪包括永磁體和蝸輪基體，蝸桿由蝸桿基體、導(dǎo)電體端環(huán)和導(dǎo)電體組成，或由蝸桿基體、導(dǎo)電體端環(huán)和導(dǎo)電體層組成，蝸輪基體的圓周上均勻分布著N極、S極相間的永磁體，蝸桿基體開出螺旋狀槽并在內(nèi)布置導(dǎo)電體或在蝸桿基體直接包裹導(dǎo)電體層，蝸桿基體的兩個端面鑲嵌導(dǎo)電體端環(huán)，形成封閉的感應(yīng)電流回路；蝸輪與蝸桿間存在均勻的氣隙；蝸輪軸線與蝸桿軸線在空間交錯，互成90° ;當(dāng)動力驅(qū)動蝸桿或蝸輪旋轉(zhuǎn)時，蝸桿基體上的導(dǎo)電體或?qū)щ婓w層切割蝸輪基體上永磁體的磁力線，在導(dǎo)電體上產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與蝸輪上永磁體產(chǎn)生的磁場相互作用，從而帶動蝸輪或蝸桿轉(zhuǎn)動。
3.如權(quán)利要求2所述的一種永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動裝置，其特征在于所述永磁體按N極、S極相間均勻緊密地鑲嵌在蝸輪基體的圓周上，永磁體的磁路為緊密排布、緊密拼盤式排布或Halbach。
4.如權(quán)利要求2所述的一種永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動裝置，其特征在于所述螺旋槽分左旋和右旋兩種，螺旋槽的螺距值大于蝸桿基體的長度L，導(dǎo)電體澆鑄在螺旋狀槽內(nèi)或通過鑲嵌的方式嵌入在螺旋狀槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)械工程傳動技術(shù)領(lǐng)域，是一種永磁感應(yīng)式蝸桿蝸輪傳動，主要用于采礦、化工、紙漿、發(fā)電、海運(yùn)等行業(yè)的動力傳輸裝置中。蝸桿上布置導(dǎo)電體，蝸輪上布置永磁體，當(dāng)動力驅(qū)動蝸桿或蝸輪旋轉(zhuǎn)時，蝸桿上的導(dǎo)電體切割蝸輪上永磁體的磁力線，在導(dǎo)電體上產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與蝸輪上永磁體產(chǎn)生的磁場相互作用，從而帶動蝸輪或蝸桿轉(zhuǎn)動，由于蝸輪軸線與蝸桿軸線在空間交錯，互成90o，從而實(shí)現(xiàn)了空間互相垂直的兩軸間運(yùn)動和動力的傳遞。
文檔編號H02K51/00GK103023274SQ201210577348
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者楊超君, 蔣毅一, 孔令營, 丁磊 申請人:江蘇大學(xué)