[发明专利]一种永磁平面齿轮机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁齿轮传动机构，特别涉及一种输入轴与输出轴正交的永磁平面齿轮传动机构。

背景技术

永磁齿轮是利用耦合磁场进行传动，随着高性能钕铁硼永磁材料的广泛使用，永磁齿轮逐步引起重视，与传统的机械齿轮相比，永磁齿轮传动具有非接触、无磨损、免维护、低噪声、过载保护和装配精度低等优点。但传递转矩相对较小，永磁齿轮传动分外啮合传动、内啮合传动和齿轮齿条传动等。它们的结构一般是采用径向交替分布的永磁体的圆环体或圆柱体，通过异性相吸、同性相斥作用实现连续的转矩传动。

传统永磁齿轮是由多个磁极对组成的简单的圆柱体，如永磁直齿圆柱齿轮，在齿轮工作时只有少数靠得最近的永磁体参与转矩传递,其余大部分永磁体并不参与,造成传递转矩较小；为了提高传递转矩，国际上相继出现了多种多磁极对同时啮合的新型永磁齿轮，如磁场调制式永磁齿轮，摆线型磁齿轮以及轴向间隙式永磁齿轮等，这些新的磁齿轮的传动扭矩密度得到了提高，但结构复杂，而且都是输入轴与输出轴只能同轴或同向布局。

为了实现输入轴与输出轴正交布局，可以采用永磁圆锥齿轮传动方式，但圆锥面磁极加工较难，装配时还要注意大小永磁圆锥齿轮的轴向位置。普通机械平面齿轮是用一个小的普通圆柱直齿轮与一个正交布局的大齿轮盘啮合，具有装配精度要求低，小齿轮简单等优点，但大齿轮盘齿廓复杂。根据普通平面齿轮传动原理和永磁齿轮的特点，提出了一种正交布局的永磁平面齿轮传动方式。

发明内容

新型永磁平面齿轮机构采用小圆柱轮与大圆盘轴线垂直布局，多组磁极对分布在导磁软钢制成的小圆柱轮圆柱面和大圆盘平面端面上。为了改善啮合磁极对数不足而使传递转矩较小的弊端，采用从动轮大圆盘平面布置多圈同心均匀分布的永磁块，小圆柱轮圆柱面上对应同轴布置等直径多圈极性相反的永磁块。

一种永磁平面齿轮机构，该永磁平面齿轮机构采用小圆柱轮与大圆盘轴线垂直布局，小圆柱轮为主动轮，大圆盘为从动轮；从动轮大圆盘平面布置多圈同心均匀分布的永磁块，小圆柱轮圆柱面上对应同轴布置等直径多圈极性相反的永磁块。

从提高传动转矩方面出发，又要避免多组啮合永磁块的传动比不一致，从动大圆盘上的各圈永磁块等间距分布，小圆柱轮圆柱面上各圈永磁块间距不同；其中，靠近小圆柱轮轴承一侧的永磁块组间距等于大圆盘最外圈永磁块间距，与大圆盘内圈永磁块啮合的小圆柱轮永磁块组间距大于大圆盘最外圈永磁块间距；在两个永磁齿轮啮合时，大圆盘最外圈永磁块与小圆柱轮永磁块啮合线速度相等，传递的转矩最大；与大圆盘内圈永磁块啮合的小圆柱轮永磁块间距较大，小圆柱轮永磁块的线速度大于大圆盘内圈永磁块的线速度，但由于其永磁块间距较大，恰好保证在两轮的永磁块啮合最小气隙处对正，此时磁力最大，其他位置气隙较大，磁力较小，虽然永磁块位置稍微错开，对整体力矩传动影响不大。

由于多组啮合副参与传动，且啮合时机不同步，这样既提高传动力矩，也改善了负载情况下的传动平稳性。分布在小圆柱轮圆柱面和大圆盘平面端面上的磁极块采用相同大小的圆形永磁磁块，也降低了磁极块及永磁齿轮的制造难度。

附图说明

图1永磁平面齿轮机构正面观图。

图2永磁平面齿轮机构俯视剖视图。

图中，1主动轴，2主动轴带座轴承，3小圆柱轮，4S极永磁块，5N极永磁块，6固定螺钉，7大圆盘，8从动轴，9从动轴带座轴承，10支架。

具体实施方式

结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式:对于附图1及附图2所示的永磁平面齿轮机构，是由主动轴1、主动轴带座轴承2、小圆柱轮3、S极永磁块4、N极永磁块5、固定螺钉6、大圆盘7、从动轴8、从动轴带座轴承9以及支架10组成。

小圆柱轮3安装固定在主动轴1的左端，大圆盘7安装固定在从动轴8的前端，主动轴1通过主动轴带座轴承2约束转动；从动轴8通过从动轴带座轴承9约束转动。主动轴带座轴承2和从动轴带座轴承9安装在支架10上，使主动轴1与从动轴8处于垂直正交方位。

在小圆柱轮3和大圆盘7上分别布置4组圆形永磁块啮合链。其中，大圆盘7上同心布置的4圈永磁块链，各永磁块链的S极永磁块和N极永磁块相间排列，间距相同。小圆柱轮3的圆柱面上对应布置了的4个与从动圆盘7上永磁块相啮合的永磁块。与大圆盘7内圈永磁块啮合的小圆柱轮3的永磁块间距较大，与大圆盘7最外圈永磁块啮合的小圆柱轮3永磁块间距最小。所有圆形永磁块为带圆孔的钕铁硼强力磁铁，通过固定螺钉6固定在小圆柱轮3和大圆盘7上，形成永磁平面齿轮机构。

在运转时，大圆盘7最外圈的永磁块与小圆柱轮3的永磁块啮合线速度相等，传递的转矩最大；大圆盘7内圈永磁块的线速度低于对应啮合小圆柱轮3右侧永磁块的线速度，为保证磁极对啮合同步性，小圆柱轮永磁块的间距加大，使两轮的磁极对啮合最小气隙处对正，此时磁力最大，其他位置气隙较大，磁力较小，对整体力矩传动影响不大。4组啮合链上的多对永磁块不同步啮合，既提高传动力矩，也改善了负载情况下的传动平稳性。