專利名稱：一種馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于齒輪扭矩傳遞機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。具體地說涉及一種馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今的動力傳動技術(shù)中，產(chǎn)生了非齒輪接觸的“永磁齒輪”傳動技術(shù)。如《永磁機(jī)構(gòu)》(北京工業(yè)大學(xué)出版社)一書中49頁聯(lián)軸節(jié)技術(shù)和141頁永磁扭力閥門技術(shù)。這種永磁齒輪技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)齒與外齒不接觸，無摩擦阻力，無磨損，無噪聲。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是只能同軸心轉(zhuǎn)動，不能在兩個輪軸之間傳遞轉(zhuǎn)動扭矩，也沒有馬蹄形永磁結(jié)構(gòu)齒，因而漏磁較多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的馬蹄形永磁齒輪，由非鐵磁性輪基和馬蹄形永磁齒兩部分構(gòu)成，其中輪基部分，由非鐵磁性材料制成，輪基的輪緣沿圓周等間距地開有豁口；馬蹄形永磁齒部分，由硬磁材料制成馬蹄形永磁體，一端為N極，另一端為S極，形成馬蹄形永磁齒結(jié)構(gòu)，在N極和S極之間的凹陷處設(shè)有非鐵磁性鑲嵌物；馬蹄形永磁齒異極相鄰地鑲嵌固定在輪緣圓周上的豁口底部，組成馬蹄形永磁齒輪；將上述兩個馬蹄形永磁齒輪平行對正安裝并留有工作氣隙，且兩個馬蹄形永磁齒輪上的馬蹄形永磁齒為異極相對應(yīng)，組成扭矩傳動系統(tǒng)；由上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中一個馬蹄形永磁齒輪轉(zhuǎn)動時(shí)，通過相對應(yīng)馬蹄形永磁齒之間的吸力和前方相鄰馬蹄形永磁齒之間的斥力傳遞扭矩，帶動另一個馬蹄形永磁齒輪轉(zhuǎn)動。
所述的馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)，其中，扭矩傳動系統(tǒng)中兩個馬蹄形永磁齒輪之間的工作氣隙其大小為溫度膨脹和轉(zhuǎn)動離心形變時(shí)，兩個馬蹄形永磁齒輪之間不接觸。
所述的馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)，其中，非鐵磁性材料為聚胺脂、聚四氟乙烯、鋁合金或銅。
所述的馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)，其中，馬蹄形永磁齒從N極與S極的間距為馬蹄形永磁齒圓周弧長的50-80％。
由本發(fā)明提供的馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)，兩個馬蹄形永磁齒輪異極相對應(yīng)，其中一個輪子轉(zhuǎn)動時(shí)，就會帶動另一個輪子轉(zhuǎn)動，形成了扭矩的非接觸傳遞。本發(fā)明傳遞扭矩時(shí)環(huán)保、節(jié)能、無輪齒磨損、無噪聲、機(jī)械振動小、使用壽命長、力學(xué)緩沖效果好、造價(jià)低。本發(fā)明不僅解決了公知技術(shù)中存在的缺陷，還提高了永磁齒輪的扭矩，使磁齒輪能廣泛地應(yīng)用到機(jī)械傳動技術(shù)領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明的馬蹄形永磁齒輪總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中沿A-A線剖面馬蹄形永磁齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的馬蹄形永磁齒輪轉(zhuǎn)動力矩傳遞示意圖。
圖4為圖3中沿B-B線剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的馬蹄形永磁齒輪，由非鐵磁性輪基和馬蹄形永磁齒兩部分構(gòu)成，其中輪基部分，由非鐵磁性材料(如聚胺脂、聚四氟乙烯、鋁合金或銅等非導(dǎo)磁性材料)制成輪基。在輪基的輪緣沿圓周等間距地開有豁口，用于固定后述的馬蹄形永磁齒。在輪基的中央設(shè)有轉(zhuǎn)動軸安裝孔。
馬蹄形永磁齒部分，由硬磁材料(如釹鐵硼永磁材料)制成馬蹄形永磁體，一端為N極，另一端為S極，形成馬蹄形永磁齒結(jié)構(gòu)，在N極和S極之間的凹陷處設(shè)有非鐵磁性鑲嵌物。
將馬蹄形永磁齒異極相鄰地鑲嵌固定在輪緣圓周上的豁口底部，組成馬蹄形永磁齒輪。馬蹄形永磁齒的N極與S極的間距最佳值為馬蹄形永磁齒圓周弧長的50-80％。
在具體設(shè)計(jì)時(shí)，兩個相鄰的馬蹄形永磁齒的間距，要綜合考慮轉(zhuǎn)動扭矩，振動頻率，咬合精度等因素。由于該些設(shè)計(jì)因素為齒輪設(shè)計(jì)時(shí)公知的因素，并且也不是本發(fā)明要討論的重點(diǎn)，因此不作詳細(xì)描述。
將上述兩個馬蹄形永磁齒輪平行對正安裝，即組成本發(fā)明的扭矩傳動系統(tǒng)。安裝時(shí)兩個馬蹄形永磁齒輪上的馬蹄形永磁齒為異極相對應(yīng)。當(dāng)其中一個馬蹄形永磁齒輪在電機(jī)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時(shí)，通過相對應(yīng)齒之間的吸力和前方相鄰齒之間的斥力傳遞扭矩，帶動另一個齒輪轉(zhuǎn)動。兩個馬蹄形永磁齒輪之間的氣隙要盡可能小，其設(shè)計(jì)原則是溫度膨脹和轉(zhuǎn)動離心形變時(shí)，兩個馬蹄形永磁齒輪之間不接觸。
以下所述內(nèi)容是結(jié)合附圖對本發(fā)明作的詳細(xì)說明，而不應(yīng)被理解為對本發(fā)明的限定。
請參閱圖1，是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出，在輪基1的輪緣圓周豁口內(nèi)鑲嵌有馬蹄形永磁體齒2，該馬蹄形永磁齒為暗齒，其表面與輪緣光滑過渡，但此處磁場強(qiáng)度在非鐵磁性輪緣上凸顯出來，形成永磁“磁場齒”2c。在輪基1的中心設(shè)有輪軸孔3。輪基1由非鐵磁性材料制成。馬蹄形永磁齒2由硬磁材料制成。
結(jié)合圖2描述馬蹄形永磁齒2的結(jié)構(gòu)。將馬蹄形永磁齒鑲嵌固定在輪緣豁口的底面，其中一端2a為S極，另一端2b為N極。S極端2a和N極端2b表面與輪緣光滑過渡，兩端之間設(shè)有非鐵磁性鑲嵌物5，兩端的最佳間距約為該齒2圓周弧長的50-80％。S極端2a與N極端2b之間形成的磁通示意曲線2c。馬蹄形永磁體在輪緣上等間距且異極相間隔排列。永磁齒的輪緣長度和間距不能簡單確定，要綜合考慮轉(zhuǎn)動扭矩、振動頻率、咬合精度等等。
請參閱圖3，是本發(fā)明馬蹄形永磁齒磁齒輪轉(zhuǎn)動扭矩傳遞示意圖。從圖中可以看出，當(dāng)主動輪6在電機(jī)7的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時(shí)，將與從動輪8之間發(fā)生位移。由此主動輪6的馬蹄形永磁齒2與對應(yīng)的從動輪8的馬蹄形永磁齒2’之間產(chǎn)生吸力，與前方相鄰的從動輪永磁齒之間產(chǎn)生斥力，因此傳遞了扭矩。
結(jié)合圖4描述兩個馬蹄形永磁齒輪之間的對應(yīng)關(guān)系。電機(jī)7安裝在主動輪6的輪軸孔3內(nèi)，主動輪6的馬蹄形永磁齒S極2a與N極2b相對應(yīng)于從動輪8的馬蹄形永磁齒S極2’a與N極2’b，這種異極對應(yīng)關(guān)系，氣隙越小，吸力越大，故兩者的間隙要盡可能小，其設(shè)計(jì)原則是在溫度膨脹與轉(zhuǎn)動離心形變時(shí)，兩者不得發(fā)生接觸碰撞。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、齒輪之間無磨損、使用壽命長、安全可靠。
2、力學(xué)緩沖效果好。
3、加工制造工藝簡單。
4、輪體質(zhì)量輕、慣性小。
5、綜合經(jīng)濟(jì)效果好。
權(quán)利要求
1.一種馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)，由非鐵磁性輪基和馬蹄形永磁齒兩部分構(gòu)成，其中輪基部分，由非鐵磁性材料制成，輪基的輪緣沿圓周等間距地開有豁口；馬蹄形永磁齒部分，由硬磁材料制成馬蹄形永磁體，一端為N極，另一端為S極，形成馬蹄形永磁齒結(jié)構(gòu)，在N極和S極之間的凹陷處設(shè)有非鐵磁性鑲嵌物；馬蹄形永磁齒異極相鄰地鑲嵌固定在輪緣圓周上的豁口底部，組成馬蹄形永磁齒輪；將上述兩個馬蹄形永磁齒輪平行對正安裝并留有工作氣隙，且兩個馬蹄形永磁齒輪上的馬蹄形永磁齒為異極相對應(yīng)，組成扭矩傳動系統(tǒng)；由上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中一個馬蹄形永磁齒輪轉(zhuǎn)動時(shí)，通過相對應(yīng)馬蹄形永磁齒之間的吸力和前方相鄰馬蹄形永磁齒之間的斥力傳遞扭矩，帶動另一個馬蹄形永磁齒輪轉(zhuǎn)動。
2.如權(quán)利要求1所述的馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)，其中，扭矩傳動系統(tǒng)中兩個馬蹄形永磁齒輪之間的工作氣隙其大小為溫度膨脹和轉(zhuǎn)動離心形變時(shí)，兩個馬蹄形永磁齒輪之間不接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)，其中，非鐵磁性材料為聚胺脂、聚四氟乙烯、鋁合金或銅。
4.如權(quán)利要求1所述的馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)，其中，馬蹄形永磁齒從N極與S極的間距為馬蹄形永磁齒圓周弧長的50-80％。
全文摘要
一種馬蹄形永磁齒輪及其扭矩傳動系統(tǒng)，由非鐵磁性輪基和馬蹄形永磁齒兩部分構(gòu)成，其中輪基部分，由非鐵磁性材料制成，輪基的輪緣沿圓周等間距地開有豁口；馬蹄形永磁齒部分，由硬磁材料制成馬蹄形永磁體，一端為N極，另一端為S極，形成馬蹄形永磁齒結(jié)構(gòu)，在N極和S極之間的凹陷處設(shè)有非鐵磁性鑲嵌物；馬蹄形永磁齒異極相鄰地鑲嵌固定在輪緣圓周上的豁口底部；將上述兩個馬蹄形永磁齒輪平行對正安裝并留有工作氣隙，且兩個馬蹄形永磁齒輪上的馬蹄形永磁齒為異極相對應(yīng)，組成扭矩傳動系統(tǒng)；當(dāng)其中一個馬蹄形永磁齒輪轉(zhuǎn)動時(shí)，通過相對應(yīng)馬蹄形永磁齒之間的吸力和前方相鄰馬蹄形永磁齒之間的斥力傳遞扭矩，帶動另一個馬蹄形永磁齒輪轉(zhuǎn)動。
文檔編號F16H55/17GK1924405SQ200610112939
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月13日
發(fā)明者李嶺群 申請人:李嶺群