一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组制造技术

一种用于正交轴传动的表贴‑磁通集中式永磁面齿轮组，本发明专利技术涉及机电传动领域。为了解决目前用于正交轴传动的永磁平面齿轮和锥齿轮结构复杂、制造和装配困难的问题。本发明专利技术的用于正交轴传动的表贴‑磁通集中式永磁面齿轮组，其组成包括两个轮，且两个轮均为磁性齿轮，两个轮分别是圆柱轮和平面轮，平面轮水平设置，圆柱轮设置在平面轮上方，且圆柱轮和平面轮的轮轴中心线相正交，圆柱轮和平面轮之间留有气隙；当其中一个轮为主动轮时，另外一个轮为从动轮，所述的主动轮通过磁性力带动从动轮转动。本发明专利技术的齿轮组结构简单、紧凑，方便装配，适用于对噪声、洁净度和可靠性要求较高以及两个轴系相互隔离的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机电传动领域，特别涉及一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组。
技术介绍
正交轴的传动目前多采用锥齿轮和面齿轮。锥齿轮的齿面形状复杂，加工制造困难，不同品牌的锥齿轮参数也不同，并且在制作过程中多采用配对制造，这对锥齿轮的加工制造、检修及维修造成很大麻烦。面齿轮由于加工需要的刀具尺寸与实际啮合的圆柱齿轮相同，加工不同尺寸和参数的面齿轮所需要的刀具数量较多，加工成本较高；另外，面齿轮内径处有根切现象，外径处有尖角现象，因此齿宽不能设计得太长，传动强度受限。近些年来，依靠磁性力进行动力传递的磁性齿轮有了很大的发展。磁性齿轮能够实现无接触传动，避免了主动轴和从动轴间的直接机械接触，可以减小噪音和振动，对工作环境无污染，并且具有过载保护等特点。根据锥齿轮和面齿轮的特点，有人相应地提出了能够实现正交轴传动的永磁平面齿轮和永磁圆锥齿轮。采用多圈磁极耦合的永磁平面齿轮采用了数量较多的永磁体，结构比较复杂，装配麻烦；永磁圆锥齿轮的永磁体充磁方式和装配都比较困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前用于正交轴传动的永磁平面齿轮和锥齿轮结构复杂、制造和装配困难的问题，提供了一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组。实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组，其组成包括两个轮，所述的两个轮均为磁性齿轮，两个轮分别是圆柱轮和平面轮，所述的平面轮水平设置，所述的圆柱轮设置在平面轮上方，且圆柱轮和平面轮的轮轴中心线相正交，圆柱轮和平面轮之间留有气隙；当其中一个轮为主动轮时，另外一个轮为从动轮，所述的主动轮通过磁性力带动从动轮转动。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：1、由于圆柱轮和平面轮没有直接的机械接触，该齿轮组无磨损、噪音小、传动效率高，具有可靠性高、免维护、过载保护等优点；2、由于在每相邻设置的第一型瓦片形永磁体和第二型瓦片形永磁体之间的间距内紧密设置有一个瓦片形填充物体，使得永磁体的用量大幅减少，成本得到降低；3、采用磁通集中式安装永磁体能够通过铁心产生更强的气隙磁场，因此对永磁体的性能要求可适当降低，在尺寸较大的轮子上采用磁通集中式安装方法，在保证齿轮组性能的同时能够大大降低成本。综上，该齿轮组的结构简单、紧凑，方便装配，适用于对噪声、洁净度和可靠性要求较高以及两个轴系相互隔离的场合。附图说明图1是本专利技术一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组的轴测图；图2是圆柱轮的零件分解图；图3是圆柱轮的主视图；图4是图3的A-A剖视图；图5是表贴式圆柱轮的多个瓦片形永磁体及多个瓦片形填充物体排布在圆柱轮轭部的外圆周面上的主视图；图6是磁通集中式圆柱轮的多个瓦片形永磁体与多个瓦片形填充物体排布在圆柱轮轭部的外圆周面上的主视图；图7是平面轮的零件分解图；图8是平面轮的俯视图；图9是图8的B-B剖视图；图10是磁通集中式平面轮的多个扇形铁心及多个扇形永磁体排布在平面轮轭部的上表面的外周边缘处的主视图；图11是表贴式平面轮的多个扇形填充物体及多个扇形永磁体排布在平面轮轭部的上表面的外周边缘处的主视图；图12是图1的俯视图；图13是图1的左视图。图中：圆柱轮1、平面轮2、前端环3-1、后端环3-2、圆柱轮轭部4、轴向中心孔一4-1、键槽一4-2、瓦片形永磁体5、第一型瓦片形永磁体5-1、第二型瓦片形永磁体5-2、瓦片形填充物体6、保护套体7、上端环8、外保护套9、扇形铁心10、扇形永磁体11、第一型扇形永磁体11-1、第二型扇形永磁体11-2、内保护套12、平面轮轭部13、轴向中心孔二13-1、键槽二13-2、扇形填充物体14。具体实施方式具体实施方式一：如图1、图12及图13所示，具体实施方式一所述的一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组，其组成包括两个轮，所述的两个轮均为磁性齿轮，两个轮分别是圆柱轮1和平面轮2，所述的平面轮2水平设置，所述的圆柱轮1设置在平面轮2上方，且圆柱轮1和平面轮2的轮轴中心线相正交，圆柱轮1和平面轮2之间留有气隙（理论上，气隙越小，能够传递的转矩越大，但应结合实际安装空间和所需传递的转矩大小综合决定）；当其中一个轮为主动轮时，另外一个轮为从动轮，所述的主动轮通过磁性力带动从动轮转动。两个轮均安装有永磁体，根据永磁体的安装方式不同，分为表贴式和磁通集中式两种。根据永磁体的安装方式进行组合，本专利技术可有两种组合结构形式：表贴式圆柱轮配合磁通集中式平面轮结构以及磁通集中式圆柱轮配合表贴式平面轮结构。具体实施方式二：如图1~图5及图10所示，具体实施方式一所述的一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组，所述的圆柱轮1为表贴式圆柱轮，所述的平面轮2为磁通集中式平面轮；所述的表贴式圆柱轮包括圆柱轮轭部4、多个瓦片形永磁体5及多个瓦片形填充物体6；所述的圆柱轮轭部4采用导磁性铁磁材料（如纯铁或低碳钢）制成（为相邻瓦片形永磁体5提供磁路），所述的圆柱轮轭部4设有轴向中心孔一4-1，圆柱轮轭部4的轴向中心孔一4-1的内壁上沿轴向开设有用于与轴系一配合的键槽一4-2；所述的多个瓦片形永磁体5包括多个第一型瓦片形永磁体5-1和多个第二型瓦片形永磁体5-2，所述的多个第一型瓦片形永磁体5-1和多个第二型瓦片形永磁体5-2依次交替且等间距设置并均通过粘结方式固定在圆柱轮轭部4的外圆周面上（形成磁钢），每相邻设置的第一型瓦片形永磁体5-1和第二型瓦片形永磁体5-2之间的间距内紧密设置有一个瓦片形填充物体6，所述的多个瓦片形填充物体6均采用非导磁性材料（如塑料）制成，所述的多个瓦片形填充物体6均通过粘结方式固定在圆柱轮轭部4的外圆周面上，多个第一型瓦片形永磁体5-1和多个第二型瓦片形永磁体5-2均采用径向充磁或平行充磁，且每相邻设置的第一型瓦片形永磁体5-1和第二型瓦片形永磁体5-2的充磁方向相反；所述的磁通集中式平面轮包括平面轮轭部13、多个扇形铁心10和多个扇形永磁体11；所述的平面轮轭部13采用平非导磁性材料（如塑料）制成，平面轮轭部13设有轴向中心孔二13-1，平面轮轭部13的轴向中心孔二13-1的内壁上沿轴向开设有用于与轴系二配合的键槽二13-2；所述的多个扇形永磁体11包括多个第一型扇形永磁体11-1和多个第二型扇形永磁体11-2，所述的多个第一型扇形永磁体11-1和多个第二型扇形永磁体11-2均依次交替且等间距竖直设置并通过粘结方式固定在平面轮轭部11的上表面的外周边缘处，每相邻设置的第一型扇形永磁体11-1和第二型扇形永磁体11-2之间的间距内紧密设置有一个扇形铁心10，所述的多个扇形铁心10均通过粘结方式固定在平面轮轭部11的上表面的外周边缘处，多个第一型扇形永磁体11-1和多个第二型扇形永磁体11-2均采用切向充磁，且每相邻设置的第一型扇形永磁体11-1和第二型扇形永磁体11-2的充磁方向相反，每个扇形铁心10和与其相邻设置的第一型扇形永磁体11-1或第二型扇形永磁体11-2构成一个极距（由于采用磁通集中，通过扇形铁心10产生“聚磁”效应，形成单边磁场分布），多个扇形永磁体11的极弧系数均在0.3-0.5之间，多个瓦片形永磁体5的极弧系数与多个扇形铁心10的极弧系数保持一致。具体实施方式三：如图1~图5、图7及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于正交轴传动的表贴‑磁通集中式永磁面齿轮组，其特征在于：其组成包括两个轮，所述的两个轮均为磁性齿轮，两个轮分别是圆柱轮（1）和平面轮（2），所述的平面轮（2）水平设置，所述的圆柱轮（1）设置在平面轮（2）上方，且圆柱轮（1）和平面轮（2）的轮轴中心线相正交，圆柱轮（1）和平面轮（2）之间留有气隙；当其中一个轮为主动轮时，另外一个轮为从动轮，所述的主动轮通过磁性力带动从动轮转动。

【技术特征摘要】
1.一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组，其特征在于：其组成包括两个轮，所述的两个轮均为磁性齿轮，两个轮分别是圆柱轮（1）和平面轮（2），所述的平面轮（2）水平设置，所述的圆柱轮（1）设置在平面轮（2）上方，且圆柱轮（1）和平面轮（2）的轮轴中心线相正交，圆柱轮（1）和平面轮（2）之间留有气隙；当其中一个轮为主动轮时，另外一个轮为从动轮，所述的主动轮通过磁性力带动从动轮转动。2.根据权利要求1所述的一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组，其特征在于：所述的圆柱轮（1）为表贴式圆柱轮，所述的平面轮（2）为磁通集中式平面轮；所述的表贴式圆柱轮包括圆柱轮轭部（4）、多个瓦片形永磁体（5）及多个瓦片形填充物体（6）；所述的圆柱轮轭部（4）采用导磁性铁磁材料制成，所述的圆柱轮轭部（4）设有轴向中心孔一（4-1），圆柱轮轭部（4）的轴向中心孔一（4-1）的内壁上沿轴向开设有用于与轴系一配合的键槽一（4-2）；所述的多个瓦片形永磁体（5）包括多个第一型瓦片形永磁体（5-1）和多个第二型瓦片形永磁体（5-2），所述的多个第一型瓦片形永磁体（5-1）和多个第二型瓦片形永磁体（5-2）依次交替且等间距设置并均通过粘结方式固定在圆柱轮轭部（4）的外圆周面上，每相邻设置的第一型瓦片形永磁体（5-1）和第二型瓦片形永磁体（5-2）之间的间距内紧密设置有一个瓦片形填充物体（6），所述的多个瓦片形填充物体（6）均采用非导磁性材料制成，所述的多个瓦片形填充物体（6）均通过粘结方式固定在圆柱轮轭部（4）的外圆周面上，多个第一型瓦片形永磁体（5-1）和多个第二型瓦片形永磁体（5-2）均采用径向充磁或平行充磁，且每相邻设置的第一型瓦片形永磁体（5-1）和第二型瓦片形永磁体（5-2）的充磁方向相反；所述的磁通集中式平面轮包括平面轮轭部（13）、多个扇形铁心（10）和多个扇形永磁体（11）；所述的平面轮轭部（13）采用平非导磁性材料制成，平面轮轭部（13）设有轴向中心孔二（13-1），平面轮轭部（13）的轴向中心孔二（13-1）的内壁上沿轴向开设有用于与轴系二配合的键槽二（13-2）；所述的多个扇形永磁体（11）包括多个第一型扇形永磁体（11-1）和多个第二型扇形永磁体（11-2），所述的多个第一型扇形永磁体（11-1）和多个第二型扇形永磁体（11-2）均依次交替且等间距竖直设置并通过粘结方式固定在平面轮轭部（11）的上表面的外周边缘处，每相邻设置的第一型扇形永磁体（11-1）和第二型扇形永磁体（11-2）之间的间距内紧密设置有一个扇形铁心（10），所述的多个扇形铁心（10）均通过粘结方式固定在平面轮轭部（11）的上表面的外周边缘处，多个第一型扇形永磁体（11-1）和多个第二型扇形永磁体（11-2）均采用切向充磁，且每相邻设置的第一型扇形永磁体（11-1）和第二型扇形永磁体（11-2）的充磁方向相反，每个扇形铁心（10）和与其相邻设置的第一型扇形永磁体（11-1）或第二型扇形永磁体（11-2）构成一个极距，多个扇形永磁体（11）的极弧系数均在0.3-0.5之间，多个瓦片形永磁体（5）的极弧系数与多个扇形铁心（10）的极弧系数保持一致。3.根据权利要求2所述的一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组，其特征在于：所述的表贴式圆柱轮还包括前端环（3-1）、后端环（3-2）和保护套体（7）；所述的前端环（3-1）和后端环（3-2）均通过粘结方式固定设置在多个瓦片形永磁体（5）及多个瓦片形填充物体（6）的前后两个端面上，所述的保护套体（7）固套装在多个瓦片形永磁体（5）及多个瓦片形填充物体（6）的外侧，前端环（3-1）、后端环（3-2）和保护套体（7）均采用非导磁性材料制成；所述的磁通集中式平面轮还包括上端环（8）、外保护套（9）及内保护套（12）；所述的外保护套（9）和内保护套（12）分别设置在多个扇形铁心（10）和多个扇形永磁体（11）的外侧和内侧，所述的上端环（8）通过粘结方式固定在多个扇形铁心（10）和多个扇形永磁体（11）的上端面，上端环（8）、外保护套（9）及内保护套（12）均采用非导磁性材料制成。4.根据权利要求2或3所述的一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组，其特征在于：所述的表贴式圆柱轮的瓦片形永磁体（5）极对数与磁通集中式平面轮的扇形永磁体（11）极对数，应满足如下关系式：式中，和分别为表贴式圆柱轮和磁通集中式平面轮的转速，为传动比。5.根据权利要求2所述的一种用于正交轴传动的表贴-磁通集中式永磁面齿轮组，其特征在于：所述的多个瓦片形永磁体（5）及多个瓦片形填充物体（6）与多个扇形永磁体（11）以及多个扇形铁心（10）的厚度均相等，多个瓦片形永磁体（5）及多个瓦片形填充物体（6）的轴向长度与多个扇形永磁体（11）及多个扇形铁心（10）的径向长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永向，高放，邹继斌，王骞，赵博，王宝超，江善林，赵猛，李勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23