一种磁吸齿轮传动机构设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108512396A(43)申请公布日2018.09.07(21)申请号201810377708.7(22)申请日2018.04.25(71)申请人济南大学地址250022山东省济南市市中区南辛庄西路336号(72)发明人余文涛王成(74)专利代理机构济南诚智商标专利事务所有限公司37105代理人王汝银(51)Int.Cl.H02K49/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种磁吸齿轮传动机构设计方法(57)摘要本发明的目的在于提供一种磁吸齿轮传动机构设计方法，用于解决磁吸齿轮高效传动的技术问题。它包括磁性主动轮与磁性从动轮；磁性主动轮与磁性从动轮之间的磁场耦合方向为横向；磁性传递扭矩T按照生成→增大→减小→消失的磁性啮合周期变化；确定磁性传递扭矩T与磁性主动轮和磁性从动轮的磁齿厚度参数Lm、相对转角差θ、相对磁导率μr、齿轮半径参数r和耦合气隙Lg之间的关系。发明有益效果：消除了机械式齿轮传动副的接触摩擦缺陷，具有无摩擦能耗、无需润滑，清洁、防尘防水等优点；并且，传动平稳、传递效率高、可靠性高及使用寿命长；在过载情况下，磁性主动轮与磁性从动轮滑转而随时切断传动关系，具有过载保护作用。CN108512396ACN108512396A权利要求书1/1页1.一种磁吸齿轮传动机构设计方法，其特征是，包括磁性主动轮与磁性从动轮；所述磁性主动轮与磁性从动轮之间的磁场耦合方向为横向；依据磁性主动轮与磁性从动轮之间的磁齿耦合区域形成的磁性传递扭矩T，随齿轮组的相对旋转按照生成→增大→减小→消失的磁性啮合变化周期，确定磁性传递扭矩T与磁性主动轮和磁性从动轮的磁齿厚度参数Lm、相对转角差θ、相对磁导率μr、齿轮半径参数r和耦合气隙Lg之间的关系；根据磁性传递扭矩T大小要求，确定磁性主动轮和磁性从动轮的齿轮厚度参数Lm、齿轮半径参数r、相对转角差θ大小；确定磁性主动轮与磁性从动轮之间安装耦合气隙距离Lg大小。2.根据权利要求1所述的一种磁吸齿轮传动机构设计方法，其特征是，在磁性主动轮和磁性从动轮的基圆端面上分别安装位移传感器；根据磁性传递扭矩T大小要求，调整磁性主动轮和磁性从动轮之间安装耦合气隙距离Lg。3.根据权利要求1所述的一种磁吸齿轮传动机构设计方法，其特征是，在磁性从动轮的负载传动轴上安装加载器；根据负载大小，以确定磁性传递扭矩T能力的大小；这样当过载时，磁性主动轮和磁性从动轮滑转而随时切断传动关系，不会导致原动机过载而损坏。4.根据权利要求1所述的一种磁吸齿轮传动机构设计方法，其特征是，磁性传递扭矩T与磁性主动轮和磁性从动轮的磁齿厚度参数Lm、相对转角差θ、相对磁导率μr、齿轮半径参数r和耦合气隙Lg之间的关系为：-7式中，Br永磁体剩磁量，Vm为齿轮单位磁齿的体积，μ0为真空磁导率为(μ0＝4π×10)。5.根据权利要求1所述的一种磁吸齿轮传动机构设计方法，其特征是，所述磁性主动轮和磁性从动轮上对应耦合磁齿的磁性相反，磁性主动轮和磁性从动轮上相邻磁齿的磁性按照N、S、N、S……排列；根据磁场同极相互排斥，异极相互吸引原理，磁性主动轮和磁性从动轮产生磁性传递扭矩T；所述磁性主动轮和磁性从动轮的齿数为偶数。2CN108512396A说明书1/5页一种磁吸齿轮传动机构设计方法技术领域[0001]本发明涉及磁吸传递方法技术领域，具体地说是一种磁吸齿轮传动机构设计方法。背景技术[0002]齿轮是一种常见的用于传动的机构，目前90％以上的机械传动使用的齿轮传动，是齿轮机械接触啮合的传动。其具有传动效率高、转矩密度大等优点。虽然经过长时间的齿轮技术参数的优化，机械齿轮以及运用机械齿轮进行传动已经非常成熟。但这种机械传动依然存在振动、噪声、磨损、发热，以及润滑油易吸入粉尘等问题，需要长期维护和保养等这些自身无法克服的缺陷。随着机械工程技术的发展，人们对传动系统的要求也越来越高。现有技术中，通过采取选用高性能材料、对齿轮进行精密加工完成对齿轮的修形，以及通过改变齿轮表面的微观结构来提高润滑等措施，使齿轮机械的传动性能有了很大的提高，但是依旧没有能从根本上解决以上问题。为了解决传统齿轮在机械传动中存在的这些问题，磁吸齿轮由此得到了发展。如果在齿轮非直接接触的情况下靠磁力耦合传递动力，这样就完全克服了上述的问题。磁吸齿轮是利用磁场之间的耦合进行扭矩的传递，与传统的齿轮相比具有独特的优点。比如，(1)磁吸齿轮由于主动轮和从动轮之间是非机械接触性的，可以从根本上消除齿轮机械啮合产生的噪声和振动；(2)磁吸齿轮由于非接触性啮合，所以不需要润滑剂进行润滑，因此可以从根本上降低了长期的维护费用，并且增加传动系统的可靠性；(3)磁吸齿轮具有确定的峰值转矩，其