[实用新型]一种新型横向磁场的磁性传动齿轮副

说明书

技术领域

本发明是一种新型横向磁场的磁性传动齿轮副，可广泛应用于风力发电、电动汽车、船舰驱动及其它需要直接驱动的工业传动领域。 

背景技术

在提高拖动转矩的方法中，机械式齿轮变速传动应用极为广泛，但长期以来其传动基本形式没有变化，即始终是依靠机械式齿轮副的两轮齿的啮合进行传动。这就给齿轮传动带来了一些不可消除的问题，如机械疲劳、摩擦损耗、震动噪音等，尽管可以采用油脂润滑技术，但以上问题依旧无法根除，导致使用维护极其繁琐，而且机械式齿轮传动的理论效率最多也只能达到85％，固定传动速比的机械式齿轮副传动使得需要在更宽转速范围的多级、分档调速机构结构复杂，无法适应越来越多的无级变速的传动技术要求。 

我国是世界上稀土永磁材料最丰富的国家，大力发展稀土材料的应用对我国有现实的意义。随着控制技术的进步，稀土永磁材料在电驱动领域已经得到广泛应用，稀土永磁材料做成的各类电机产品，其单位体积材料传送的力矩密度大，能源利用效率高而能耗小，显示出其稀土材料巨大的优越性。稀土永磁材料在机械传动领域的应用，国内外才处于起步阶段，2004年英国工程师从理论和样机的具体实践上完成了一种新型磁性齿轮的设计工作，克服了以往永磁齿轮传动扭矩较小的缺点，这给永磁材料在机械传动领域的应用开辟了一个重要的研究方向和未来的应用领域。 

发明内容

针对现有机械式齿轮传动技术存在的问题，本技术发明的目的在于提供一种采用永磁材料制做的、新型横向磁场的磁性传动齿轮副新结构。本发明的基本构思是，利用永磁材料N极与S极异极性相吸引的原理来实现无机械接触、无摩擦的动力变速传动。 

以下结合图2所示示意图来说明这种新型横向磁场的磁性传动齿轮副的工作原理，图中：2为主动轮铁芯磁轭，3为主动轮永磁体，6为铁磁调磁栅，7为从动轮永磁体，9为从动轮铁芯磁轭；N表示N极性的永磁体，S表示S极性的永磁体，Bg表示经铁磁调磁栅调制后的气隙磁场磁通密度，Zg表示铁磁调磁栅导磁栅齿数，n_r表示主动轮转速，n_S表示从动轮转速，2p_r表示主动轮永磁体分布极数，2p_S表示从动轮永磁体分布极数。磁性传动齿轮副的核心部 件有：其上分布有2p_r个永磁体3的主动轮、其上分布有2p_s个永磁体7的从动轮、其上均匀分布有Zg个辐射状导磁栅齿的铁磁调磁栅6和静止的定子机壳组成，构成磁性传动齿轮副的气隙磁场Bg沿与旋转轴线平行的路线穿过主动轮和从动轮之间的气隙平面形成磁性传动齿轮副的横向磁场；磁性传动齿轮副的主动轮、从动轮呈扁平的圆盘形状，主动轮与从动轮之间装配有起调制气隙磁场作用的铁磁调磁栅6，铁磁调磁栅6与主动轮和从动轮的端面间均有气隙，三者之间无机械接触和摩擦且成同轴线分布。当主动轮以转速n_r旋转时，主动轮上分布的2p_r个永磁体3的磁场经铁磁调磁栅6调制后与从动轮上分布的2p_s个永磁体7的磁场交链并形成合成气隙磁场Bg，该磁场经主动轮铁芯磁轭2和从动轮铁芯磁轭9构成横向磁场的闭合磁路，从而气隙磁场产生的切向力带动从动轮以转速n_s旋转；铁磁调磁栅的导磁栅齿数Zg、主动轮永磁体的极数2p_r、从动轮永磁体的极数2p_s满足以下关系约束： 

nsnr=prps=prZg-pr]]>； Zg＝p_r+p_s。 

采用上述技术方案所达到的技术经济效果： 

与普通机械式齿轮传动副相比，本发明涉及的横向磁场的磁性传动齿轮副具有如下明显的优势：