[发明专利]一种磁吸齿轮传动机构设计方法

说明书

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L_m、相对转角差θ、相对磁导率μ_r、齿轮半径参数r和耦合气隙L_g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。

技术领域

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

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，其自身具有过载保护能力；(4)磁性主动轮与磁性从动轮之间是非接触性的，这一特点使得它在有毒、有害等流体泵类驱动中具有独特的优势；(5)磁吸齿轮由于机械啮合产生的摩擦损耗，具有较高的传动效率；(6)磁吸齿轮中永磁体直接浇注在相对转动的齿轮部件的表面，不像机械齿轮那样要对齿根进行精加工和热处理，简化了生产工艺，降低了生产成本。对于磁吸齿轮来说，由于永磁体的用量很大，并且稀土材料的成本较高，永磁体的材料成本大约占磁吸齿轮总成本的50％左右，在一些需要节约成本的使用情况下，在保证转矩密度的同时，如何降低磁性齿轮的成本是一个需要解决的问题。现有技术中，存在一些利用磁性方式传动的手段，但是效果不佳，还存在许多缺陷。

发明内容

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。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种磁吸齿轮传动机构设计方法，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，以确定磁性传递扭矩T与磁性主动轮和磁性从动轮的磁齿厚度参数L_m、相对转角差θ、相对磁导率μ_r、齿轮半径参数r和耦合气隙L_g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L_m、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L_g大小。