[发明专利]一种磁吸式行星齿轮的设计方法

说明书

本发明的目的在于提供一种磁吸式行星齿轮机构设计方法，用于解决磁吸式行星齿轮传动的技术问题。它包括磁性太阳轮、磁性中心轮、磁性行星轮、小传动轴、大传动轴、套筒，中心轮和磁性行星轮轴向并联，磁性太阳轮分别与磁性中心轮和磁性行星轮轴向串联；轴向对立磁齿块磁极不同产生轴向吸引力，偏轴向对立磁极相同产生轴向互斥力，实现自动调心，形成不完全轴向耦合区域；磁齿块之间作用力通过吸引力和互斥力的大小相互补偿，实现稳定的传动扭矩。发明有益效果：从根本上消除了机械啮合产生的噪声和振动，并且增加传动系统的可靠性；转矩密度高和具有固定的峰值，减小了传动的回差，当过载时，自动解耦，切断传动关系，保护原动机。

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式行星齿轮机构设计方法。

背景技术

传统的机械齿轮传动的特点包含具有固定的传动比、传递效率较高、体积范围小、可靠性高以及传动结构紧凑等多种特点。

其中，机械式行星齿轮的优点包括较大比值的传动比、传动结构更紧凑和同时还具备的过载能力和可靠性以及啮合度。

因此各种形式的齿轮传动机构在各个领域具有普遍的应用，涉及的行业其中包括纺织业、冶金和矿业、国防科技零部件的设计、军工行业、新型能源方向和舰船传动技术领域等。

包含机械式行星齿轮在内的齿轮减速器或变速传动机构装置在以上行业长久以来占有很高的比重，机械式齿轮减速器通过输入轴与输出轴两轮齿的直接接触机械式啮合，实现转矩的传递和改变改变传动轴的转速。虽然机械齿轮传动的技术日益成熟，但是机械是接触式啮合传动，必定存在传统机械传动难以消除的缺陷：首先，普通齿轮之间的传动依靠两齿轮齿面接触为刚性啮合，过载时由于生局部高温使其轮齿粘结在一起发生齿面胶合，甚至破坏齿轮的齿廓形状塑性变形，以及齿轮轮齿折断等导致机构在传动过程中失效或严重损坏。

同时，传动过程中会产生振动、摩擦和噪声等，长时间工作会加快齿轮传动机构的磨损，所以普通机械式齿轮传动系统需要定期的维护保养、添加润滑剂和在一定工作环境下需要进行冷却等相关措施。

其次，由于机械齿轮主动轮和从动轮的传动轴不同心，导致传动机构产生齿轮偏载和轴偏心力，从而又传动机构的摩擦磨损和振动噪音问题加重，一定程度上缩短了机械齿轮的寿命周期。

再次，机械齿轮的转矩主动轮、从动轮轮齿两侧不能完全的形成空间上的隔离和密封，因此关于润滑剂泄漏等问题无法避免。

综上所述，机械式行星齿轮传动机构在材料强度以及设计精度要求以及维修和保养成本较高，使用寿命周期短，特别是当要求在无噪音或无尘以及有毒液体运输的工作环境中，机械行星齿轮传动机构不再适用。

近几十年来，科研人员致力于克服传统机械行星齿轮的缺点和不足，研发出了利用永磁体磁齿块代替机械轮齿的磁吸式行星齿轮，通过永磁体的磁齿块相互作用力达到传递转矩和传动比转换的目的。

永磁齿轮相互之间不需要直接接触，所以不存在机械摩擦，从而在本质上消除了由于机械齿轮相互接触而引发的一系列振动、磨损和噪声等问题。

同时，磁吸式行星齿轮的输入、输出两侧在空间上完全隔离，其主要特点为磁性太阳轮、磁性中心轮通过磁性行星轮与之轴向磁场耦合传动转矩，并具有固定的峰值转矩和较好的密封性和清洁性较好的优势。

最重要的是，磁吸式行星齿轮过载能力强，由于机械齿轮的传递转矩是通过轮齿之间的机械式直接接触啮合进行的，负载过高时，若没有相应的保护措施，容易出现齿轮轮齿折断和塑性变形和损坏传动装置；当采取相应的保护措施时，会使传动机构更加复杂，不便于操控和维护。

而磁吸式行星齿轮传递转矩是依靠轴向空间磁场内的磁场力实现的，传动机构在过载情况下，相互作用永磁体耦合的两磁性轮齿之间会发生相对滑转自动解耦，实现了过载保护。