專利名稱：基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁齒輪變速箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁齒輪變速設(shè)備，具體涉及一種無接觸式永磁齒輪變速箱。
技術(shù)背景現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常采用機(jī)械齒輪箱作為變速設(shè)備。但機(jī)械齒輪變速箱存 在著機(jī)械沖擊和磨損嚴(yán)重，噪聲高，體積龐大的缺點(diǎn)，而且大力矩機(jī)械齒輪 變速箱還會(huì)由于輸入軸與輸出軸不同心，帶來偏載和側(cè)向力，從而增加磨損， 加大噪聲，降低使用壽命的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有大力矩機(jī)械齒輪變速箱存在偏載和側(cè)向力，機(jī)械沖 擊，磨損嚴(yán)重，噪聲大的缺點(diǎn)，而提出的一種基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o 接觸式永磁齒輪變速箱。基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁齒輪變速箱包括高速端端蓋、低速端端蓋、機(jī)殼、定子磁極和支撐環(huán)；高速端端蓋和低速端端蓋分別裝設(shè) 在機(jī)殼的兩個(gè)端面上;定子磁極沿圓周方向均勻分布在機(jī)殼內(nèi)壁的定子槽內(nèi)； 支撐環(huán)過盈配合在定子磁極內(nèi)側(cè)；它還包括高速轉(zhuǎn)子組件和低速轉(zhuǎn)子組件； 高速轉(zhuǎn)子組件由高速轉(zhuǎn)軸、高速轉(zhuǎn)子軛和高速轉(zhuǎn)子永磁體組成；高速轉(zhuǎn)子永 磁體沿圓周方向均勻分布在高速轉(zhuǎn)子軛上，所述高速轉(zhuǎn)子軛過盈配合在高速 轉(zhuǎn)軸上；低速轉(zhuǎn)子組件由低速轉(zhuǎn)子軛、低速轉(zhuǎn)子永磁體和低速轉(zhuǎn)軸組成；低 速轉(zhuǎn)子永磁體沿圓周方向均勻分布在低速轉(zhuǎn)子軛上，所述低速轉(zhuǎn)子軛過盈配 合在低速轉(zhuǎn)軸上;高速轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)與低速轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)不等， 高速轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)與低速轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)比值為齒輪變速箱的傳 動(dòng)比，定子磁極的個(gè)數(shù)等于高速轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)與低速轉(zhuǎn)子永磁體的極 對(duì)數(shù)之和；高速轉(zhuǎn)子組件和低速轉(zhuǎn)子組件裝設(shè)在機(jī)殼內(nèi)，高速轉(zhuǎn)軸同時(shí)與高 速端端蓋和支撐環(huán)的一側(cè)內(nèi)徑轉(zhuǎn)動(dòng)連接，低速轉(zhuǎn)軸同時(shí)與低速端端蓋和支撐 環(huán)的另一側(cè)內(nèi)徑轉(zhuǎn)動(dòng)連接，高速轉(zhuǎn)軸的中心軸線、低速轉(zhuǎn)軸的中心軸線和機(jī) 殼的中心軸線相重合。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中原動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間的有效傳動(dòng)，具有非接觸、 無噪聲、無需潤(rùn)滑、自動(dòng)過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)子采用表面磁鋼安裝方式，可 以達(dá)到很大的力矩密度。與通常應(yīng)用于儀器儀表和醫(yī)療器械中的永磁齒輪相 比，大大提高了力能指標(biāo)，能替代傳統(tǒng)的機(jī)械齒輪變速箱，應(yīng)用于大力矩和 大功率的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)縱剖視圖；圖2為高速轉(zhuǎn)子組件和低速轉(zhuǎn)子組件的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1的A-A視圖；圖4為圖1的B-B視圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖l至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由高速 端端蓋l-l、低速端端蓋l-2、機(jī)殼2、定子磁極3、支撐環(huán)4、高速轉(zhuǎn)子組件 和低速轉(zhuǎn)子組件組成；高速端端蓋1-1和低速端端蓋1-2分別裝設(shè)在機(jī)殼2 的兩個(gè)端面上；定子磁極3沿圓周方向均勻分布在機(jī)殼2內(nèi)壁的定子槽內(nèi)； 支撐環(huán)4過盈配合在定子磁極3內(nèi)側(cè)；高速轉(zhuǎn)子組件由高速轉(zhuǎn)軸5、高速轉(zhuǎn) 子軛7和高速轉(zhuǎn)子永磁體8組成；高速轉(zhuǎn)子永磁體8沿圓周方向均勻分布在 高速轉(zhuǎn)子軛7上，所述高速轉(zhuǎn)子軛7過盈配合在高速轉(zhuǎn)軸5上；低速轉(zhuǎn)子組 件由低速轉(zhuǎn)子軛9、低速轉(zhuǎn)子永磁體IO和低速轉(zhuǎn)軸11組成；低速轉(zhuǎn)子永磁 體10沿圓周方向均勻分布在低速轉(zhuǎn)子軛9上，所述低速轉(zhuǎn)子軛9過盈配合在 低速轉(zhuǎn)軸11上；高速轉(zhuǎn)子永磁體8的極對(duì)數(shù)與低速轉(zhuǎn)子永磁體10的極對(duì)數(shù) 不等，高速轉(zhuǎn)子永磁體8的極對(duì)數(shù)與低速轉(zhuǎn)子永磁體10的極對(duì)數(shù)比值為齒輪 變速箱的傳動(dòng)比，定子磁極3的個(gè)數(shù)等于高速轉(zhuǎn)子永磁體8的極對(duì)數(shù)與低速 轉(zhuǎn)子永磁體10的極對(duì)數(shù)之和；高速轉(zhuǎn)子組件和低速轉(zhuǎn)子組件裝設(shè)在機(jī)殼2 內(nèi)，高速轉(zhuǎn)軸5同時(shí)與高速端端蓋1-1和支撐環(huán)4的一側(cè)內(nèi)徑轉(zhuǎn)動(dòng)連接，低 速轉(zhuǎn)軸11同時(shí)與低速端端蓋1-2和支撐環(huán)4的另一側(cè)內(nèi)徑轉(zhuǎn)動(dòng)連接，高速轉(zhuǎn) 軸5的中心軸線、低速轉(zhuǎn)軸11的中心軸線和機(jī)殼2的中心軸線相重合。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體 實(shí)施方式一不同點(diǎn)在于高速轉(zhuǎn)軸5的外端和低速轉(zhuǎn)軸11的外端分別設(shè)置有鍵 槽12。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。增加鍵槽12用以與驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)中的原動(dòng)機(jī)和負(fù)載配合連接，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)的無接觸傳動(dòng)。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于定子磁極3 的材料為電工鋼片。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于高速轉(zhuǎn)子永 磁體8和低速轉(zhuǎn)子永磁體10的材料為釹鐵硼。其它組成和連接方式與具體實(shí) 施方式一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于高速端端蓋 1-1、低速端端蓋l-2、機(jī)殼2、高速轉(zhuǎn)軸5和低速轉(zhuǎn)軸11的材料為非導(dǎo)磁的 鋁。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于高速轉(zhuǎn)子軛 7和低速轉(zhuǎn)子軛9的材料為鋼。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖l和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體 實(shí)施方式一不同點(diǎn)在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接為軸承連接。其它組成和連接方式與具 體實(shí)施方式一相同。本發(fā)明內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施 方式的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。本發(fā)明的基本原理為空間磁導(dǎo)調(diào)制原理，采用磁路的軸向徑向交叉耦合 方式，利用空間諧波傳遞磁場(chǎng)和能量。齒輪變速箱的磁路形式為軸向磁路， 磁通由高速轉(zhuǎn)子永磁體8穿過高速轉(zhuǎn)子永磁體8與定子磁極3之間的徑向氣 隙到達(dá)定子磁極3，沿軸向貫通定子磁極3，經(jīng)定子磁極3和低速轉(zhuǎn)子永磁體 IO之間的徑向氣隙到達(dá)低速轉(zhuǎn)子永磁體10，再經(jīng)定子磁極3沿軸向回到高速 轉(zhuǎn)子永磁體8，構(gòu)成閉合磁路。工作原理具體說明如下齒輪箱中的氣隙磁通密度BO^)為半徑與角度的二元函數(shù)。在不考慮定子磁極3的作用時(shí)，將高速轉(zhuǎn)子永磁體8產(chǎn)生的磁通密度進(jìn)行徑向分解<formula>formula see original document page 6</formula>在加入定子磁極3之后，由于齒槽調(diào)制作用，使高速轉(zhuǎn)子側(cè)氣隙磁密的徑向分量中含有氣隙比磁導(dǎo)項(xiàng)m=l,3,5... "1,2,3...-義,o(O' Z 6m(A0cos(,(e-(y/) + w/^0)(2)+士 S Z欣 ^樸咖((吼">0).(--~^^)+附/^0))"4 I]I] ((6,).義 噴"."》).(--"^^) + 一)) 其中——高速轉(zhuǎn)子側(cè)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)速度； ^——高速轉(zhuǎn)子永磁體8的極對(duì)數(shù)； &——定子磁極3的個(gè)數(shù)；;/r)——磁密傅立葉系數(shù)和氣隙磁導(dǎo)傅立葉系數(shù)。 選擇永磁齒輪的低速轉(zhuǎn)子永磁體10的極對(duì)數(shù)與最低次諧波次數(shù)相同，即此時(shí)永磁齒輪的低速轉(zhuǎn)子永磁體10的旋轉(zhuǎn)速度為(3)0, =^~.叫(4)永磁齒輪變速箱的傳動(dòng)比為G , 二 A-A '份/ A(5)其中W/~—低速側(cè)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；A~~f氏速轉(zhuǎn)子永磁體磁10極對(duì)數(shù)。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，欲實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)，可根據(jù)所需傳動(dòng)比適當(dāng)選擇高速轉(zhuǎn)子永磁體8的極對(duì)數(shù)，低速轉(zhuǎn)子永磁體10的極對(duì)數(shù)和定子磁極3的個(gè)數(shù)獲得。
權(quán)利要求
1、基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁齒輪變速箱，它包括高速端端蓋(1-1)、低速端端蓋(1-2)、機(jī)殼(2)、定子磁極(3)和支撐環(huán)(4)；高速端端蓋(1-1)和低速端端蓋(1-2)分別裝設(shè)在機(jī)殼(2)的兩個(gè)端面上；定子磁極(3)沿圓周方向均勻分布在機(jī)殼(2)內(nèi)壁的定子槽內(nèi)；支撐環(huán)(4)過盈配合在定子磁極(3)內(nèi)側(cè)；其特征在于它還包括高速轉(zhuǎn)子組件和低速轉(zhuǎn)子組件；高速轉(zhuǎn)子組件由高速轉(zhuǎn)軸(5)、高速轉(zhuǎn)子軛(7)和高速轉(zhuǎn)子永磁體(8)組成；高速轉(zhuǎn)子永磁體(8)沿圓周方向均勻分布在高速轉(zhuǎn)子軛(7)上，所述高速轉(zhuǎn)子軛(7)過盈配合在高速轉(zhuǎn)軸(5)上；低速轉(zhuǎn)子組件由低速轉(zhuǎn)子軛(9)、低速轉(zhuǎn)子永磁體(10)和低速轉(zhuǎn)軸(11)組成；低速轉(zhuǎn)子永磁體(10)沿圓周方向均勻分布在低速轉(zhuǎn)子軛(9)上，所述低速轉(zhuǎn)子軛(9)過盈配合在低速轉(zhuǎn)軸(11)上；高速轉(zhuǎn)子永磁體(8)的極對(duì)數(shù)與低速轉(zhuǎn)子永磁體(10)的極對(duì)數(shù)不等，高速轉(zhuǎn)子永磁體(8)的極對(duì)數(shù)與低速轉(zhuǎn)子永磁體(10)的極對(duì)數(shù)比值為齒輪變速箱的傳動(dòng)比，定子磁極(3)的個(gè)數(shù)等于高速轉(zhuǎn)子永磁體(8)的極對(duì)數(shù)與低速轉(zhuǎn)子永磁體(10)的極對(duì)數(shù)之和；高速轉(zhuǎn)子組件和低速轉(zhuǎn)子組件裝設(shè)在機(jī)殼(2)內(nèi)，高速轉(zhuǎn)軸(5)同時(shí)與高速端端蓋(1-1)和支撐環(huán)(4)的一側(cè)內(nèi)徑轉(zhuǎn)動(dòng)連接，低速轉(zhuǎn)軸(11)同時(shí)與低速端端蓋(1-2)和支撐環(huán)(4)的另一側(cè)內(nèi)徑轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并且所述高速轉(zhuǎn)軸(5)和低速轉(zhuǎn)軸(11)之間有空間間隔，高速轉(zhuǎn)軸(5)的中心軸線、低速轉(zhuǎn)軸(11)的中心軸線和機(jī)殼(2)的中心軸線相重合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁齒輪 變速箱，其特征在于高速轉(zhuǎn)軸(5)的外端和低速轉(zhuǎn)軸(11)的外端分別設(shè)置有鍵槽 (12)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁齒輪 變速箱，其特征在于定子磁極(3)的材料為電工鋼片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁齒輪 變速箱，其特征在于高速轉(zhuǎn)子永磁體(8)和低速轉(zhuǎn)子永磁體(10)的材料為釹鐵硼。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁齒輪 變速箱，其特征在于高速端端蓋(l-l)、低速端端蓋(l-2)、機(jī)殼(2)、高速轉(zhuǎn)軸(5) 和低速轉(zhuǎn)軸(ll)的材料為非導(dǎo)磁的鋁。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁齒輪變速箱，其特征在于高速轉(zhuǎn)子軛(7)和低速轉(zhuǎn)子軛(9)的材料為鋼。
7、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁 齒輪變速箱，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接為軸承連接。
全文摘要
基于空間磁導(dǎo)調(diào)制的大力矩?zé)o接觸式永磁齒輪變速箱。本發(fā)明涉及永磁齒輪變速設(shè)備，它解決了現(xiàn)有大力矩機(jī)械齒輪變速箱存在偏載和側(cè)向力，機(jī)械沖擊，磨損嚴(yán)重，噪聲大的缺點(diǎn)。它的高速轉(zhuǎn)子永磁體和低速轉(zhuǎn)子永磁體沿圓周方向分別均勻分布在高速轉(zhuǎn)子軛和低速轉(zhuǎn)子軛上，高速轉(zhuǎn)子永磁體與低速轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)不等，二者比值為齒輪變速箱的傳動(dòng)比，定子磁極的個(gè)數(shù)等于高速轉(zhuǎn)子永磁體與低速轉(zhuǎn)子永磁體的極對(duì)數(shù)之和；高速轉(zhuǎn)子軛和低速轉(zhuǎn)子軛分別過盈配合在高速轉(zhuǎn)軸和低速轉(zhuǎn)軸上，高速轉(zhuǎn)軸和低速轉(zhuǎn)軸分別與支撐環(huán)的兩端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，高速轉(zhuǎn)軸、低速轉(zhuǎn)軸和機(jī)殼的中心軸線相重合。它應(yīng)用在原動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間，具有非接觸、無噪聲、無需潤(rùn)滑、自動(dòng)過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K51/00GK101404440SQ20081013754
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者劉彥彬, 劉承軍, 靜 尚, 徐永向, 勇 李, 胡建輝, 鄒繼斌, 陸永平 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)