專利名稱：磁傳動斜齒輪副的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳動組件，特別涉及一種磁傳動斜齒輪副。
背景技術：
在提高拖動轉矩的方法中，機械式齒輪變速傳動應用極為廣泛，但長期以來其傳動基本形式沒有變化，即始終是依靠機械式齒輪副的兩輪齒的嚙合進行傳動。這就給齒輪傳動帶來了一些不可消除的問題，如機械疲勞、摩擦損耗、震動噪音等，盡管可以采用油脂潤滑技術，但以上問題依舊無法根除，導致使用維護極其繁瑣，而且機械式齒輪傳動的理論效率最多也只能達到85%，固定傳動速比的機械式齒輪副傳動使得需要在更寬轉速范圍的多級、分檔調速機構結構復雜，無法適應越來越多的無級變速的傳動技術要求。我國是世界上稀土永磁材料最豐富的國家，大力發展稀土材料的應用對我國有現實的意義。隨著控制技術的進步，稀土永磁材料在電驅動領域已經得到廣泛應用，稀土永磁材料做成的各類電機產品，其單位體積材料傳送的力矩密度大，能源利用效率高而能耗小，顯示出其稀土材料巨大的優越性。稀土永磁材料在機械傳動領域的應用，國內外才處于起步階段，2004年英國工程師從理論和樣機的具體實踐上完成了一種新型徑向磁場磁性齒輪的設計工作，克服了以往永磁齒輪傳動扭矩較小的缺點，這給永磁材料在機械傳動領域的應用開辟了一個重要的研究方向和未來的應用領域；目前關于傳遞力矩較大的橫向磁場磁性齒輪結構以及綜合橫向磁場與徑向磁場特征的斜向氣隙磁場磁性齒輪結構均未見研究成果。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種磁傳動斜齒輪副。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。本實用新型的磁傳動斜齒輪副，包括定子，所述定子沿軸向設置有一貫通的內腔，所述內腔呈內圓錐形，所述內腔的表面設置有多個沿軸向輻射狀排列的定子永磁體塊，所述定子永磁體塊以N極和S極間隔排列的方式進行設置，總的極對數為K ;從動輪,所述從動輪包括前連接套、后連接端蓋以及設置在前連接套與后連接端蓋之間的鐵磁柵，所述鐵磁柵的外部形狀為與定子的內腔相適形的外圓錐形，所述鐵磁柵的內部為呈內圓錐形的腔體結構，所述鐵磁柵的錐形表面上沿軸向均勻設置有多個呈輻射狀分布的錐狀孔，錐狀孔之間為Zg個起導磁作用的導磁柵齒，所述后連接端蓋的外圓與鐵磁柵的大端為緊配合連接，所述后連接端蓋的中心位置向外垂直設置一輸出軸；主動輪，所述主動輪包括依次連接的輸入軸、與鐵磁柵內部腔體結構相適形的外圓錐形輪體以及連接軸，所述外圓錐形輪體的表面設置有多個沿軸向輻射狀排列的主動輪永磁體塊，所述主動輪永磁體塊以N極和S極間隔排列的方式進行設置，總的極對數為ps，所述極對數Ps和Pr為一奇數、一偶數的正整數對；[0010]所述從動輪的前連接套通過軸承III連接于主動輪的輸入軸上，所述主動輪的連接軸通過軸承IV以同心方式與動輪的后連接端蓋相連接，所述主動輪的輪體容納于從動輪鐵磁柵的內部腔體結構內，所述定子內腔與鐵磁柵之間，以及鐵磁柵與主動輪的輪體之間互不接觸且三者外部錐面的大小端朝向相同；所述主動輪永磁體塊與定子永磁體塊相對設置，共同構成磁性傳動斜齒輪副的氣隙磁場，該磁場透過鐵磁柵的錐形孔，從空間氣隙穿過而形成磁性傳動斜齒輪副的斜向磁場。進一步，所述從動輪鐵磁柵( 5)的導磁柵齒數Zg、極對數Pp極對數Ps滿足以下關系約束Zg = pr+ps ；進一步，所述磁性傳動斜齒輪副還包括兩端設置有輸入、輸出軸連接通道的外殼體，所述定子、主動輪和從動輪均設置在外殼體內；進一步，所述外殼體包括前端蓋、后端蓋以及與前、后端蓋的外圓相連接的中間殼體，所述前端蓋和后端蓋的中心位置上分別設置有輸入、輸出軸連接通道且在兩個連接通道上分別設置有軸承I和軸承II，所述主動輪的輸入軸透過軸承I進行固定，所述從動輪的輸出軸通過軸承II進行固定；進一步，所述定子的內部構造為鐵芯結構；進一步，定子的鐵芯結構由導磁的硅鋼板經沖壓成片狀并疊壓鉚焊成一整體；進一步,所述主動輪的輪體為鐵芯結構；進一步，所述從動輪的鐵磁柵由導磁的薄鋼板經沖壓成片狀，再經拉伸成錐形漏斗形狀，多片疊壓鉚焊成一整體，最后經金屬切削加工成形。本實用新型的有益效果是I.能量損耗小，傳動效率高由于消除了普通機械式齒輪傳動副的接觸摩擦，傳動損耗僅僅包括一些鐵心損耗，理論上最高傳動效率可達到96%，比機械齒輪傳動普遍提1 10 % ；2.單位體積傳送的轉矩密度高，為普通電機的10倍研究表明，稀土永磁無刷電機在自然冷卻、強制風冷、水冷卻的條件下，其傳送的轉矩密度可分別達到IOkN. m/m3、2OkN. m/m3>30kN. m/m3,橫向磁通稀土永磁電機傳送的轉矩密度可達40 80kN. m/m3,而本新型斜向氣隙磁場的稀土磁性傳動齒輪所傳送的轉矩密度可高于IOOkN. m/m3 ；3.可靠性高，壽命長由于無機械接觸，故無機械摩損，無需潤滑，清潔、無油污、防塵防水等；4.不存在機械齒輪傳動時因齒部嚙合接觸而產生的震動噪音；5.具有過載保護作用，在過載時因主、從動輪滑轉而隨時切斷傳動關系，不會損壞負載或者原動機；6.轉速傳動比恒定，轉速的動態瞬時穩定度高，運行平穩。本實用新型的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。
為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中圖I是本實用新型的的平面結構半剖面圖；圖2是本實用新型的立體結構復合剖面圖；圖3是本實用新型的定子立體結構全剖面圖；圖4是本實用新型的主動輪立體結構示意圖；圖5是本實用新型的從動輪立體結構示意圖。以上圖中1.輸入軸；2.前端蓋；3.定子鐵芯；4.定子永磁體塊；5.鐵磁柵；6.主動輪永磁體塊；7.主動輪輪體；8.從動輪的后連接端蓋；9.后端蓋；10.輸出軸；Ila-Ild分別為滾動軸承I-IV ; 12.中間殼體。圖中符號標識N-極性N的永磁體；S_極性S的永磁體；Bg_經從動輪鐵磁柵調磁后的斜向氣隙磁場磁通密度；Zg為從動輪鐵磁柵導磁柵齒數(也為鐵磁柵上的錐形孔數目)；nr_主動輪轉速；ng-從動輪轉速；2pr_主動輪永磁體分布極數；2ps-定子永磁體分布極數。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。圖I所示實施例是本實用新型所述的一種磁傳動斜齒輪副的平面結構半剖面圖，圖2是本實用新型所述的一種磁傳動斜齒輪副的立體結構復合剖面圖。該斜齒輪副包括了定子、主動輪和從動輪，其內部結構關系特征如下定子為鐵芯結構，定子鐵芯3沿軸向設置有一貫通的內腔，內腔呈內圓錐形，內腔的內表面設置有多個沿軸向輻射狀排列的定子永磁體塊4，定子永磁體塊4以N極和S極間隔排列的方式進行設置，總的極對數為K ;本實施例中，定子鐵芯是由導磁的硅鋼板經沖壓成片狀并疊壓鉚焊成一整體而制得。從動輪包括前連接套15、后連接端蓋8以及設置在前連接套與后連接端蓋之間的鐵磁柵5，鐵磁柵5的外部形狀為與定子的內腔相適形的外圓錐形，鐵磁柵的內部為呈內圓錐形的腔體結構，鐵磁柵的錐形表面上沿軸向均勻設置有多個呈輻射狀分布的錐狀孔51，錐狀孔51的數量為Zg，后連接端蓋8的外圓與鐵磁柵5的大端為緊配合連接，后連接端蓋8的中心位置向外垂直設置一輸出軸10 ;本實施例中，從動輪的鐵磁柵由導磁的薄鋼板經沖壓成片狀，再經拉伸成錐形漏斗形狀，多片疊壓鉚焊成一整體，最后經金屬切削加工成形；同時,后連接端蓋與輸出軸焊接成一整體。主動輪包括依次連接的輸入軸I、與鐵磁柵內部腔體結構相適形的外圓錐形輪體7以及連接軸，輪體的表面設置有多個沿軸向輻射狀排列的主動輪永磁體塊6，主動輪永磁體塊6以N極和S極間隔排列的方式進行設置，總的極對數為ps，極對數Ps和&為一奇數、一偶數的正整數對；本實施例中，主動輪的輪體由導磁的硅鋼板經沖壓成片狀疊壓鉚焊成一整體制得。[0041]從動輪的前連接套15通過軸承III Ilc連接于主動輪的輸入軸上，主動輪的連接軸通過軸承IV Ild以同心方式與動輪的后連接端蓋8相連接，主動輪的輪體容納于從動輪的鐵磁柵的內部腔體結構內，定子內腔與鐵磁柵之間，以及鐵磁柵與主動輪的輪體之間互不接觸且三者外部錐面的大小端朝向相同；本實施例中，軸承III Ilc的內孔套入主動輪的輸入軸并焊接成一體；軸承IV Ild的外環圈與后連接端蓋焊接成一體。主動輪永磁體塊6與定子永磁體塊4相對設置，共同構成磁性傳動斜齒輪副的氣隙磁場，該磁場透過鐵磁柵的錐形孔，從空間氣隙穿過而形成磁性傳動斜齒輪副的斜向磁場。作為進一步的改進，磁性傳動斜齒輪副還包括兩端設置有輸入、輸出軸連接通道的外殼體，所述定子、主動輪和從動輪均設置在外殼體內。本實施例中，外殼體包括前端蓋
2、后端蓋9以及與前、后端蓋的外圓相連接的中間殼體12，前端蓋2和后端蓋9的中心位置上分別設置有輸入、輸出軸連接通道且在兩個連接通道上分別設置有軸承I Ila和軸承II 11b，主動輪的輸入軸I透過軸承I Ila進行固定，從動輪的輸出軸通過軸承II Ilb進行固定。本實施例中，有以下約束條件I.主動輪上的輸入軸I的轉速η,、從動輪上的輸出軸10的轉速ng、從動輪鐵磁柵5的導磁柵齒數Zg、主動輪永磁體6的極對數Pp定子永磁體4的極對數ps滿足以下關系約束，且極對數Ps和匕為一奇數、一偶數的正整數對
Γ nS _ Pr _ Pr —
_6] i_^_^Zg = Pr+Ps;2.通過輸入軸I的輸入力矩I；、從輸出軸10輸出的力矩Tg、磁性傳動斜齒輪副的傳動效率n滿足以下關系約束，傳動效率n為大于90%和小于100%之間的正百分數
Tg ZgPr + Ps-^ = -XV=
Tr PrPr
O作為一個較佳的實施例，本實用新型中選取的參數的如下主動輪磁極數為2p^ =4極，定子磁極數為2ps = 34極，從動輪鐵磁柵導磁柵齒數Zg = 19，轉速傳動比^=1:9+5。
nr本實用新型的應用范圍廣泛，并且可以通過常規技術組成多種系統，如將磁性齒輪副進行多極直軸串聯即可構成多級變速傳動系統。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種磁傳動斜齒輪副，其特征在于所述斜齒輪副包括 定子，所述定子沿軸向設置有一貫通的內腔，所述內腔呈內圓錐形，所述內腔的表面設置有多個沿軸向輻射狀排列的定子永磁體塊，所述定子永磁體塊以N極和S極間隔排列的方式進行設置，總的極對數為h ; 從動輪，所述從動輪包括前連接套、后連接端蓋以及設置在前連接套與后連接端蓋之間的鐵磁柵，所述鐵磁柵的外部形狀為與定子的內腔相適形的外圓錐形，所述鐵磁柵的內部為呈內圓錐形的腔體結構，所述鐵磁柵的錐形表面上沿軸向均勻設置有多個呈輻射狀分布的錐狀孔，錐狀孔之間為Zg個起導磁作用的導磁柵齒，所述后連接端蓋的外圓與鐵磁柵的大端為緊配合連接，所述后連接端蓋的中心位置向外垂直設置一輸出軸； 主動輪，所述主動輪包括依次連接的輸入軸、與鐵磁柵內部腔體結構相適形的外圓錐形輪體以及連接軸，所述外圓錐形輪體的表面設置有多個沿軸向輻射狀排列的主動輪永磁體塊，所述主動輪永磁體塊以N極和S極間隔排列的方式進行設置，總的極對數為Ps，所述極對數Ps和Pr為一奇數、一偶數的正整數對； 所述從動輪的前連接套通過軸承III連接于主動輪的輸入軸上,所述主動輪的連接軸通過軸承IV以同心方式與動輪的后連接端蓋相連接，所述主動輪的輪體容納于從動輪鐵磁柵的內部腔體結構內，所述定子內腔與鐵磁柵之間，以及鐵磁柵與主動輪的輪體之間互不接觸且三者外部錐面的大小端朝向相同； 所述主動輪永磁體塊與定子永磁體塊相對設置，共同構成磁性傳動斜齒輪副的氣隙磁場，該磁場透過鐵磁柵的錐形孔，從空間氣隙穿過而形成磁性傳動斜齒輪副的斜向磁場。
2.根據權利要求I所述的磁傳動斜齒輪副，其特征在于所述從動輪鐵磁柵(5)的導磁柵齒數Zg、極對數Pp極對數ps滿足以下關系約束Zg = Pr+PsO
3.根據權利要求I或2所述的磁傳動斜齒輪副，其特征在于所述磁性傳動斜齒輪副還包括兩端設置有輸入、輸出軸連接通道的外殼體，所述定子、主動輪和從動輪均設置在外殼體內。
4.根據權利要求3所述的磁傳動斜齒輪副，其特征在于所述外殼體包括前端蓋、后端蓋以及與前、后端蓋的外圓相連接的中間殼體，所述前端蓋和后端蓋的中心位置上分別設置有輸入、輸出軸連接通道且在兩個連接通道上分別設置有軸承I和軸承II，所述主動輪的輸入軸透過軸承I進行固定，所述從動輪的輸出軸通過軸承II進行固定。
5.根據權利要求I所述的磁傳動斜齒輪副，其特征在于所述定子的內部構造為鐵芯結構。
6.根據權利要求5所述的磁傳動斜齒輪副,其特征在于定子的鐵芯結構由導磁的娃鋼板經沖壓成片狀并疊壓鉚焊成一整體。
7.根據權利要求I所述的磁傳動斜齒輪副，其特征在于所述主動輪的輪體為鐵芯結構。
8.根據權利要求7所述的磁傳動斜齒輪副，其特征在于所述從動輪的鐵磁柵由導磁的薄鋼板經沖壓成片狀，再經拉伸成錐形漏斗形狀，多片疊壓鉚焊成一整體，最后經金屬切削加工成形。
專利摘要本實用新型公開了一種磁傳動斜齒輪副，包括定子、主動輪和從動輪，定子沿軸向設置有一貫通呈內圓錐形的內腔，內腔的內表面設置有多個定子永磁體塊；從動輪包括前連接套、后連接端蓋以及設置在前連接套與后連接端蓋之間的鐵磁柵，鐵磁柵的外部形狀為與定子的內腔相適形的外圓錐形，鐵磁柵的內部為呈內圓錐形的腔體結構，鐵磁柵的錐形表面上設置有多個呈輻射狀分布的錐狀孔；主動輪包括依次連接的輸入軸、與鐵磁柵內部腔體結構相適形的外圓錐形輪體以及連接軸，輪體的表面設置有多個主動輪永磁體塊，本實用新型由于消除了普通機械式齒輪傳動副的接觸摩擦，傳動損耗僅僅包括一些鐵心損耗，理論上最高傳動效率可達到96％，比機械齒輪傳動普遍提高10％。
文檔編號F16H49/00GK202719103SQ20122006933
公開日2013年2月6日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者陶桂寶, 盧敏, 胡捷, 孫廣村 申請人:重慶大學