1991年,日本学者Koji Ikuta提出了一种新型传动方式:无接触永磁齿轮。该齿轮由多个磁体按照N极和S极相间顺序围成的圆柱体,磁体径向进行磁化,如图所示。当一对永磁齿轮工作时,这对齿轮空间上彼此分离,转矩传动是依靠这对齿轮所产生的磁场耦合作用进行的。
永磁齿轮传动机构是一种新型的机械传动机构,它是通过两永磁齿轮间磁力线的啮合传动的一种方式。该机构具有很多优点,如加工容易、非接触传动而无需润滑、无摩擦能耗、无噪声、启动力矩低并具有过载保护作用等。目前,其研究是磁力机械的一个重要的研究领域。永磁齿轮传动方式大致与普通机械齿轮传动类似,都是由原动机带动主动轮旋转,继而将转矩通过主动轮传递给从动轮,提供转矩以带动负载,其不同之处一个是非接触传动,另外一个是接触传动
随着经济和科技的发展,现代生产对高洁净度要求越来越高。而在目前的生产设备中,传统的渐开线齿轮传动的应用占有无可争议的主导地位。尽管其优势是明显的能实现传动比恒定、平稳、大功率传动等,但在传动过程中存在致命的缺点,如:接触摩擦,产生磨损等问题,这便对周围的生产环境产生了污染。所以传统的齿轮传动已经远远不能满足现代生产的要求。永磁齿轮传动的发展为目前人们遇到的难题提供了解决方式。
永磁齿轮传动的发展和应用可以避免传统齿轮啮合时的接触摩擦,故没有磨损,也不需要润滑等问题,其结构也变得十分简单,永磁齿轮传动能很好地解决传统齿轮存在的问题。本研究采用有限元分析法计算并模拟了永磁齿轮传动机构的磁场,得到了永磁齿轮之间所传递的转矩。
永磁齿轮传动相比于传统齿轮的传动,更显示出它的独到之处。永磁齿轮的形状与普通机械齿轮的形状不同,它没有轮齿,而是由多个磁极组成的圆柱体构成,每个磁极采用径向充磁,并且是相间排列组成圆柱体。它的工作机理是利用两磁极异性相吸、同性相斥的原理来传递力矩的。在静止时两相异的磁极靠在一起。而当其中一个齿轮转动时,两齿轮的磁场相互耦合产生磁作用力,通过磁力作用带动另一齿轮转动。
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