用于空间交叉轴系传动的磁性齿轮研制
磁性齿轮的理论研究及其应用
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相互耦合。此时，磁力线与两轮连心线对称，磁极间传 动转矩为零。设主、从动轮在连心线上的耦合磁极转角 分别为 θ1 和 θ（2 静止时，θ1 和 θ2 均为零），当主动轮转动 时（即：θ1>0），力平衡被破坏，产生驱动转矩，使从动轮 转动。传动中，一对耦合磁极转角之差 θ1-θ2=△θ 称为磁 性齿轮传动的滞后角。在一对耦合磁极分离之前，相邻 一对磁极会跟进并进入耦合，从而保证传动连续进行。
收稿日期：2010－04－16
④传动为非接触传动且无需润滑，因而传动平稳、 清洁、无摩擦能耗、无油污、防尘防水。
⑤磁性齿轮的启动力矩较低并具有过载保护作用。 近年来，磁力驱动技术得到了迅速发展和广泛的 应用，其主要应用在离心泵、搅拌釜、电磁轴承等方面。
2 磁性齿轮传动原理 磁性齿轮采用高永磁能的稀土磁性材料制作，通
第 38 卷 第 8 期 2010 年 8 月
试验与研究
林业机械与木工设备 FORESTRY MACHINERY & WOODWORKING EQUIPMENT
Vo1 38 No. 8 Aug. 2010
磁性齿轮的理论研究及其应用
李福伟 （淄博职业学院机电工程系，山东 淄博 255000）
摘 要：磁性齿轮传动为一种新型的传动方式，通过建立磁性齿轮物理模型，介绍磁性齿轮传动计算公式及其 在磁性联轴器上的应用。
磁性联轴器根据结构可分为轴向、径向和复合磁 性联轴器。其中径向磁性联轴器由外磁体和内磁体组 成，中间由隔离罩分开，内外两个磁体上排列着相同对 数的径向磁化且充磁方向相反的永磁体，永磁体以不 同极性沿圆周方向交替排列。静止状态时，内外转子上 的磁极互相吸住，当其中一个转子与电机或其他主动 体直接连接起来时，它就成为该磁性联轴器的主动转 子，通过磁力作用带动另一个转子进行运转。为了减小 几何结构尺寸，提高磁性联轴器的传动力矩，永磁体均 采用高性能的钕铁硼稀土永磁材料。
齿轮传动轴的磁力耦合与磁传动技术研究
齿轮传动轴的磁力耦合与磁传动技术研究磁力耦合与磁传动技术是一种利用磁性材料相互作用的传动方式，其在齿轮传动轴上的应用具有许多优势。
本文将探讨齿轮传动轴的磁力耦合与磁传动技术的研究，分析其原理与应用，以及当前的发展情况和未来可能的趋势。
首先，我们来了解磁力耦合与磁传动技术的原理。
磁力耦合通过磁性材料的相互作用来传递动力。
在齿轮传动轴上，通过加装磁性材料，可以实现轴之间的磁性耦合，从而实现传递动力。
与传统的机械传动方式相比，磁力耦合与磁传动技术具有无接触、无摩擦、无磨损等优势。
同时，由于磁性材料的特性，磁力耦合与磁传动技术在高温、高速等恶劣工况下仍能有效运行。
其次，我们来探讨齿轮传动轴的磁力耦合与磁传动技术的应用。
磁力耦合与磁传动技术在齿轮传动轴上的应用主要体现在以下几个方面。
首先，磁力耦合与磁传动技术可以解决长距离传动中的问题。
在传统的齿轮传动中，由于齿轮之间的接触，传动效率会逐渐下降，特别是在长距离传动中。
而磁力耦合与磁传动技术通过无接触的方式传递动力，能够有效解决这个问题，提高传动效率。
其次，磁力耦合与磁传动技术可以减少传动系统的噪音。
在传统的机械传动中，齿轮之间的接触和运动会产生噪音，而磁力耦合与磁传动技术不需要物理接触，因此能够减少传动系统的噪音，提供更加安静的工作环境。
第三，磁力耦合与磁传动技术可以提高传动系统的可靠性。
在传统齿轮传动中，由于齿轮之间的摩擦和磨损，传动系统的可靠性较低。
而磁力耦合与磁传动技术不需要物理接触，减少了传动系统的磨损，因此能够提高传动系统的可靠性和寿命。
此外，磁力耦合与磁传动技术还可以应用于一些特殊环境下，例如在有爆炸危险的场所，磁力耦合与磁传动技术可以避免火花的产生，提高安全性；在液体或气体环境中，磁力耦合与磁传动技术可以实现无泄漏的传动。
目前，齿轮传动轴的磁力耦合与磁传动技术在工业领域已经得到了广泛的应用。
尤其是在一些特殊领域，如航空、航天、核能等，磁力耦合与磁传动技术的应用正在逐渐增加。
磁性齿轮
磁性齿轮的发展现状综述摘要：作为一种新型传动方式，磁性齿轮的出现引起了广泛关注。
本文首先对磁性齿轮的工作原理进行了简要介绍。
磁性齿轮有与机械齿轮类似的传统结构和具有新型结构的磁场调制型磁性齿轮两种。
文章分别对两种结构的研究进展进行了介绍，了解这些年来磁性齿轮的发展状况。
关键字：磁性齿轮；传统结构；磁场调制型磁性齿轮；发展现状1 引言当前在传统传动领域中，应用最广泛的传动机构依然是机械齿轮。
但长期以来其传动基本形式没有变化，即始终是依靠两轮轮齿的啮合进行传动。
这给机械齿轮传动带来了一些不可消除的缺点：震动、噪音、损耗、周期性的润滑等，这些缺点往往限制了传动系统性能的进一步提高。
在这样的环境下，磁性齿轮作为一种可以替代机械齿轮的新型传动机构吸引了研究人员的注意力[1]。
磁性齿轮利用磁力传动，是没有机械接触的齿轮啮合结构。
正是由于齿轮间的啮合无接触、无摩擦能耗、传动平稳等特点，才体现出了磁齿轮效率高、可靠性高及使用寿命长的优点。
其次它无需润滑、清洁、无油污、防尘防水等。
还具有过载保护作用，过载时不会损坏减速器，而且在过载时可随时切断传动关系，不仅减速器自身不会损坏，还能保护原动机[2]。
2 磁性齿轮的工作原理如图2-1为两圆柱体磁环，上面分布磁极，称该对磁环为磁性齿轮。
设齿轮1为主动轮，齿轮2为从动轮，齿轮环状柱体表面交替分布着数对N、S磁极，同传统齿轮一样，两轮在圆周上的线速度须保持一致，即分布在两磁性齿轮表面的单个磁极宽度一致，且两相对磁极为异号。
图2-1 磁性齿轮传动示意图图2-2 磁性齿轮工作原理示意图磁性齿轮通过轮缘磁极间产生的磁场相互耦合，产生磁作用力来传递运动。
当两轮静止时，在磁场力作用下，同极相斥，异极相吸，在两轮连心线上始终保持N、S相互耦合。
如图2-2(a)所示，当传动静止时，磁力分布在两轮连心线上，大小相等，方向相反，磁极间传动扭矩为零；当主动轮发生旋转，设转角为θ1，此时假设从动轮未发生旋转，则力平衡被破坏，从动轮受到一个向上的磁极分力F st作用，如图2-2(b)所示，该分力对从动轮形成驱动扭矩，使从动轮转动；当齿轮旋转到图2-2(c)所示位置时，即旋转角为θ1'时，此时从动轮受到主动轮S极和N极合力FM的作用，此时的从动轮所受的合力最大，产生的驱动扭矩也最大；如果当从动轮发生旋转到图2-2(d)的位置时，此时的两磁性齿轮处于非稳定的力平衡状态下，从动轮将发生非定向的旋转，这主要取决于主动轮的旋转方向，或按照一定的旋转惯性发生旋转。
磁性齿轮的发展趋势
磁性齿轮的发展趋势
磁性齿轮是一种利用磁力传递动力的装置，具有替代传统机械齿轮的潜力，主要应用于一些特殊环境或有特殊要求的场合。
随着科技的进步和需要的不断增长，磁性齿轮的发展趋势包括以下几个方面：
1. 磁性齿轮的材料和制造工艺：随着磁性材料的研究和制造技术的不断进步，磁性齿轮的材料将会更加先进和高效，例如采用高磁能产品和纳米材料等，以提高其磁力传递的效率和可靠性。
2. 磁性齿轮的性能优化：在设计和制造过程中，磁性齿轮的表面涂层和磁力分布优化等技术将得到更好的应用，以提高其传动效率、减小能量损耗和提高抗磨损性能等，从而实现更可靠、稳定和高效的传动。
3. 磁性齿轮的应用领域扩展：磁性齿轮将不仅仅应用于传统机械领域，还有望进一步拓展至精密机械、医疗设备、航空航天、电动汽车等高端领域，以满足不同领域对传动装置的需求。
4. 无接触传动的发展：磁性齿轮作为一种无接触传动装置，可以避免因齿轮啮合过程中产生的振动、噪音和磨损等问题，因此在不久的将来，无接触传动技术有望得到更广泛的应用，磁性齿轮作为其中的重要一环将会进一步发展和壮大。
综上所述，磁性齿轮的发展趋势是材料和制造工艺的提升、性能的优化、应用领
域的拓展和无接触传动技术的发展。
随着科技的不断进步，磁性齿轮有望在更广泛的领域发挥作用，并取代传统机械齿轮成为一种更高效、可靠和先进的传动装置。
磁性齿轮专利技术综述
磁性齿轮专利技术综述交通大学、余虹锦。
目前，国内涉足这一行业研究的知名企业并不多。
2.4 主要分类号分析与磁性齿轮相关的专利主要集中在H02K（电机）领域及F16H（传动装置）领域，而其中H02K49/10，F16H49/00，H02K49/00，H02K51/00则是覆盖与磁性齿轮有关的专利文献最多的分类号，说明了磁性齿轮在机械工程及机电工程中的广泛应用。
2.5 重点专利分析基于专利文献被引用次数、同族数等参考数据，筛选出以下几篇专利进行分析。
申请人为马格诺麦克斯公司、公开号为CN102016358A的专利文献中，公开了一种可变磁齿轮，其通过控制3个可移动构件中的一个构件的旋转，从而改变在其他两个构件之间的齿轮齿数比。
申请人为日立金属株式会社、公開号为CN103038547A的专利文献中，公开了一种磁力齿轮装置，保持部件包括多个圆环和连接棒，多个圆环对磁性体进行保持，磁极对各自的个数以连接棒的根数作为约数，由此能够抑制涡流损耗。
申请人为哈尔滨工业大学、公开号为CN101404440A的专利文献中，公开了一种基于空间磁导调制的大力矩无接触式永磁齿轮变速箱，其基本原理为空间磁导调制原理，采用磁路的轴向径向交叉耦合方式，利用空间谐波传递磁场和能量，能实现驱动系统中原动机与负载之间的有效传动。
3 结语作为磁力传动的一种形式，磁性齿轮传动通过几十年的发展，由传统的磁性齿轮发展成今天各种类型的磁性齿轮。
随着研究的深入，磁性齿轮的传动转矩会进一步提高，其清洁环保、低噪音、低磨耗、非接触的优势也会进一步凸显出来。
目前，我国是磁性齿轮领域专利申请量最大的国家，但在专利成果转化方面却做得并不突出，这说明了我国在该领域实际上仅仅具有专利数量的领先，技术开发未能利于工业应用。
今后我国还需要进一步加强对该领域的研究，充分利用磁性齿轮在传动方面的优势，提高我国工业生产的实力。
[参考文献][1]李福伟.磁性齿轮的理论研究及其应用[J].林业机械与木工设备，2010（8）：22-24.[2]王双全.永磁磁性齿轮的研究现状及发展前景[J].科技创新导报，2012（18）：12.感谢您的阅读！。
永磁齿轮的制造方法-发明
（54）永磁齿轮的制造方法内容提要本发明是有关永磁齿轮的制造方法的。
其具体内容就是：通过给氧化物系注塑层、永磁齿轮磁铁层及外部注塑层形成多数叠层结构和复合结构，以此提高异方性注塑磁铁的磁性并增加旋转扭矩。
同时，为了提高永磁齿轮内部的耐氧化性，使用环氧树脂注塑永磁齿轮内外来保护永磁齿轮远离氧化性环境。
而且，为了将磁性提高到最大值，对上述内部注塑实施氧化物系铁氧体异方性磁场注塑，从而提高永磁齿轮的磁铁表层磁速密度的同时提供兼具高耐氧化性的磁铁式齿轮。
本发明包括以下几个阶段。
即利用注塑磁场成型技术将氧化物系铁氧体粉末及混冶热塑树脂的混合物注塑为放射状异方性或极异方性而制造注塑异方性磁铁的阶段；将上述注塑异方性磁铁插入于永磁齿轮内侧并进行组装的阶段；将上述插入于永磁齿轮内侧并已进行组装的注塑异方性磁铁再插入于外径大于永磁齿轮的模具里，并利用热塑树脂注塑成型于永磁齿轮内外部的阶段；给上述氧化物系注塑层、永磁齿轮磁铁层及外部注塑层形成多数叠层结构和复合结构的阶段；将上述热塑树脂制造为能够保护永磁齿轮内外部各部位的结构的阶段等。
而且，本发明可通过提高异方性注塑磁铁的磁性而增加旋转扭矩，同时还能提高永磁齿轮内部的耐氧化性及永磁齿轮磁铁表层上的磁速密度。
它可以变更内部氧化物系铁氧体层的厚度及特性，使之适合于永磁齿轮的功能及特性并调整磁性。
而且，本发明还可有效防止组装永磁齿轮时所发生的表层刮痕及损坏等现象，具有可提高永磁齿轮制造效率而极度扩大生产商生产性及满意度的效果。
代表图图4a关键词氧化物系铁氧体粉末、热塑树脂、永磁、永磁齿轮、表层磁速密度、耐氧化、提高磁性、保护内外部、经济性详细说明有关图纸的简单说明图1a：根据原有技术而制的永磁齿轮示例图。
图1b：根据原有技术而制的永磁齿轮表层磁速密度波形示例图。
图2：根据本发明实施例而制造氧化物系异方性磁铁的磁场注塑模具预示图。
图3a：根据本发明实施例而制的氧化物系异方性磁铁示例图。
磁齿轮原理
磁齿轮原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊磁齿轮这神奇的玩意儿。
你说这磁齿轮啊，就好像是两个特别有默契的舞者。
一个舞者动起来，另一个也会跟着相应地舞动，而且还不用真的接触呢！是不是很有意思？想象一下，没有那些复杂的机械连接，仅仅靠着磁力就能传递动力，这多牛啊！
磁齿轮的工作原理呢，其实并不难理解。
就好比是一群小朋友在玩传声筒游戏，这边说句话，那边就能清楚地听到。
磁齿轮就是利用了磁力的作用，让磁场在不同的部分之间传递能量和运动。
它的好处可不少呢！首先，没有了那些容易磨损的机械部件，就减少了很多维修的麻烦呀，这可省了不少事儿呢！而且啊，它运行起来还特别安静，不会像有些机器那样吵得人头疼。
这就好像是一只安静的小猫咪，悄悄地在工作，不打扰任何人。
咱再说说它的应用。
在很多高科技的设备里都能看到磁齿轮的身影呢！比如那些精密的仪器，有了磁齿轮，就能更精确地工作啦。
它就像是一个默默无闻的幕后英雄，虽然不显眼，但是却发挥着至关重要的作用。
你看，生活中很多地方都有磁齿轮的贡献呢！就拿电动汽车来说吧，有了磁齿轮技术，车子就能跑得更顺畅，也更节能。
这对我们的环境也是有好处的呀，不是吗？
磁齿轮的发展前景那也是一片光明呢！随着科技的不断进步，它肯定会在更多的领域发挥作用。
说不定以后我们家里的各种电器都会用到它呢！
总之呢，磁齿轮这东西真的很神奇，很实用。
它就像是一个隐藏在科技世界里的宝藏，等待着我们去发现和利用。
让我们一起期待它给我们的生活带来更多的惊喜和便利吧！这就是我对磁齿轮的看法，你们觉得呢？。
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工 作 环 境 有 着 更 为 苛 刻 的要 求 ， 如 液 晶 屏 、 离 子 显 例 等 示 器 等 半 导 体 设 备 的 自动 化 生 产 输 送 线 上 即使 是 微 量 的颗 粒 、 尘 都 将 严 重 影 响 产 品 的 质 量 ， 对 生 产 环 境 灰 其 的 清 洁 度 要 求 相 当 高 ， 已成 为 制 约 该 产 业 发 展 的瓶 这 颈 。 普通 的传送 机构 一般会 采用 带 、 或各种机 械齿 而 链 轮 来提 供 驱动力 ， 这 种 传统 的工作 方式 无论 是 啮合 而 传动 还是摩 擦传 动 ， 是接 触式机 械传动 ， 工作 过程 都 在
磁 性 齿 轮 传 动 已 成 为 国 内 外 关 注 的 热 点 】 】正 【， ２
是 由 于 其 上 述 优 点 ， 用 磁 性 齿 轮 来 实 现 非 接 触 式 传 利
动 已成 为 对 生 产 环 境 洁 净 度 有 特 定 要 求 的物 料 输 送 和
传 动 装 置 的一 种 新 形 式 。
两 个 空 间 交 叉布 置 的 永 磁 体 组 成 ， 它是 由钕 铁硼 永磁 材 料 粘 结 压 制 而 成 ， 多极 径 向 充 磁 得 到 的磁 极 呈４ 。 旋排 列 于磁 经 ５螺
环外表 面。 由磁性齿轮构成 的传动装置具有非接触、 能耗 、 低 无噪 声、 无污染等特点 ， 有很好 的应 用前景。
５ 免 维 护 。 于 是 非 接 触 式 传 动 ， 会 出 现 传 统 机 ） 由 不 械零件 的破裂 、 损 、 蚀 等失效 问题 。 磨 点
６） 全 性 。 载 时 不 会 产 生 如 传 统 齿 轮 传 动 中 的 安 过 轮 齿 折 断 问题 ， 成 设 备 故 障 和 人 员 伤 害 。 造
维普资讯
用 于 空 间 交 叉 轴 系传 动 的磁 性 齿 轮 研 制
口 张 静 口 陈 慧宝 口 徐解 民
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孙
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上 海大 学 机 电工 程 与 自动化 学 院 摘
２ ０ ７ ００２
要 ：主要 介 绍 了 空 间 交叉 轴 系传 动 的非接 触 式磁 性 齿 轮 的工 作 原 理 、 计 特 点 、 造 及 实验 装 置 。 性 齿 轮 是 由 设 制 磁
２） 能 耗 。 于 非 接 触 式 传 动 中 没 有 摩 擦 力 做 功 ， 低 由
极 大 地 提 高 了 传 动 效 率 ， 以在 生 产 中 实 现 节 能 。 可 ３） 噪 声 。 性 齿 轮 是 通 过 磁 性 的 吸 引 与 排 斥 来 低 磁 做 功 ， 非 接 触 空 间 内实 现 动 力 传 递 ， 声 很 小 。 在 噪 ４） 安 装 。 接 触 式 的 装 置 ， 于 其 安 装 间 隙 可 易 非 由
５ Ｅｖ ｒ ｅ ｔ Ｈｅ ｔ ｒｎ ￣ｒ ｒ ｍ ｉ ｇｅＴ ｂ ｅＦ ｏ ｉ ｇ ｅ ａ ｒ Ｋ． ａ ａ ｓ ｏ ａ Ｓｎ ｌ ｕ ｅ ｔ ｔ ｗ ｎ Ｔ Ｆ ｏｈ ｌ
Ｇ ｓｓｌ ｕｐｎｉｎ ｎａ Ｆ ｓｒＪ ． ｅｔ ｒｎｆｒ ｎ ｅ￣ ａ— ｉ Ｓ ｓｅ ｓ Ｃ Ｂｒ ［】Ｈ ａＴａｓ ｏｎｅ ｏｄ ｏｉ ｉ ｅ ｅＥ
教育部高等学校重点学科建设 资助项 目（ 编号 ： ００ ） Ｙ １２ 上海市重点学科建设资助项 目（ 编号： Ｂ ７ Ｂ ６）
收稿 日期 ：０ ／ ｌ月 ２０年 １
两 个 永 磁 体 之 间 的 电 磁 现 象 产 生 的 ， 磁 性 齿 轮 可 以 此
不 用 通 过 任 何 直 接 的接 触 来 改 变 传 送 方 向 。
★国家 自然科学基金资助项 目（ 编号：０ ０ ０ ３ ５７５５ ）
上海市教委基金资助项 目（ 编号 ：７ｚ４ ０ ｚ０ ）
２ 磁性齿轮工作原理
非 接 触 式 磁 性 齿 轮 是 由安 装 于 两 垂 直 交 叉 轴 上 的
两 磁 环 组 成 ， 图 １ 示 ， 下 两 个 磁 性 齿 轮 的 轴 线 垂 如 所 上 直 交 叉 且 两 外 表 面 间 留 有 一 定 间 隙 无 接 触 ， 矩 是 由 扭
件 下 实 现 运 动 和 动 力 的 传 递 ， 而相 对 于 齿 轮 、 等 传 因 带 统 的机 械 传 动 ， 性 齿 轮 传 动 具 有 独 特 的 优 点 ： 磁
１洁 净化 。 存 在摩 擦 力 ， 会 出现磨 损 的颗 粒 ， ） 不 不
相对于带 、 、 轮等 传动 ， 送 非常干 净 。 链 磁 体 传 动
中图分类号： Ｈ ３ Ｔ １９
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ０— ９ ８２ ０ ）３— ０ ２— ３ １０ ４ ９ （０ ８０ ０ ３ ０
１ 概 述
随 着 工 业 的 迅 猛 发 展 ， 多 工 业 产 品 的质 量 对 其 许
中不 可 避 免 地 会 产 生 微 粒 与 灰 尘 。 本 文所论 述 的非接 触式磁 性齿 轮就 能较好地 解决
上述 问题 ， 传 动 方式 是在 不 发 生任 何直 接接 触 的条 其
调 ， 但 可 以 降 低 两 轮 中 心 距 的 要 求 ， 且 可 以改 变 传 不 而 动 动 力 参 数 ， 其 具 有 更 广 泛 的适 用 性 。 使