同心式永磁齿轮级联传动装置的制作方法

本实用新型涉及永磁齿轮传动装置，特别是同心式永磁齿轮传动装置。

背景技术：

永磁齿轮依靠转子之间气隙中的耦合磁场传递力和转矩。由于不存在如同机械齿轮那样直接接触的“齿面”，轮齿间没有摩擦，因此齿轮箱中无需放置润滑油，也不会产生运动噪音；另外，永磁齿轮中的主动转子与从动转子之间没有刚性连接，允许两个端口的旋转轴线存在一定的对中误差，这样既隔离了两端的振动，而且有利于其维护保养。

虽然永磁齿轮具备上述突出优点，但受机械结构限制，目前永磁齿轮一般为单极传动，其传动比较小(一般为5左右)，从而限制了其所能传递的功率值，无法广泛应用于各领域中。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种同心式永磁齿轮级联传动装置，即将两个单级同心式永磁齿轮级联在一起，通过功率分流，以实现传递较大的传动比及传动功率的目的。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

同心式永磁齿轮级联传动装置，包括外磁圈总成、调磁环I总成、内磁圈I总成、调磁环II总成、内磁圈II总成、输入总成及输出总成。

所述的外磁圈总成包括壳体、外轭铁A、永磁体D、外轭铁B和永磁体B；所述的壳体的轴向形状为阶梯状，由左段和右段组成，左段的外径和内径分别小于右段的外径和内径，外轭铁A安装在壳体的左段内侧，外轭铁B安装在壳体的右段内侧；所述的外轭铁A的内孔沿轴向开有均匀分布的型槽；所述的永磁体D按极性相异原则镶嵌在外轭铁A的型槽中；所述的外轭铁B的内孔沿轴向开有均匀分布的型槽；所述的永磁体B按极性相异原则镶嵌在外轭铁B的型槽中。

所述的调磁环I总成包括调磁极片A、支撑销A、左端环A和右端环A；所述的调磁极片A安装在永磁体B的内侧；所述的支撑销A为圆柱体，两端开有螺纹，安装在调磁极片A沿圆周方向均匀分布的内孔中；所述的左端环A和右端环A均为环形体，左端环A安装在调磁极片A的左端与壳体内侧的阶梯面之间；右端环A安装在调磁极片A的右端，所述的右端环A的外表面通过键槽与法兰盘固定座配合。

所述的内磁圈I总成包括永磁体C、内轭铁B、心轴A和法兰盘C；所述的内轭铁B安装在调磁极片A的内侧，其外表面沿轴向开有均匀分布的燕尾槽；所述的永磁体C为燕尾结构，按极性相异原则镶嵌在内轭铁B的燕尾槽中；所述的心轴A的外表面与内轭铁B的内孔为过盈配合；所述的法兰盘C为阶梯轴状，开有中心孔，最大外圆所在端面开有通风孔，通过螺钉与心轴A的右端面刚性连接。

所述的调磁环II总成包括调磁极片B、支撑销B、左端环B和右端环B；所述的调磁极片B安装在永磁体D的内侧；所述的支撑销B为圆柱体，两端开有螺纹，安装在调磁极片B沿圆周方向均匀分布的内孔中；所述的左端环B和右端环B均为环形体，分别安装在调磁极片B的左端和右端；所述的左端环B通过螺栓及键与法兰盘A刚性连接；所述的右端环B通过螺栓与心轴A刚性连接。

所述的内磁圈II总成包括永磁体A、内轭铁A及心轴B；所述的内轭铁A安装在调磁极片B的内侧，其外表面沿轴向开有均匀分布的燕尾槽；所述的永磁体A为燕尾结构，按极性相异原则镶嵌在内轭铁A的燕尾槽中；所述的心轴B的外表面与内轭铁A的内孔为过盈配合，其中心孔与动力输出轴的最大外圆过盈配合，最大外圆所在端面处开有环形通风孔。

所述的输入总成包括动力输入轴、左支撑轴承、左端轴承座、输入法兰盘、埋入式轴承B、轴承端盖A及轴承端盖B；所述的动力输入轴为阶梯轴，其左端接动力源，中部由左支撑轴承支撑，右端通过螺栓及键与输入法兰盘刚性连接；所述的左支撑轴承为向心球轴承，轴承外圈安装在左端轴承座的型孔中，轴承内圈安装在动力输入轴的相应外表面处，轴向通过轴承端盖B及动力输入轴的轴肩定位；所述的左端轴承座上开有与左支撑轴承外圈相配的型孔，底面刚性连接在底座上，保证与右端轴承座的型孔同心；所述的输入法兰盘为阶梯状，开有阶梯状中心型孔，其左侧最大端面处开有通风孔，其右端面为止口，通过螺栓及键与壳体刚性连接，左端通过螺栓及键与动力输入轴的右端刚性连接；所述的埋入式轴承B为向心球轴承，其外圈与输入法兰盘的相应型孔相配，其内圈与输出总成中法兰盘A的左端外圆相配；所述的轴承端盖A及轴承端盖B分别对左支撑轴承及埋入式轴承B进行轴向定位。

所述的输出总成包括风罩、法兰盘B、轴流式风扇、右支撑轴承、动力输出轴、右端轴承座、埋入式轴承A、法兰盘A、埋入式轴承C、法兰盘固定座及底座；所述的风罩的形状为喇叭口流线型；所述的法兰盘B为阶梯状，其中心开有阶梯状型孔，最大外圆所在端面开有通风孔，右端型孔与埋入式轴承A的外圆相配，左端最大外圆处通过螺栓和键与调磁环I总成中的右端环A刚性连接；所述的轴流式风扇安装在动力输出轴上，安装位置位于右端轴承座与埋入式轴承A之间；所述的右支撑轴承为向心球轴承，其外圆与右端轴承座的型孔相配，其内圆与动力输出轴的输出端外圆相配；所述的动力输出轴为阶梯轴，其左端外圆与埋入式轴承C的内孔相配，最大外圆处与内磁圈II总成中的心轴B的内孔过盈配合；所述的右端轴承座上开有与右支撑轴承外圆相配的型孔，底面刚性连接在底座上，保证与左端轴承座的型孔同心；所述的埋入式轴承A的外圆与法兰盘B的型孔相配，其内孔与法兰盘C的右端外圆相配；所述的法兰盘A为阶梯状，其中心开有阶梯状型孔，左端型孔与埋入式轴承C的外圆相配，左端外圆与埋入式轴承B的内孔相配，右端最大外圆处通过螺栓及键与调磁环II总成中的左端环B刚性连接，最大外圆所在端面处开有通风孔；所述的埋入式轴承C为向心球轴承，其外圆与法兰盘A的左端型孔相配，其内孔与动力输出轴的左端外圆相配；所述的法兰盘固定座的底部为平面，与底座刚性连接，上部为半圆型，半圆型的底部开有键槽，与调磁环I总成中右端环A的键槽通过键刚性连接，对右端环A起固定作用；所述的底座为平板，用于固定左端轴承座、右端轴承座及法兰盘固定座。

进一步地，所述的壳体的材料为碳素钢；所述的外轭铁A由两面绝缘的硅钢片叠压而成，所述的外轭铁B由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的调磁极片A由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的调磁极片B由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的调磁极片B由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的内轭铁A由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的心轴B材料为碳素钢；所述的内轭铁B由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的心轴A的材料为碳素钢；所述的法兰盘C的材料为碳素钢；所述的风罩由薄铁皮制成；所述的底座的材料为碳素钢。

本实用新型与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点及显著优点：

1、通过本实用新型的工作原理可知：本实用新型的动力传动形式为功率分流，可在较小的结构空间内实现较大的传动比、转速及转矩输出；由于永磁体D、调磁环Ⅱ总成及内磁圈II总成均参与旋转运动，且调磁环II需要克服内磁圈II总成的阻力才能产生所需运动，进而传递更大的功率及传动比。因此本实用新型的功率分流方式与传统的机械齿轮功率分流具有本质上的不同：除与机械齿轮相同的通过机械动力传动支路进行功率分流外，还可通过磁齿轮内部的磁场耦合关系进行再次分流。因此，其结构更加紧凑，所占空间也更小，成本优势也更大。

2、本实用新型通过轴流式风扇将同心式永磁齿轮级联装置所产生的热量带走，即通过空冷方式降低整个装置的温升，既结构紧凑，也利于环保。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构图。

图2为图1中调磁环II总成的结构图。

图3为图2的B-B剖视图。

图4为图1中调磁环I总成的结构图。

图5为图4的A-A剖视图。

图中：1、法兰盘A；2、内轭铁A；3、壳体；4、外轭铁A；5、永磁体A；6、左端环A；7、永磁体B；8、调磁极片A；9、外轭铁B；10、永磁体C；11、内轭铁B；12、右端环A；13、风罩；14、法兰盘B；15、轴流式风扇；16、右支撑轴承；17、动力输出轴；18、右端轴承座；19、埋入式轴承A；20、底座；21、法兰盘C；22、法兰盘固定座；23、心轴A；24、右端环B；25、心轴B；26、调磁极片B；27、永磁体D；28、左端环B；29、埋入式轴承B；30、轴承端盖A；31、轴承端盖B；32、动力输入轴；33、左支撑轴承；34、左端轴承座；35、埋入式轴承C；36、输入法兰盘；37、支撑销A；38、支撑销B。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1-5所示，同心式永磁齿轮级联传动装置，包括外磁圈总成、调磁环I总成、内磁圈I总成、调磁环II总成、内磁圈II总成、输入总成及输出总成。

所述的外磁圈总成包括壳体3、外轭铁A4、永磁体D27、外轭铁B9和永磁体B7；所述的壳体3的轴向形状为阶梯状，由左段和右段组成，左段的外径和内径分别小于右段的外径和内径，外轭铁A4安装在壳体3的左段内侧，外轭铁B9安装在壳体3的右段内侧；所述的外轭铁A4的内孔沿轴向开有均匀分布的型槽；所述的永磁体D27按极性相异原则镶嵌在外轭铁A4的型槽中；所述的外轭铁B9的内孔沿轴向开有均匀分布的型槽；所述的永磁体B7按极性相异原则镶嵌在外轭铁B9的型槽中。

所述的调磁环I总成包括调磁极片A8、支撑销A37、左端环A6和右端环A12；所述的调磁极片A8安装在永磁体B7的内侧；所述的支撑销A37为圆柱体，两端开有螺纹，安装在调磁极片A8沿圆周方向均匀分布的内孔中；所述的左端环A6和右端环A12均为环形体，左端环A6安装在调磁极片A8的左端与壳体3内侧的阶梯面之间；右端环A12安装在调磁极片A8的右端，所述的右端环A12的外表面通过键槽与法兰盘固定座22配合。

所述的内磁圈I总成包括永磁体C10、内轭铁B11、心轴A23和法兰盘C21；所述的内轭铁B11安装在调磁极片A8的内侧，其外表面沿轴向开有均匀分布的燕尾槽；所述的永磁体C10为燕尾结构，按极性相异原则镶嵌在内轭铁B11的燕尾槽中；所述的心轴A23的外表面与内轭铁B11的内孔为过盈配合；所述的法兰盘C21为阶梯轴状，开有中心孔，最大外圆所在端面开有通风孔，通过螺钉与心轴A23的右端面刚性连接。

所述的调磁环II总成包括调磁极片B26、支撑销B38、左端环B28和右端环B24；所述的调磁极片B26安装在永磁体D27的内侧；所述的支撑销B38为圆柱体，两端开有螺纹，安装在调磁极片B26沿圆周方向均匀分布的内孔中；所述的左端环B28和右端环B24均为环形体，分别安装在调磁极片B26的左端和右端；所述的左端环B28通过螺栓及键与法兰盘A1刚性连接；所述的右端环B24通过螺栓与心轴A23刚性连接。

所述的内磁圈II总成包括永磁体A5、内轭铁A2及心轴B25；所述的内轭铁A2安装在调磁极片B26的内侧，其外表面沿轴向开有均匀分布的燕尾槽；所述的永磁体A5为燕尾结构，按极性相异原则镶嵌在内轭铁A2的燕尾槽中；所述的心轴B25的外表面与内轭铁A2的内孔为过盈配合，其中心孔与动力输出轴17的最大外圆过盈配合，最大外圆所在端面处开有环形通风孔。

所述的输入总成包括动力输入轴32、左支撑轴承33、左端轴承座34、输入法兰盘36、埋入式轴承B29、轴承端盖A30及轴承端盖B31；所述的动力输入轴32为阶梯轴，其左端接动力源，中部由左支撑轴承33支撑，右端通过螺栓及键与输入法兰盘36刚性连接；所述的左支撑轴承33为向心球轴承，轴承外圈安装在左端轴承座34的型孔中，轴承内圈安装在动力输入轴32的相应外表面处，轴向通过轴承端盖B31及动力输入轴32的轴肩定位；所述的左端轴承座34上开有与左支撑轴承33外圈相配的型孔，底面刚性连接在底座20上，保证与右端轴承座18的型孔同心；所述的输入法兰盘36为阶梯状，开有阶梯状中心型孔，其左侧最大端面处开有通风孔，其右端面为止口，通过螺栓及键与壳体3刚性连接，左端通过螺栓及键与动力输入轴32的右端刚性连接；所述的埋入式轴承B29为向心球轴承，其外圈与输入法兰盘36的相应型孔相配，其内圈与输出总成中法兰盘A1的左端外圆相配；所述的轴承端盖A30及轴承端盖B31分别对左支撑轴承33及埋入式轴承B29进行轴向定位。

所述的输出总成包括风罩13、法兰盘B14、轴流式风扇15、右支撑轴承16、动力输出轴17、右端轴承座、埋入式轴承A19、法兰盘A1、埋入式轴承C35、法兰盘固定座22及底座20；所述的风罩13的形状为喇叭口流线型；所述的法兰盘B14为阶梯状，其中心开有阶梯状型孔，最大外圆所在端面开有通风孔，右端型孔与埋入式轴承A19的外圆相配，左端最大外圆处通过螺栓和键与调磁环I总成中的右端环A12刚性连接；所述的轴流式风扇15安装在动力输出轴17上，安装位置位于右端轴承座与埋入式轴承A19之间；所述的右支撑轴承16为向心球轴承，其外圆与右端轴承座的型孔相配，其内圆与动力输出轴17的输出端外圆相配；所述的动力输出轴17为阶梯轴，其左端外圆与埋入式轴承C35的内孔相配，最大外圆处与内磁圈II总成中的心轴B25的内孔过盈配合；所述的右端轴承座上开有与右支撑轴承16外圆相配的型孔，底面刚性连接在底座20上，保证与左端轴承座34的型孔同心；所述的埋入式轴承A19的外圆与法兰盘B14的型孔相配，其内孔与法兰盘C21的右端外圆相配；所述的法兰盘A1为阶梯状，其中心开有阶梯状型孔，左端型孔与埋入式轴承C35的外圆相配，左端外圆与埋入式轴承B29的内孔相配，右端最大外圆处通过螺栓及键与调磁环II总成中的左端环B28刚性连接，最大外圆所在端面处开有通风孔；所述的埋入式轴承C35为向心球轴承，其外圆与法兰盘A1的左端型孔相配，其内孔与动力输出轴17的左端外圆相配；所述的法兰盘固定座22的底部为平面，与底座20刚性连接，上部为半圆型，半圆型的底部开有键槽，与调磁环I总成中右端环A12的键槽通过键刚性连接，对右端环A12起固定作用；所述的底座20为平板，用于固定左端轴承座34、右端轴承座18及法兰盘固定座22。

进一步地，所述的壳体3的材料为碳素钢；所述的外轭铁A4由两面绝缘的硅钢片叠压而成，所述的外轭铁B9由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的调磁极片A8由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的调磁极片B26由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的调磁极片B26由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的内轭铁A2由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的心轴B25材料为碳素钢；所述的内轭铁B11由两面绝缘的硅钢片叠压而成；所述的心轴A23的材料为碳素钢；所述的法兰盘C21的材料为碳素钢；所述的风罩13由薄铁皮制成；所述的底座20的材料为碳素钢。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型将两个单极同心式永磁齿轮级联为一体的同心式永磁齿轮级联传动装置，包括外磁圈总成、调磁环I总成、内磁圈I总成、调磁环II总成、内磁圈II总成、输入总成及输出总成等。其中外磁圈总成与调磁环I总成及调磁环II总成之间均存在一层均匀气隙；调磁环I总成与内磁圈I总成之间存在一层均匀气隙；调磁环II总成与内磁圈II总成之间也存在一层均匀气隙。

动力源经动力输入轴32将动力(转速及转矩)传递给输入法兰盘36，进而通过壳体3使永磁体B7及永磁体D27产生旋转运动并形成旋转磁场；其中，永磁体B7产生的旋转磁场经调磁环I总成中的调磁极片A8调制后，形成能与内磁圈I总成中的永磁体C10相匹配的旋转磁场，使内磁圈I总成产生旋转运动；由于调磁环II总成与内磁圈I总成通过螺栓刚性连接，因此调磁环II总成也产生与内磁圈I总成大小及方向均相同的旋转速度；永磁体D27产生的旋转磁场经调磁环II总成中的调磁极片B26调制后形成能与内磁圈II总成中的永磁体A5相匹配的旋转磁场，使内磁圈II总成产生旋转运动，通过输出总成中的动力输出轴17将动力输出。

轴流式风扇15固连接在动力输出轴17的外圆表面，产生与动力输出轴17相同的旋转速度，可将空气流从输入法兰盘36一侧输入，然后使空气流通过输入法兰盘36、法兰盘A1、心轴B25、法兰盘C21及法兰盘B14的通风孔并经风罩13流出，将本实用新型的内部热量带走。

若设永磁体D27的磁极对数为a₁，所对应的转速为ω_a1；永磁体B7的磁极对数为a₂，所对应的转速为ω_a2，且ω_a1＝ω_a2；调磁极片B26的极块数为b₁，所对应的转速为ω_b1，调磁极片A8的极块数为b2，所对应的转速为ω_b2；永磁体A5的磁极对数为c₁，所对应的转速为ω_c1；永磁体C10的磁极对数为c₂，所对应的转速为ω_c2，且ω_b1＝ω_c2；则有：

b₁＝a₁+c₁

b₂＝a₂+c₂

上式中“-”表示ω_c1与ω_a1的旋转方向相反。

若设a₁＝17、b₁＝21、c₁＝4、a₂＝27、b₂＝31、c₂＝4、传动比为i，则：

约为单极同心式永磁齿轮的8倍左右。

本实用新型不局限于本实施例，任何在本实用新型披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本实用新型的保护范围。