双磁轮无反向间隙永磁非接触前进驱动装置的制作方法

本实用新型涉及的是双磁轮无反向间隙永磁非接触前进驱动装置，属于机电一体化技术领域。

背景技术：

由于齿轮齿条机构传动比大，机械效率高，刚度也比较好，而且制造方便，价格低，所以在行程较大的大型机床上得到广泛应用，传统的的双齿轮齿条式传动有摩擦，油污，磨损，发热，噪声等缺点，不适用于无尘，恒温，无噪声等工作空间。并且无法改变齿轮齿条的接触力，磁悬浮技术已被广泛的应用于社会的各个领域，并且具有可以在无尘，恒温，无噪声等工作空间工作的优点。现有的传动装置中已有磁轮齿条传动，但是现有的磁轮齿条结构存在不能完全消除传动链中的间隙的问题，不能满足要求。本实用新型能有效地消除磁轮齿条之间的反向间隙,并能较好地调整磁轮和导轨之间驱动力的大小。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型提供双磁轮无反向间隙永磁非接触前进驱动装置，其目的是解决传统双齿轮齿条不能改变接触力，摩擦损耗，寿命低等缺点。并且解决现有的磁轮齿条结构传动链中的反向间隙的问题。

技术方案：本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

双磁轮无反向间隙永磁非接触前进驱动装置，其特征在于：该装置包括伺服电机、传动单元、驱动轮和铁质导轨；驱动轮通过传动单元与伺服电机相连为一体，驱动轮圆周表面均匀镶嵌有永磁块，铁质导轨设置在驱动轮上方且与驱动轮不接触，铁质导轨为凸齿径向截面呈圆弧状且不带有永磁铁的铁质齿条部件；驱动轮静止时最上方的永磁块与铁质导轨的凸齿位置成一角度，使导轨在水平位置保持平衡，消除驱动轮与圆弧状凸齿的铁制导轨之间的反向间隙，且通过改变伺服电机的位置或调节驱动轮凸齿与铁制导轨凸齿之间的角度α或改变驱动轮与导轨的相对位置，在一定范围内可以随意调节驱动力阈值。

导轨凸齿为圆弧形，其凹槽槽宽与凸齿齿宽相同，而导轨宽度与正下方的驱动轮等宽；驱动轮为两个，驱动轮静止时最上方的永磁块与各自所对应的铁质导轨的凸齿成一定偏转角度α，但两个驱动轮的偏转角度方向相反，两驱动轮上的永磁铁为圆柱状结构，该圆柱状结构镶嵌在驱动轮圆周使，驱动轮外沿形成凸齿和凹槽结构，圆柱状结构对铁制导轨凸齿的吸引力相同，（由于两磁轮与对应铁质导轨相近的的凸齿所成的角度相同，所以两磁轮凸齿与对应凸齿的吸引力大小相等，方向相反，可以使其在水平方向受力平衡）并使其在水平方向受力平衡。

驱动轮材料为不导磁铝制合金，在驱动轮外圆周表面均匀相间布置凹槽，在槽内镶嵌圆柱形永磁铁。

铁质导轨的齿间距与驱动轮槽间距相等。

圆柱形永磁铁为钕铁硼材料的永磁铁，该圆柱形永磁铁在直径方向上对半磁化，一半为N极，一半为S极，所有永磁铁的磁极方向相同。

双磁轮与导轨之间有一定间隙，并且双磁轮的旋转方向相同，可以确保磁轮与导轨无反向间隙。

优点及效果：本实用新型提供双磁轮无反向间隙永磁非接触前进驱动装置，永磁铁均匀镶嵌在驱动轮凹槽内，驱动轮经传动单元与伺服电机连接，驱动轮上方为一呈圆弧状凸齿的固定铁制导轨，其中导轨齿间距与驱动轮槽间距相同，并且两驱动轮上的永磁铁与对应的导轨凸齿分别偏转一定角度，但偏转角度方向相反，两驱动轮上的永磁铁凸齿对铁制导轨凸齿的吸引力相同，使导轨在水平方向受力平衡。当电机带动驱动轮转动时，永磁铁与导轨凸齿相互吸引，产生向前的驱动力。由于导轨固定，驱动装置将会带动所在系统做直线运动，通过控制伺服电机旋转速度及转向可控制系统的运动速度及方向。通过调整伺服电机的位置或调节磁齿轮凸齿与导轨凸齿之间的角度可以在一定范围内调节磁轮与导轨之间驱动力阈值。本实用新型通过优化驱动轮及导轨结构，可提高装置的驱动特性，与以往的类似实用新型相比较由于本实用新型的导轨上无需镶嵌永磁铁，能有效降低生产成本，能完全消除传动链中的间隙，并能消除导轨吸附磁性杂物的弊端，提高系统运行安全性。虽然驱动力相对较小，但作为低阻力状态下的驱动技术是安全可靠且可行的。

本实用新型通过提出新型驱动实现方法及相应装置结构，提高驱动效率，能完全消除传动链中的间隙，降低了运营成本且节能环保，尤其长距离输送时，由于导轨为铁质部件不含有永磁铁部分，低成本的优点愈实用新型显。同时为无尘车间输送系统驱动方式提供了新的方案。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的结构立体图；

图3为与本申请对比的背景技术的参数图；

图4为本实用新型的参数图。

具体实施方式：下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

双磁轮无反向间隙永磁非接触前进驱动装置，该装置包括伺服电机5、传动单元4、驱动轮2和铁质导轨1；驱动轮通过传动单元与伺服电机相连为一体，驱动轮圆周表面均匀镶嵌有永磁块3，铁质导轨1设置在驱动轮2上方且与驱动轮2不接触，使两者在不吸合的情况下，产生最大的驱动力。铁质导轨1为凸齿径向截面呈圆弧状且不带有永磁铁的铁质齿条部件；驱动轮2静止时最上方的永磁块3与铁质导轨1的凸齿位置成一偏转角度α，该角度是这样形成的，从离最上方的永磁块3最近的铁质导轨1的凸齿的中心引一条垂直线至驱动轮2的轴线所在平面形成交点一，然后从该交点一引一斜线至驱动轮2最上方的永磁块3的中心，这条斜线与垂直线之间的夹角就是偏转角度α，这个角度使导轨在水平位置保持平衡，消除驱动轮2与圆弧状凸齿的铁制导轨1之间的反向间隙，且通过改变伺服电机5的位置或调节驱动轮2凸齿与铁制导轨1凸齿之间的角度α或改变驱动轮2与导轨1的相对位置L1和L2，在一定范围内可以随意调节驱动力阈值。（由于磁轮对铁质导轨的吸引力大小随磁轮与铁质导轨间气隙的变化而变化。）所谓改变相对位置L1和L2就是移动图1中所示的L1和L2所示的距离。

导轨凸齿为圆弧形，其凸齿之间形成的凹槽槽宽与凸齿齿宽相同，而导轨宽度与正下方的驱动轮等宽（也可以叫厚度，就是驱动轮轴向厚度，也是图1中垂直于纸面的方向的厚度）；如果导轨宽度比驱动轮宽度大，所需要的驱动力会比等宽的小，如果导轨宽度比驱动轮小，所需要的驱动力与等宽的相同，所以等宽，驱动轮为两个，驱动轮静止时最上方的永磁块与各自所对应的铁质导轨1的凸齿成一定偏转角度α，但两个驱动轮的偏转角度方向相反，两驱动轮2上的永磁铁为圆柱状结构，该圆柱状结构镶嵌在驱动轮2圆周使，驱动轮2外沿形成凸齿和凹槽结构，圆柱状结构对铁制导轨1凸齿的吸引力相同，由于两驱动轮与对应铁质导轨相近的的凸齿所成的角度相同，所以两磁轮凸齿与对应凸齿的吸引力大小相等，方向相反，可以使其在水平方向受力平衡。

驱动轮材料为不导磁铝制合金，在驱动轮外圆周表面均匀相间布置凹槽，在槽内镶嵌圆柱形永磁铁。

质导轨1的齿间距与驱动轮槽间距相等。

驱动轮2上的永磁块3与铁质导轨1的凸齿成一定的角度α。目的可以消除消除驱动轮2与圆弧状凸齿的铁制导轨1之间的反向间隙，且通过改变伺服电机5的位置L1和L2或驱动轮2上的永磁块3与铁质导轨1的凸齿的角度α，在一定范围内可以随意调节驱动力阈值。

对比图3铁质导轨1水平方向所受到的驱动力和图4中铁质导轨1水平方向所受到的驱动力可证明双磁轮无反向间隙永磁非接触前进驱动装置可以消除驱动轮2与圆弧状凸齿的铁制导轨1之间的反向间隙。图3中的水平力为0证明有反向间隙，而图4水平力不为零则无反向间隙。

圆柱形永磁铁为钕铁硼材料的永磁铁，该圆柱形永磁铁在直径方向上对半磁化，一半为N极，一半为S极，如图所示，所有永磁铁的磁极方向相同。

双磁轮与导轨之间有一定间隙，并且双磁轮的旋转方向相同，可以确保磁轮与导轨无反向间隙。

本实用新型中的驱动轮经传动轴与伺服电机5直连或通过联轴器及轴承座连接，此方式用于驱动力较大或是刚度要求高的场合。

驱动轮与导轨在垂直方向留有一定的间隙，通过磁铁与导轨凸齿的相互吸引提供牵引力。由于驱动轮与导轨无接触，故该装置具有较长的使用寿命。

本实用新型的永磁非接触驱动装置可用于永磁悬浮无尘传送系统。图中，导轨1为导磁材料，是固定的在运行路径上方的，可按实际需求进行轨道铺设。导轨的凸齿圆弧，其凹槽槽宽与凸齿齿宽相同，而导轨宽度与正下方的驱动轮等宽。驱动轮由非磁性铝合金材料制造，由伺服电机带动传动轴进行旋转，在驱动轮的外圆周表面等间距镶嵌有永磁铁，其间距与上方导轨齿宽相同，且永磁铁与导轨凸齿对应。驱动轮与导轨间存在一定的间隙，避免二者的接触。当伺服电机带动驱动轮旋转时，通过永磁铁组与导轨间的吸引力实现驱动。由于导轨固定，驱动装置将会带动所在系统做直线运动，通过控制伺服电机旋转速度及转向可进一步控制系统的运动速度及方向。当然也可以反过来执行，即使驱动装置固定，导轨移动。

本实用新型基于直线驱动原理，维护方便，结构简单，环保节能，低成本。