一种无形轮齿啮合动力的传动机构及升降机构的制作方法

本实用新型实施例涉及齿轮传动技术领域，具体涉及一种无形轮齿啮合动力的传动机构及升降机构。

背景技术：

齿轮传动是利用机械方式传递动力的重要方式，齿轮传动是靠齿与齿的啮合进行工作的，轮齿是齿轮直接参与工作的部分，啮合传动瞬时传动比恒定，工作平稳性较高，传递功率范围大，承载能力高，但现行的齿轮在传动过程中啮合齿面不可避免地因摩擦等因素失效，齿轮的失效形式主要有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形等。轮齿失效是影响齿轮效能和寿命的主要因素之一，对于齿轮系统，轮齿的失效会破坏齿面形状，造成传动不平稳，严重时甚至会断裂，造成重大事故其危害性很大。

机械齿轮传动技术虽然优点很多，但基本形式没有变化，始终是依靠机械齿轮主副两轮齿的啮合进行传动，这就给齿轮传动带来了一些不可消除的问题，如机械疲劳、摩擦损耗、震动噪音、油污染等。尽管现有技术极大的减小了这些影响，但以上问题依旧无法根除，导致使用维护极其繁琐，特别在一些特殊领域更为突出。现有技术中有一种利用磁力同级排斥特性做的齿轮传动系统，他的技术点在于两组齿轮的轮齿啮合面上分布同级磁铁，靠磁铁同级排斥特性达到齿轮的啮合面无接触的目的，进而减少摩擦降低损耗。该技术虽能减少摩擦损耗，但最终是靠两组齿轮的轮齿相交完成动力传动，即两组齿轮在纵向面始终需靠轮齿重合才能完成动力传递，无法实现真正意义上的无齿传递，充其量应该叫轮齿啮合面无接触动力传递系统。

传统电梯是以曳引机为动力作用于钢丝绳沿刚性轨道垂直牵引来完成升降动作的，而钢丝绳理论上存在断裂因素，且在垂直井道内只能有一台轿厢作升降运行，也不能作横向或斜向移动，这样的方式在高层或超高层楼房中使用效率极为低下。目前广泛应用的电梯方式多为曳引式，有绳、有机房、单井道、单轿厢运行特点，也有直线电机驱动电梯不需要机房，但造价太高，技术不成熟，运用较少，还有少量旋转方式的，但其运行速度和楼层高度受限。

如何设计一种轮齿传动系统和升降机构以克服上述缺陷是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为此，本实用新型实施例提供一种无形轮齿啮合动力的传动机构及升降机构，以解决现有齿轮传动系统因长期摩擦发生失效、现有升降系统存在断裂风险的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

根据本实用新型实施例的第一方面，本实用新型实施例提供一种无形轮齿啮合动力的传动机构，该传动机构包括可旋转的主动运动机构、从动运动机构、第一磁铁组和第二磁铁组，所述第一磁铁组包括多个第一磁铁，所述第二磁铁组包括多个第二磁铁，所述主动运动机构和从动运动机构相间隔设置，多个所述第一磁铁相间隔设置于所述主动运动机构外侧，多个所述第二磁铁相间隔设置于所述从动运动机构的靠近所述主动运动机构上的第一磁铁的一侧，多个所述第一磁铁伴随所述主动运动机构在旋转的过程中以同性相斥作用力推动多个所述第二磁铁运动以带动所述从动运动机构或主动运动机构运动。

进一步地，所述传动机构为旋转传动机构，所述主动运动机构、从动运动机构分别为主动轮式圆柱、从动轮式圆柱；所述主动轮式圆柱和从动轮式圆柱沿轴向平行且二者之间设置有间隙，多个所述第一磁铁沿周向等间隔地设置于所述主动轮式圆柱的柱面上，所有所述第一磁铁远离所述主动轮式圆柱柱面圆心的一极的极性相同，多个所述第二磁铁在所述从动轮式圆柱的排列方式与多个所述第一磁铁在所述主动轮式圆柱的排列方式相同，且所述第二磁铁远离所述从动轮式圆柱柱面圆心的一极与所述第一磁铁远离所述主动轮式圆柱柱面圆心的一极的极性相同。

进一步地，所述第一磁铁和第二磁铁均为条形磁铁或u形磁铁，每个条形磁铁沿圆柱的径向延伸。

进一步地，每相邻的两个所述第一磁铁与所述主动轮式圆柱柱面圆心之间连线的夹角为不大于60°。

进一步地，所述传动机构为平移传动机构，所述主动运动机构、从动运动机构分别为主动轮式圆柱、导轨，所述主动轮式圆柱的轴向和导轨的长度方向垂直，所述导轨设置于所述主动轮式圆柱的一侧且二者之间设置有间隙，多个所述第一磁铁等间隔地设置于所述主动轮式圆柱的柱面上，所有所述第一磁铁远离所述主动轮式圆柱柱面圆心的一极的极性相同，多个所述第二磁铁沿长度方向平行并相间隔设置于所述导轨上，且多个所述第二磁铁靠近所述主动轮式圆柱的一极的极性相同且与所述第一磁铁远离所述主动轮式圆柱柱面圆心的一极的极性相同。

进一步地，相邻的两个所述第一磁铁的远离所述主动轮式圆柱柱面圆心的一极之间的直线间距与两个相邻的所述第二磁铁之间的间距相等。

根据本实用新型实施例的第二方面，本实用新型实施例提供一种无形轮齿啮合动力的升降机构，该升降机构上述的传动机构以及轿厢，其特征在于，所述主动轮式圆柱与所述轿厢的侧面相连，且主动轮式圆柱轴向沿水平方向设置，所述导轨沿竖直方向设置于所述轿厢外侧的墙面上。

进一步地，所述升降机构包括多组所述传动机构。

进一步地，所述第一磁铁和第二磁铁各自为稀土永磁材料磁铁或高能电磁线圈磁铁。

本实用新型实施例具有如下优点：

本实用新型实施例的无形轮齿啮合动力的传动机构无接触完成动力传动，不会因摩擦损失而降低机械能损耗；圆形(或平面)表面，无需加工轮齿，使加工成本与难度降低；传动为无接触式，纵向面无需任何相交或啮合物理轮齿，本齿轮的轮齿结构为非物理形状的磁力线结构构成的无形齿轮动力传递系统，无需润滑接触面使保养简易，基本没有噪音产生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1、图4和图5为本实用新型实施例1、2、3、4提供的一种无形轮齿啮合动力的传动机构的结构示意图；

图2、图6-9为本实用新型实施例1、5、6提供的一种无形轮齿啮合动力的传动机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例7、8提供的一种无形轮齿啮合动力的升降机构的结构示意图。

图中：

1第一磁铁2第二磁铁11主动轮式圆柱

13导轨14固定支架15固定物

16从动轮式圆柱100轿厢

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种无形轮齿啮合动力的传动机构，如图1-2、图4-图7所示，该传动机构包括可旋转的主动运动机构、从动运动机构、第一磁铁组和第二磁铁组，所述第一磁铁组包括多个第一磁铁1，所述第二磁铁组包括多个第二磁铁2，所述主动运动机构和从动运动机构相间隔设置，多个所述第一磁铁1相间隔设置于所述主动运动机构外侧，多个所述第二磁铁2相间隔设置于所述从动运动机构的靠近所述主动运动机构上的第一磁铁1的一侧，多个所述第一磁铁1伴随所述主动运动机构在旋转的过程中以同性相斥作用力推动多个所述第二磁铁2运动以带动所述从动运动机构或主动运动机构运动。

本实施例的无形轮齿啮合动力的传动机构不需要轮齿之间直接接触的相互啮合，主动运动机构和从动运动机构通过多个第一磁铁1和多个第二磁铁2之间的磁性斥力即可实现传动过程，避免了轮齿之间直接接触而发生摩擦，有效防止轮齿间在啮合传动过程中因为长期摩擦而发生失效，具有更长的使用寿命。

实施例2

如实施例1所述的传动机构，如图1、图4、图5所示，所述传动机构为旋转传动机构，所述主动运动机构、从动运动机构分别为主动轮式圆柱11、从动轮式圆柱16；所述主动轮式圆柱11和从动轮式圆柱16沿轴向平行且二者之间设置有间隙，多个所述第一磁铁1沿周向等间隔地设置于所述主动轮式圆柱11的柱面上，所有所述第一磁铁1远离所述主动轮式圆柱11柱面圆心的一极的极性相同，多个所述第二磁铁2在所述从动轮式圆柱16的排列方式与多个所述第一磁铁1在所述主动轮式圆柱11的排列方式相同，且所述第二磁铁2远离所述从动轮式圆柱16柱面圆心的一极与所述第一磁铁1远离所述主动轮式圆柱11柱面圆心的一极的极性相同。

当没有外力作用时，主动轮式圆柱11和从动轮式圆柱16因为第一磁铁1和第二磁铁2间的同性斥力而相互排斥错开，主动轮式圆柱11在外力作用下发生位移(比如逆时针转动)时，主动轮式圆柱11上的多个第一磁铁1发生转动，距离从动轮式圆柱16最近的第一磁铁1在逐步靠近从动轮式圆柱16上第二磁铁2的过程中，第一磁铁1给第二磁铁2同性磁铁间的排斥力，使得从动轮式圆柱16发生旋转运动(顺时针)，类似地，依次转动至靠近从动轮式圆柱16的多个第一磁铁1依次与从动轮式圆柱16上的第二磁铁2发生同性磁铁间的斥力，形成了“推”的作用力，同时，第二磁铁2也会给第一磁铁1同性磁铁间的斥力，这样，主动轮式圆柱11不断推动从动轮式圆柱16转动，二者之间不用发生直接接触即可实现动力传动；第一磁铁1和第二磁铁2在运动过程中逐步相遇时因同级性排斥的原因而相互错开，形成理论上的啮合无形轮齿，从而主动轮式圆柱11的旋转运动带动从动轮式圆柱16的旋转运动，实现旋转运动的动力传输，无需物理上的接触。

本实施例中，圆柱根据长径比的不同，可以分为常规圆盘(见图1)或圆轴(见图4和图5)，磁铁可以排列在圆盘的周圆上，也可以周向多排排列在圆轴上，安装在圆轴上的多排磁铁增加了第一磁铁和第二磁铁磁力线的接触面积。

实施例3

如实施例2所述的传动机构，如图1、图4-7所示，所述第一磁铁1和第二磁铁2均为条形磁铁或u形磁铁，为条形磁铁时，每个条形磁铁沿圆柱的径向延伸。当第一磁铁1和第二磁铁2为u形磁铁时，u型磁铁沿轴周向分布，u型磁铁的两极于轴心向外并平行于轴心，且两圆轴切点处主从动轮磁极相同，沿轴向相邻的磁极极性相反，u型磁铁的优点在于能充分利用磁铁的两极，最大限度的利用磁铁资源。这样，条形磁铁或u形磁铁的第一磁铁1和第二磁铁2分别在主动轮式圆柱11和从动轮式圆柱16形成完全相同的、规律性的同性磁极的排列方式，主动轮式圆柱11和从动轮式圆柱16之间能形成稳固的动力传动系统。

实施例4

如实施例2所述的传动机构，如图1所示，每相邻的两个所述第一磁铁1与所述主动轮式圆柱11柱面圆心之间连线的夹角为不大于60°。且每相邻的两个第一磁铁1与所述主动轮式圆柱11柱面圆心之间连线的夹角相等，这样的排列密度使得主动轮式圆柱11和从动轮式圆柱16能够很好地实现传动。

实施例5

如实施例1所述的传动机构，如图2、图6-9所示，所述传动机构为平移传动机构，所述主动运动机构、从动运动机构分别为主动轮式圆柱11、导轨13，所述主动轮式圆柱11的轴向和导轨13的长度方向垂直，所述导轨13设置于所述主动轮式圆柱11的一侧且二者之间设置有间隙，多个所述第一磁铁1等间隔地设置于所述主动轮式圆柱11的柱面上，所有所述第一磁铁1远离所述主动轮式圆柱11柱面圆心的一极的极性相同，多个所述第二磁铁2沿长度方向平行并相间隔设置于所述导轨13上，且多个所述第二磁铁2靠近所述主动轮式圆柱11的一极的极性相同且与所述第一磁铁1远离所述主动轮式圆柱11柱面圆心的一极的极性相同。

当没有外力作用时，主动轮式圆柱11的第一磁铁1和导轨13的第二磁铁2间因同极性排斥作用力而排斥错开，当主动轮式圆柱11在外力作用下产生旋转位移，主动轮式圆柱11和导轨13发生错位，此时，主动轮式圆柱11的第一磁铁1和导轨13的第二磁铁2间的同极磁极相互排斥形成了“推”的作用力，从而主动轮式圆柱11的旋转运动使得导轨13产生直线位移(见图8)或者主动轮式圆柱11的旋转运动使得主动轮式圆柱11沿导轨13产生直线位移(见图9)，实现无接触带动的负载运动，且是旋转运动传输给直线运动的平移传动。主动轮式圆柱11上的第一磁铁1随圆柱结构作旋转运动时和导轨13上的第二磁铁2在运动中逐步相遇时，因同级性排斥的原理而相互错开，形成理论上的轮齿啮合即无形轮齿啮合，从而主动轮式圆柱11在旋转驱动力作用下在导轨13上实现平移运动，且主动轮式圆柱11和导轨13无需物理上的接触，最大限度避免了轮齿失效的问题。

图8中，主动轮式圆柱11通过固定支架14固定在墙面等固定物15上，主动轮式圆柱11的旋转运动使得导轨13产生直线位移；而图9中，轨道13固定在墙面等固定物15上，主动轮式圆柱11的旋转运动使得主动轮式圆柱11沿导轨13产生直线位移。

本实施例中，圆柱根据长径比的不同，可以分为常规圆盘(见图2)或圆轴(见图6和图7)，磁铁可以排列在圆盘的周圆上，也可以周向多排排列在圆轴上，安装在圆轴上的多排磁铁增加了第一磁铁和第二磁铁磁力线的接触面积。

实施例6

如实施例5所述的传动机构，如图2所示，相邻的两个所述第一磁铁1的远离所述主动轮式圆柱11柱面圆心的一极之间的直线间距与两个相邻的所述第二磁铁2之间的间距相等。进而，第一磁铁1与第二磁铁2之间能够更好地实现同性相斥的动力传输。

实施例7

本实施例提供一种无形轮齿啮合动力的升降机构，如图3所示，该升降机构包括实施例5或6所述的传动机构以及轿厢100，所述主动轮式圆柱11与所述轿厢100的侧面相连，且主动轮式圆柱11轴向沿水平方向设置，所述导轨13沿竖直方向设置于所述轿厢100外侧的墙面上。

当没有外力作用时，主动轮式圆柱11和导轨13上相对的第一磁铁1与第二磁铁2同极性相互排斥错开，当主动轮式圆柱11在外力作用下产生旋转位移时，第一磁铁1和第二磁铁2磁极发生错位，此时主动轮式圆柱11和导轨13上的磁极因同极磁极相互排斥形成了“推”的作用力，从而主动轮式圆柱11相对导轨13产生位移，实现无接触带动轿厢100作升降运动，主动轮式圆柱11和导轨13无需物理上的接触，实现无形轮齿啮合，并实现轿厢100无需曳引绳装置便能作升降运动的功能。

实施例8

如实施例7所述的升降机构，如图3所示，所述升降机构包括多组所述传动机构。这样可以更好地带动轿厢100实现上下运动。本实施例升降结构可以借助简单中间转换结构把电动能转变成直线运动，与传统的曳引方式相比，具有噪音低、零磨损、无接触、结构简单、速度快、精度高、易于控制等方面的优点。更重要的是它可以在2个或2个以上井道内实现多轿厢循环运行，并使轿厢轻松实现横向或变轨运动成为可能，运行效率将大大提高。

实施例9

如实施例7所述的升降机构，所述第一磁铁1和第二磁铁2各自为稀土永磁材料磁铁或高能电磁线圈磁铁。这样，第一磁铁1和第二磁铁2之间能够很好地形成同性斥力，以实现动力传动。

本实用新型实施例的无形轮齿啮合动力的传动机构无接触完成动力传动，不会因摩擦损失而降低机械能损耗；圆形(或平面)表面，无需加工轮齿，使加工成本与难度降低；传动为无接触式，纵向面无需任何相交或啮合物理轮齿，无需润滑接触面使保养简易，基本没有噪音产生；具有扭矩过载保护特性，一般传统接触式耦合齿轮在扭矩大于安全上限时，会产生崩齿现象，将永久破坏齿轮并产生严重后果，本实用新型的无形轮齿齿轮在扭矩过载时将会产生失步现象，使磁极转动至下一个对应的磁齿并啮合，继续恢复机械传动，以达到过载保护功能。

本实用新型实施例升降机构无需机房，无需对重和钢丝绳，可在2个井道内运行2台以上的轿厢，且可实现多轿厢循环运行，或者三井道以上实现多轿厢运行和变轨运动以及横移运动，大大降低超高层建筑电梯井道的面积，简化复杂的辅助设备与机构，解决传统电梯检修不方便的弊端。从应用角度看，多轿厢运行，高效率、低噪音也是技术发展趋势。无形轮齿啮合传动升降机构驱动的无绳电梯无论在主体结构、驱动形式、控制理念上都具有开创性、新颖性和前瞻性。具有结构简单，运行效率高，节约空间，低噪音等优点。无形轮齿啮合传动升降机构驱动的无绳电梯应该是高层电梯未来发展趋势。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。