本发明属于机械动力传动领域，涉及一种适用于非接触式永磁力齿轮传动结构，特别是用于不同轴线的齿轮传动结构。
背景技术：
工业应用中，很多需要传动变速或者换向的场合，一般都是采用常用的齿轮进行变速或者换向传动，这类常规的齿轮传动装置虽然结构简单，但由于其需要接触传动，导致一是需要外加润滑剂改善其磨损，二是工作时的冲击噪音等问题，同时还存在磨损和破损等需要定期维护等问题，在一些需要高真空、高洁净、高可靠性的环境中还不适合使用。
相较而言，磁传动是通过强磁体磁场来传递动力的一种非接触式传动装置，不存在噪声、震动、摩擦损耗以及润滑等问题，而且能够实现输入与输出之间的物理隔离。在机械传动的主要指标中，转矩传递能力一直是磁传动机构的重要性能指标，长期以来，传动方式的基本结构、永磁材料性能及结构的限制，导致磁传动的转矩相对较低。近年来，随着高性能钕铁硼永磁材料的出现，为了能够实现磁传动转矩传递能力的突破，有关磁传动新型结构的探索再次成为国内外学者的研究热点，并且在同轴线磁传动方面已经取得了较大的突破，并在各领域上获得广泛的应用。但是，在不同轴线的磁齿轮传动方面，目前采用几乎都是由多块具有径向磁场磁块组成的磁力齿轮，依靠磁力齿轮外圆表面径向磁场的磁力线耦合进行传动，由于进行传动的两个圆形磁齿轮之间磁力线耦合的区间很小，因而能传递的扭矩自然不可能太大。因此，研究开发一种新型不同轴的磁力齿轮传动结构、特别是可应用在工业传动上具有较大扭矩和高速传动的场合上具有重要的理论意义和实用工程价值。
技术实现要素：
技术问题：本发明针对传统磁力齿轮采用两个齿轮外圆径向磁力线耦合区间太小而存在导致传递扭矩小的缺点，提供了一种具有较高传动扭矩、可高速运转、同时保留传统磁力齿轮其它特点的磁力齿轮传动结构。
技术方案：本发明的一种磁力齿轮传动结构，由一对基本结构相同的磁力齿轮组成，其基本结构在于磁力齿轮本身由多种功能材料组合而成，所述磁力齿轮的内园基体部分为非磁性材料制成，所述磁力齿轮的次外圆部分为均匀排布的多块强永磁材料，其全部永磁材料的磁力线均为轴向，但排布的每一块永磁材料与其相邻另一块永磁材料的磁场方向正好相反，所述磁力齿轮的外圆部分为高强度材料制成的保护套。
工作时，所述磁力齿轮的主动轮与被动轮进行传动时，主动轮的侧面与被动轮的侧面靠近但不接触，所述的两个磁力齿轮在其靠近的侧面形成一定区间的磁力耦合区，通过较大的磁力耦合区间实现所述增大磁力齿轮传动扭矩的目的。
在本发明的使用基本方案中，以平行轴齿轮传动机构为例：由两个基本结构相同的磁力齿轮组成一个传动单元，其中主动轮与被动轮的侧面尽量靠近但不接触。工作时，当外力带主动轮旋转时，通过主动轮次外圆侧面均匀分布永磁体的轴向磁力线，与被动轮次外圆侧面均匀分布永磁体的轴向磁力线耦合作用，推动被动轮旋转，实现了两个磁力齿轮在不直接接触的情况下传动扭矩的目的。
在具体传动应用方面，其基本结构为一个主动轮与一个被动轮组成一个传动单元，由于传动时仅通过磁力齿轮的一边的侧面的磁力耦合区进行工作，另一边侧面磁力被浪费了，为了提高磁力齿轮的传动扭矩，有必要在主动轮轴或者被动轮轴上再加一个同样规格结构的磁力齿轮，制成夹心结构，这样虽然增加了一些成本，但理论上这种二加一的磁力齿轮结构，可以在现有基础上提高一倍的传动扭矩。
其中、为了进一步提高磁力齿轮的传动扭矩，可以在两个磁力齿轮传动轴的相应位置串联一个或多个同规格同结构的磁力齿轮，可大幅提高传动扭矩；
其中、本发明的磁力齿轮结构，是通过齿轮的侧面永磁体的轴向磁力线与另一齿轮的侧面永磁体的轴向磁力线耦合作用来传递扭矩的，在磁力齿轮的外圆套上高强度材料做的保护圈，可以保护其次外圈的永磁体在磁力齿轮的高速运转不会抛出或者破裂；
其中、每个磁力齿轮内永磁体的数量为偶数；
其中、当一对磁力齿轮组成变速齿轮组时，变速比与两个磁力齿轮的直径和永磁体的数量都有一定的关系；
其中、当磁力齿轮用夹心结构，即二加一的磁力齿轮结构时，其中单磁力齿轮可以做厚一点，而双磁力齿轮可以做的薄一些。
其中、可形成外啮合式，内啮合式的不同轴传动，直线式传动或者垂直动或其它夹角的不同轴传动。
本发明的有益效果在于：由于采用了加大强磁体磁力线耦合区，提高了磁体磁场的利用率，使主动轮与被动轮在传动过程中可通过更多磁力线耦合来实现。这种动力传动方式，远大于传统磁力传动齿轮仅通过轮体外圆表面磁力线耦合的传动方式。极大的提高了磁体磁场的利用率，并且主动件与被动件轮齿在传动可以实现在不接触的情况下，实现近似于直接机械接触的传动扭矩，并且同时具有无摩擦、无磨损、传动效率高，长期工作可靠等优点，有希望在食品、医药、真空或无尘等环境中获得应用。
附图说明
本发明的其他特征、细节和优点将在阅读下面以图解方式并且参照附图给出的描述时更清楚地显露出来。
附图1为本发明一种磁力齿轮传动结构的基本结构。
附图2为本发明一种磁力齿轮传动结构的工作示意图。
附图3为本发明一种磁力齿轮传动结构二加一的工作示意图。
附图4为本发明一种磁力齿轮传动结构用于行星齿轮传动的示意图。
其中，1-磁力齿轮的转轴，2-非磁性材料制成的磁力齿轮内园基体，3-沿内园基体均匀排布的永磁体，4-磁力齿轮的外圆部分为高强度材料制成的保护套。5-a磁力齿轮，6-b磁力齿轮。7-c磁力齿轮轴，8-d磁力齿轮轴，9-安装在7轴上的c磁力齿轮，10-c磁力齿轮非磁性材料的内园基体，11-c磁力齿轮次外圆上均布的永磁体，12-c磁力齿轮外圆上的高强度材料制作的保护套，13-安装在8轴上一侧的d1磁力齿轮，14-安装在8轴上另一侧的d2磁力齿轮，15-d2磁力齿轮非磁性材料制成的内园基体，16-d2磁力齿轮次外圆上均布的永磁体，17-d2磁力齿轮外圆上的高强度材料制作的保护套。18-磁力齿轮行星变速器的外壳，19-安装在外壳内的均布永磁体，20-磁力行星齿轮a，21-磁力行星齿轮b，22-磁力行星齿轮c，23-磁力行星齿轮20上均布永磁体的次外圆，24-磁力齿轮行星变速器的主轮，25-磁力主轮上均布永磁体的次外圆，26-磁力主轮上的传动轴。
具体实施方式
在下面，参照附图，详细描述根据本发明的磁传动结构。要指出的是，该描述仅仅出于举例说明的目的而非限制，并且，本领域技术人员将明白本发明可以以多种方式来实施，而不应局限于在此描述的优选实施方式。
在下面的描述中，要指出的是，关于方向的描述，轴向、周向、径向等是参照附图中所示的方向来做出的，以便于解释和说明，但是本发明并不局限于此，而是可以根据所描述的部件或装置的具体应用情况或安装位置有所变化。
在图1中，这是本发明一种磁力齿轮传动结构的基本结构。整个磁力齿轮基本上由如下部件组成：固定磁力主轮的转轴1，由非磁性材料制成的磁力齿轮内园基体2，沿内园基体均匀排布的永磁体3，及磁力齿轮的外圆部分为高强度材料制成的保护套4组成。
在图2中，这是本发明一种磁力齿轮传动结构的工作示意图，图中a磁力齿轮5与b磁力齿轮6啮合时，两轮的一边侧面尽量接近但不接触，由于两轮的次外圆都均布有永磁体，在两轮相交的区域形成了磁力耦合区，主动轮通过磁力耦合区磁力线带动被动轮转动。
在图3中，这是本发明一种磁力齿轮传动结构二加一的工作示意图，c磁力齿轮轴7上安装有c磁力齿轮9，c磁力齿轮9的内非磁性材料的内园基体10，c磁力齿轮次外圆上均布的永磁体11，c磁力齿轮外圆上的高强度材料制作的保护套12，d磁力齿轮轴8上并列安装有两个尺寸结构都完全一样的d1磁力齿轮13和d2磁力齿轮14，其中d2磁力齿轮14由非磁性材料制成的内园基体15，次外圆上均布的永磁体16，外圆上的高强度材料制作的保护套17等组成。其中磁力齿轮9和磁力齿轮13或者14上的次外圆均布的永磁体在沿轴向投影的重叠区域组成了磁力耦合区，因为它们的磁场方向均为轴向。
工作时，不管是c磁力齿轮轴7或者是d磁力齿轮轴8作为主动轴输入，当主动磁力齿轮转动时，通过磁力耦合区磁力带动被动轮转动，由于磁力齿轮9的两个侧面的次外圆永磁体的磁力线均能与另一组磁力齿轮13和14形成磁力耦合区，从而能比两个单磁力齿轮传动扭矩提高几乎成倍的传动扭矩。
在图4中，这是本发明一种磁力齿轮传动结构用于行星齿轮传动的示意图，整个行星齿轮变速器由外壳18，安装在外壳内的均布永磁体19，有三个磁力行星齿轮20，21及22，它们的尺寸和结构全部相同，每个磁力行星齿轮的次外圆上均布永磁体23，磁力齿轮行星变速器的主轮24，在24磁力主轮上均布永磁体的次外圆25，在24磁力主轮上的传动轴26。
工作时，传动轴26带动磁力主轮24旋转，磁力主轮上均布永磁体的次外圆25与三个磁力行星齿轮20、21、22的次外圆上均布的永磁体23组成磁力耦合区，带动这三个磁力行星齿轮绕着主轮轴26旋转。
根据本发明的磁力传动齿轮组件，并不局限于常规直磁平行轴齿轮传动，而是可以推广到任何可以使用齿轮传动变速的场合，如齿轮与齿条的直线传动，两个斜齿轮的传动角度改变，齿轮箱内的多组齿轮变边，行星齿轮变速箱等。
尽管上面对本发明的优选实施方式进行的详细描述，但是鉴于上面的描述，本领域技术人员可以构想到各种改进和变型。因此，本发明不应局限于上述具体的实施方式，本发明的保护范围仅由所附的权利要求及其等价物限定。
1.一种磁力齿轮传动结构，其特征在于：磁力齿轮本身由多种功能材料组合而成，所述磁力齿轮的内园基体部分为非磁性材料制成，所述磁力齿轮的次外圆部分为均匀排布的多块强永磁材料，其全部永磁材料的磁力线均为轴向，但排布的每一块永磁材料与其相邻另一块永磁材料的磁场方向正好相反。
2.根据权利要求1所述的一种磁力齿轮传动结构，其特征在于：所述磁力齿轮的主动轮与被动轮进行传动时，主动轮的侧面与被动轮的侧面靠近但不接触。
3.根据权利要求1所述的一种磁力齿轮传动结构，其特征在于：可以在两个磁力齿轮传动轴的相应位置串联一个或多个同规格同结构的磁力齿轮。
4.根据权利要求1所述的一种磁力齿轮传动结构，其特征在于；在磁力齿轮的外圆套上高强度材料做的保护圈。
5.根据权利要求1所述的一种磁力齿轮传动结构，其特征在于：每个磁力齿轮内永磁体的数量为偶数。
6.根据权利要求1所述的一种磁力齿轮传动结构，其特征在于：当一对磁力齿轮组成变速齿轮组时，变速比与两个磁力齿轮的直径和永磁体的数量都有一定的关系。
7.根据权利要求1所述的一种磁力齿轮传动结构，其特征在于：当磁力齿轮用夹心结构，即二加一的磁力齿轮结构时，其中单磁力齿轮可以做厚一点，而双磁力齿轮可以做的薄一些。
8.根据权利要求1所述的一种磁力齿轮传动结构，其特征在于：可形成外啮合式，内啮合式的不同轴传动，直线式传动或者垂直动或其它夹角的不同轴传动。
技术总结