一种机电集成型钳杆永磁旋转传动装置的制作方法

本实用新型涉及锻造操作机钳杆旋转机构，具体涉及一种机电集成型钳杆永磁旋转传动装置。

背景技术：

锻造操作机钳杆旋转机构部分采用液压马达、机械齿轮减速器、机械齿轮传动。由于机械齿轮传递效率高，传动比稳定，可传递转矩大等优点，广泛地应用于机械工业的各个领域。但机械齿轮传动中主、从动轮轮齿直接接触，容易发生疲劳断裂、摩擦损耗，产生振动、冲击、噪声及需要良好的润滑；而且由于液压马达自身的特殊性，在启动运行时不稳定、工作运行时有冲击振动、漏油容易造成环境污染、维修不便及其价格昂贵。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种机电集成型钳杆永磁旋转传动装置。

本实用新型所采用的技术方案是：一种机电集成型钳杆永磁旋转传动装置，包括钳杆架、钳杆架上安装的钳杆、小齿轮内转子、调磁环、小齿轮外转子、大齿轮，所述小齿轮内转子、调磁环、小齿轮外转子集成于小齿轮轴构成第一级传动，小齿轮轴与大齿轮构成第二级传动；其中，小齿轮内转子由小齿轮轴、第一扇形永磁体、联轴器、伺服电机构成，环绕小齿轮轴前端外表面的台阶槽内间隔均匀布置一圈磁极对数为N₁的N极、Ｓ极第一扇形永磁体形成环面，N₁为1~4的正整数，小齿轮轴中部装有小齿轮轴第一、二列圆柱滚子轴承后安装在钳杆架上，小齿轮轴后端通过联轴器与伺服电机联结，在伺服电机的驱动下绕其轴线做回转运动；小齿轮轴外转子主要由齿轮轴、第二扇形永磁体组成，齿轮轴上装大齿轮轴第一、二列圆柱滚子轴承后安装在钳杆架上，齿轮轴的后端为轮齿部分，沿轮齿部分内圆表面的凹槽间隔均匀布置一圈磁极对数为N₂的N极、S极的第二扇形永磁体形成环面，N₂为小于20的正整数；调磁环设在第一、第二扇形永磁体形成的两环面间隔之间，调磁环由N₁+N₂个导磁条和N₁+N₂个不导磁条均匀间隔布置成环形，且三环面之间存在气隙，齿轮轴的轮齿与所述大齿轮啮合传动，大齿轮安装在钳杆上，驱动钳杆做旋转运动。

进一步的，所述气隙为两层，为内转子小齿轮轴上的第一扇形永磁体与调磁环之间形成的一层气隙、及调磁环与齿轮轴内表面第二扇形永磁体之间形成的一层气隙。

本实用新型的有益效果是：通过将磁齿轮集成于机械齿轮内部作为二级减速机构，可将内转子小齿轮轴的高速、小转矩旋转运动转换为齿轮轴的低速大转矩回转运动，具有直输低速大转矩的功能，即内转子小齿轮轴的回转速度高于齿轮轴的回转速度。钳杆旋转速度及旋转转矩通过调节内转子小齿轮轴外表面永磁体磁极对数、齿轮轴内表面永磁体磁极对数、及调磁环调磁极片数来实现。内转子小齿轮轴上的第一扇形永磁体与调磁环之间形成的第一层气隙，调磁环与齿轮轴内表面第二扇形永磁体之间形成的第二层气隙，使内转子小齿轮轴、调磁环及齿轮轴之间无接触、无摩擦、无润滑，具有响应快、传动效率高，过载自我保护及无需维修等优点。本实用新型摩擦小、低冲击、低振动、低噪声、结构简单紧凑、传动效率高。

附图说明

图1. 为机电集成型钳杆永磁旋转传动装置的结构示意图；

图2. 为图1中的第一、二级传动放大图；

图3.为图2中的A-A剖视图。

图中：1. 齿轮轴盖板；2.钳杆架；3. 大齿轮轴第一列圆柱滚子轴承；4.套筒；5. 大齿轮轴第二列圆柱滚子轴承；6.齿轮轴；7.钳杆架盖板；8. 小齿轮轴第一列圆柱滚子轴承；9.套筒；10. 小齿轮轴第二列圆柱滚子轴承；11.调磁环支环；12.螺钉；13.小齿轮轴；14.联轴器；15. 伺服电机；16.大齿轮；17.钳杆；18.第一扇形永磁体；19.调磁环；20.第二扇形永磁体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1 、2所示，一种机电集成型钳杆永磁旋转传动装置，包括小齿轮内、外转子、调磁环19、大齿轮16、钳杆17、钳杆架2；钳杆17安装在钳杆架2中；其中，小齿轮内转子、调磁环、小齿轮外转子集成于小齿轮轴构成第一级传动。小齿轮轴与大齿轮构成第二级传动。具体如下：其中，小齿轮内转子由小齿轮轴13、第一扇形永磁体18、联轴器14、伺服电机15构成，小齿轮轴13中部装小齿轮轴第一、二列圆柱滚子轴承并固定于钳杆架2上的圆形孔内，小齿轮轴13后端的端末通过联轴器14与伺服电机15联结，允许小齿轮轴在电机的驱动下绕其轴线做回转运动；环绕小齿轮轴13前端外表面的台阶槽内间隔均匀布置磁极对数为N₁的N极、Ｓ极第一扇形永磁体18形成环面，其中，N₁为1~4的正整数。

小齿轮外转子主要由齿轮轴6、第二扇形永磁体20组成，齿轮轴前端上装大齿轮轴第一、二列圆柱滚子轴承后固定于钳杆架2孔内，齿轮轴16前端末通过一个盖板1支撑实现其轴向固定，环绕齿轮轴6轮齿部分的内圆内表面槽内间隔均匀布置磁极对数为N₂的N极、S极的第二扇形永磁体20形成环面，其中，N₂为小于20的正整数，第一、第二扇形永磁体的环面之间为一调磁环，调磁环由N₁+N₂个导磁条和N₁+N₂个不导磁条均匀间隔布置成环形，并通过调磁环支环11支撑固定于钳杆架上。如图3所示，内转子小齿轮轴上的第一扇形永磁体18形成的环面与调磁环之间形成第一层气隙，调磁环与齿轮轴内表面第二扇形永磁体20形成的环面之间形成第二层气隙；齿轮轴6的轮齿与所述大齿轮16啮合传动，大齿轮16安装在钳杆17上，大齿轮16转动驱动钳杆17做旋转运动。

所述的调磁环19导磁部分由导磁性能良好的材料机加工成环形，非导磁部分由尼龙机加工成环形，导磁材料与非导磁材料部分间隔布置后，调磁环19与调磁环支环11是由螺钉12联结固定于钳杆架盖板7的孔内，实现轴向和周向的固定。上述的第一扇形永磁体18的磁极对数N₁、第二扇形永磁体20的磁极对数N₂之和等于调磁环19调磁极片数N₁+N₂。

机电集成型钳杆永磁旋转传动装置，采用磁场调制机理，利用调磁环实现不同磁极对数之间永磁体的耦合传动。小齿轮内转子的小齿轮轴13在伺服电机15的驱动下,小齿轮内转子绕其轴线做回转运动时，将在第一扇形永磁体18和调磁环19之间的第一层气隙内形成主波次数为N₁的圆形旋转磁场，该磁场经由调磁极片数为N₁+N₂的调磁环19调制之后，将在调磁环19和第二扇形永磁20之间的第二层气隙内形成主谐波次数为N₂的旋转磁场，该旋转磁场的磁极对数正好等于齿轮轴6轮齿部分内圆内表面槽内的第二扇形永磁体20磁极对数N₂,从而实现等磁极耦合传动，驱动齿轮轴6发生旋转运动，使得齿轮轴6轮齿与大齿轮16啮合传动，驱动钳杆17做旋转运动。

磁场调制型永磁钳杆旋转传动装置的减速比为：i=N₂Z₂/ N₁Z₁；通过调整小齿轮内转子的小齿轮轴外表面第一扇形永磁体18磁极对数和小齿轮外转子齿轮轴轮齿部分内圆内表面第二扇形永磁体20磁极对数，即实现改变磁场调制型永磁钳杆旋转传动装置的减速比及其所传递转矩。