包括在磁齿轮之间有顺序磁链的可旋转磁齿轮的磁齿轮箱的制作方法

本发明涉及磁耦合轮(有时称为磁齿轮)和旋转体，特别涉及磁从动轮组或旋转体组或磁齿轮组，其不会被相应的驱动轮或驱动体或磁齿轮物理地接合，并且可以在与相应的驱动轮或驱动物体或磁齿轮隔开一距离地操作，并且操作由从动轮或从动旋转体或磁齿轮操作的其它部件，以及磁齿轮箱。

背景技术：

许多装置通过具有用于与另一构件接合的至少一个旋转构件而起作用。这种物理接触的问题是，通常存在零件卡住的问题，有害颗粒和物质进入零件之间的问题，润滑损失和摩擦磨损。这些已知的装置包括齿轮传动装置和包含齿轮的齿轮箱。推进系统是众所周知的，用于延伸穿过船体或其他壁，这需要复杂且昂贵的密封件和填料箱。这种系统有时使用有毒流体，包括润滑剂和气体。其他这样的系统不能在大气包含有害成分的灰尘和砂砾环境中使用。还存在一对轴相对于彼此的旋转角度必须在轴的旋转期间改变的情况，其中不具有复杂齿轮结构的相对简单的布置将是最有利的。

作为与本申请的发明人相同的美国专利公开号us2011/0266902a1公开了一种驱动旋转体，其具有磁体支撑表面，该磁体支撑表面具有一系列相反极性的相邻磁体，并且从动旋转体具有磁体支撑边缘，其中相邻的磁体具有相反极性。驱动旋转体使其磁体通过第一位置，并且从动旋转体使其磁体通过与第一位置间隔开的第二位置，但是在后两个磁体所处的区域内存在磁链。驱动旋转体的一个极性的磁体吸引从动旋转体的相反极性的磁体，以实现从动旋转体的旋转。还公开了一对磁齿轮，其具有位于周边的具有交替极性的齿轮，其中齿轮的旋转轴线不平行。描述了用于将相应齿轮的相对旋转轴线移动到期望角度的齿轮箱，并且如果驱动磁齿轮与从动磁齿轮层叠，则用作减速齿轮箱。还公开了一种齿轮系，其具有中空外圆柱齿轮和内圆柱齿轮，每个具有交替极性的外周磁体。外、内磁齿轮通过小的空间彼此间隔开，并且任一齿轮可以是驱动磁齿轮，而另一个齿轮可以是从动磁齿轮。由于相反极性的磁体的顺序磁性吸引，从动磁齿轮响应于驱动磁齿轮的旋转而旋转。还公开了一种球窝接头组件形式的齿轮箱，其具有一对磁齿轮，这对磁齿轮具有彼此靠近的磁性相互作用的磁体，这些磁体可以相对于彼此倾斜，但是它们不能彼此垂直，因为这样无法旋转。还公开了一种齿轮箱，该齿轮箱具有：磁齿轮，具有环形圆柱构造；以及另一个环形齿轮，是具有环形凹陷的环形环，每个磁齿轮具有交替极性的磁体。环形圆柱齿轮位于环形凹陷中，但是各个磁齿轮的磁体在它们最接近的位置处彼此间隔开。后者的磁齿轮在其最接近的位置处磁链，其中一个磁齿轮是驱动齿轮，另一个是从动齿轮。

现有技术不包括用于改变和反向磁齿轮系中的从动磁齿轮的旋转方向的磁齿轮传动机构或齿轮箱或类似的磁系统的教导。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种用于在不使用齿轮的情况下改变一组旋转构件的旋转方向的装置。

本发明的另一个目的是提供一用于通过使轴相对于彼此倾斜而在轴的旋转期间改变旋转轴的取向的装置。

本发明的另一个目的是通过驱动构件提供从动构件的旋转，该驱动构件不需要使用有毒或有害的流体用于润滑。

另外，目的是提供一种系统，其具有由驱动轮旋转的从动旋转轮，该驱动轮限制驱动轮和从动轮之间的扭矩。

本发明的另一个目的是提供一种磁齿轮系，其中一组配合磁齿轮中的一个相对于另一个磁齿轮的旋转可倾斜，而不改变旋转速率。

本发明的另一个目的是提供一种磁齿轮系，其中一个磁齿轮是用于实现从动磁齿轮的旋转的驱动磁齿轮，其中该驱动磁齿轮可相对于该从动磁齿轮倾斜，以实现该从动磁齿轮的旋转方向的反向。

本发明的另一个目的是提供一种用于磁齿轮的齿轮箱，以使旋转方向反向，而不改变形成齿轮箱的一部分的任何磁齿轮的磁性。

本发明的另一个目的是提供一种齿轮箱，其具有：可移位的磁齿轮，可在线性方向上移动，例如在轴上；以及在第二轴上的至少两个磁齿轮，在各个轴上的齿轮之间具有顺序的磁性相互作用，用于控制其中一个轴上的磁齿轮的转速。

另一个目的是一对磁齿轮，其在各个齿轮的相应圆周上具有交替极性的磁体，在各个齿轮上具有不等间隔数量的磁体，用于改变其中一个磁齿轮的转速。

本领域技术人员从下面的描述和所附权利要求中可以想到这些和其他目的。

结合在本发明的其它实施例中的本发明的优选实施例包括具有磁体支撑表面的驱动旋转部件或磁齿轮，该磁体支撑表面支撑一系列相反极性的相邻磁体，该驱动旋转部件与至少一个从动旋转部件相邻并且具有磁体支撑边缘，该磁体支撑边缘包括具有相反极性的一组相邻磁体。外部电机转矩使驱动旋转组件旋转。驱动旋转部件使具有交替极性的磁体通过第一位置，并且从动部件使具有交替极性的磁体通过与第一位置间隔开的第二位置，其中该第一和第二位置在公共区域内，在该公共区域中，在相应的第一和第二位置中的驱动旋转组件和从动旋转组件的相应磁体的磁场足够强以对另一旋转组件具有可感知的物理效应，其中在该第一位置的该驱动旋转部件上的一种极性的磁体吸引在该第二位置的该从动旋转部件上的不同极性的磁体，以实现该从动旋转部件的旋转。术语“对另一个旋转部件的明显的物理效应”是指一个部件上的磁体对另一个部件的磁体具有足够的作用，以实现另一个部件的旋转。驱动旋转部件和从动旋转部件各自可绕旋转轴线旋转。根据本文公开的本发明的一些实施例，各自的轴线可相对于彼此倾斜。在一些情况下，当发生倾斜时，相应的轴保持在相同的平面，并且在其他情况下，轴不保持在同一平面中。

磁齿轮箱在本领域中是已知的。通常，两个磁性相互作用的磁齿轮通常被认为是共面的，其中在一对磁齿轮之间存在磁链，其中每对磁齿轮上的磁体最靠近。然而，在其中存在磁链的情况下，一个磁齿轮相对于另一个磁齿轮的倾斜的影响是并非完全已知的。迄今为止还未知的是提供一种用于磁齿轮的齿轮箱，其中磁齿轮可以朝向彼此倾斜，但是从重叠占主导地位，以防止其中一个磁齿轮的旋转方向反向。还未知的是，在其它磁齿轮的旋转轴线倾斜足够量时，提供一个磁齿轮的方向的反向。本发明还涵盖其中一个磁齿轮的旋转轴线可以在任何方向上相对倾斜的结构。

本发明的另一个优选实施例涉及齿轮箱，其中在线性方向上可移动的磁齿轮影响一组齿轮的旋转，该组齿轮顺序地磁链到可移动磁齿轮，以实现磁齿轮的旋转速度的改变。

本发明的另一个优选实施例涉及一对磁齿轮，每个磁齿轮在磁齿轮的相应周边上具有不同数量的交替极性的磁体，用于改变旋转速度，其中一个是驱动磁齿轮，另一个是从动磁齿轮。

如本文所使用的术语齿轮箱和磁齿轮箱是指用于转换磁齿轮的转矩、速度和方向的非接触机构，并且不包括用于包括在齿轮箱中的磁齿轮的任何壳体或容器。

附图说明

图1是本发明的优选实施例的基本形式的示意性透视图，示出了驱动轮和从动轮。

图2是图1所示优选实施例的透视变型形式。

图3根据本发明的优选实施例的齿轮箱的透视形式的示意图，用于结合图2所示的实施例。

图4本发明的另一个优选实施例的透视形式的示意图，示出了非接触的内磁轮和外磁轮。

图5是图4所示的本发明的侧视图。

图6是包括球窝接头组件的本发明的另一优选实施例的示意性分解透视图。

图7是图6所示实施例的示意图。

图8a和8b是根据本发明的另一优选实施例的齿轮系的示意图，其中图8a是透视图，图8b是沿图8a中的方向8b-8b截取的。

图9a和9b示出了根据本发明的又一优选实施例的另一齿轮系，其中图9a是透视图，图9b是沿图9a中9b-9b方向截取的。

图10示出了用于在海洋环境中用于驱动水上船舶的螺旋桨的本发明的优选实施例。

图11是图10所示实施例的详细示意性横截面图，图11a示出了具有可拆卸吊舱的实施例的变型。

图12是在另一优选实施例中用于旋转具有从外壳体内部延伸的叶片的螺旋桨叶片组件的本发明的示意图。

图13是图12所示的实施例的一个版本的示意性透视图。

图14是图12所示实施例的另一个版本的示意图。

图15a是具有用于驱动一对磁性螺旋桨驱动组件的磁齿轮的另一优选实施例的示意图，图15b示出了图15a所示实施例的变型。

图16是根据本发明的另一优选实施例的具有螺旋桨驱动组件的航空器的示意性透视图。

图17是图16所示的螺旋桨驱动组件的一部分的变型。

图18是图16所示的实施例的变形例。

图19是图7所示实施例的变型，示出当两个磁齿轮可操作地连接在根据本发明的球窝接头组件中时，一个磁齿轮相对于另一个磁齿轮的旋转或倾斜的最大量。

图20是从动齿轮朝向观察者倾斜的一对磁齿轮的示意性示意图。图20a示出了其中一个磁齿轮的倾斜角度。

图21是根据本发明的实施例的用于磁齿轮的齿轮箱的立体透视图。

图22是磁齿轮箱的示意图，其中一个磁齿轮不可旋转地安装在一个齿轮轴上，一组磁齿轮可旋转地安装在平行于一个齿轮轴的第二齿轮轴上。安装在任一轴上的齿轮可以是驱动齿轮，而安装在另一轴上的齿轮可以是从动齿轮。图22a是图22所示的装置的端视图。

图23是类似于图22所示的实施例的示意图，其中各个轴不平行。图23a是图23所示装置的端视图。

图24是类似于图23所示的齿轮箱的示意性侧视图，并且进一步指示用于在其中一个轴上移动磁齿轮的换档机构。

图25是在其各自周边具有不等数量的磁体的相同尺寸的一对磁齿轮的示意图。

具体实施方式

首先参考图1，示出了磁齿轮系10(如前所述，磁轮被称为磁齿轮)。磁齿轮系10包括第一磁齿轮12和配合磁齿轮14。磁齿轮12沿其周边具有交替极性(北极(n)和南极(s))的一系列磁体(其包括磁区)，它们统一由数字16标识，并且可以构成嵌入到构成磁齿轮12的盘18的边缘中的一系列磁体。磁齿轮12具有轴20和纵向枢转轴线22。磁齿轮14具有嵌入到形成磁齿轮14的零件的盘26中的一系列交替磁体，统一由数字24标识。轴28使磁齿轮14围绕纵轴30旋转。假设磁齿轮12是驱动齿轮，一些装置，例如电池供电的电动机或其它外部电动机转矩，用于当从齿轮12上方并面对齿轮12观察时逆时针旋转磁齿轮12。随着磁齿轮12旋转，盘18和26的贴近顺序地排列成与磁体不同的磁极，以当从齿轮14上方并面对齿轮观察时实现从动磁齿轮14顺时针方向的平滑旋转。在图1所示的实施例中，纵轴22和30是平行的，并且只要驱动磁齿轮12由于外部电动机转矩而旋转，从动磁齿轮14也旋转。盘18和26在它们几乎相邻的地方具有最接近的位置。

在图2中示出了类似的情况，除了盘的轴线不平行。参考图2，示出了具有驱动磁齿轮34和从动磁齿轮36(任一齿轮可以是驱动磁齿轮而另一个是从动磁齿轮)的磁齿轮系32。驱动磁齿轮34具有统一由数字38示出的一系列磁体，其设置在形成驱动磁齿轮34的零件的盘40的周边。同样地，从动磁齿轮36具有一系列磁体42，这些磁体设置在构成驱动磁齿轮36的零件的盘44的边缘上。驱动磁齿轮34具有轴46，当从齿轮34上方并且面对该齿轮观察时，该轴可以绕纵轴48沿逆时针方向旋转。从动磁齿轮36具有轴50，当按照就在前面描述的方式观察时，该轴可绕纵轴52沿顺时针方向旋转。轴50和纵轴52通过如箭头f所示的倾斜装置倾斜，内锐角φ。驱动磁齿轮34和从动磁齿轮36围绕共同的切向枢转轴线54枢转。轴线54延伸穿过齿轮34和36的最接近的位置。枢转轴线54延伸穿过磁齿轮34和36的最接近的位置。

在图3中示出了用于容纳磁齿轮系10或32的齿轮箱56。以下描述涉及齿轮系32。齿轮箱56具有用于容纳驱动磁齿轮34的第一固定件58和用于安装可具有不同直径的从动磁齿轮36的第二固定件60。第一固定件58具有一对凸缘62和64，这对凸缘具有对准的孔66和68。孔66和68接收轴46以将盘40保持在与盘44相同的相对位置，如图2所示。第二固定件60具有一对相对的凸缘70和72，这对凸缘具有对准的孔74和76。孔74和76接收轴50，该轴可相对于轴46倾斜，如图2所示。第二固定件60还具有一对相对的臂78和80，其具有相应的轭82和84，这些轭具有成对的孔86和88，用于在它们之间接收第一固定件58的相应的臂90和92。臂90和92具有对准的孔94和96。当臂90和92接收在相应的轭82和84中时，孔94和96与成对的孔86和88对准。枢转销98和100建立对应于图2中的枢转轴线54的枢转。

上述布置使得驱动磁齿轮34在外部电动机转矩的影响下旋转，从而使从动磁齿轮36以期望的角度φ旋转。上述是在不使用带齿齿轮且不具备其缺点的情况下实现的。如果驱动齿轮34大于从动磁齿轮36，则可以改变相应的固定件58和60及其组成零件的尺寸以使齿轮箱56成为减速齿轮箱。

图4和5示出了本发明的另一个实施例。磁齿轮系110被示出具有外圆柱形磁齿轮112，其是中空的但具有封闭端114，并且还具有嵌入其中的一组磁体，由数字116统一示出，相邻的磁体具有交替的极性。磁齿轮112还具有轴118。磁齿轮系110中还包括安装在盘124上的内圆柱形磁齿轮120，其具有嵌入其外围的一系列交替磁体，由数字122统一示出。轴126从盘124延伸。存在将磁齿轮112的磁体116组与磁齿轮120的磁体122分开的小空间，这个小空间是圆柱形磁齿轮112和120最接近的位置。磁齿轮112和120中的任一个可以是驱动磁齿轮，并且另一个(从动磁齿轮)因为相反极性磁体的顺序吸引响应于驱动齿轮的旋转而旋转。假设磁齿轮120是驱动齿轮，当从前方面对齿轮120观察时，其被示出为顺时针旋转，并且磁齿轮112沿与从动磁齿轮相同的方向旋转。对于同轴输入轴和输出轴，可以使用类似于行星式齿轮箱的布置。对于磁齿轮120的极限尺寸，当其占据磁齿轮112的几乎整个内部时，该组合变为可无级复位的扭矩限制离合器。

球窝接头组件130在图6和图7中示意性地示出。首先参考图6，球窝接头组件130包括：由非磁性材料制成的球体或球形部分132的一部分，包括区段或开口区段134的缺失部分；以及缺失部分的区段或齿轮接收槽136的另一部分，如下所述，用于接收磁齿轮140的一部分。也形成球体的一部分的球形凸起部分146附接到球形部分132。球形部分132和凸起部分146具有由图6中标记为“中心”的点示出的球形中心。图6包括具有部分球形配合部分144的球窝接头盖组件142，其与凸起部分146配合，后者因此部分地包裹或包围球形部分球体132。球窝接头盖组件142的部分球形配合部分144具有开口部分球形部分接收区段141，其保持球形部分132以少量间隙同心，并且凸起部分146将球形部分132的运动范围限制在磁齿轮138和140之间的磁相互作用的可接受极限内。球窝接头盖组件142的凸起部分146具有由标记为“中心”的图6的左部分上的点示出的球形中心，并且当球形部分132和球窝接头盖组件142组装在一起时，它与球形部分132的中心点重合，如图7所示。部分球形配合部分144包括圆形壳体部分148，其具有用于接收磁齿轮138的一部分的弯曲开口或驱动齿轮接收槽150。磁齿轮138包括嵌入其周边的一组磁体，由数字152统一示出，具有交替极性并且嵌入盘154中。磁齿轮138具有轴156。磁齿轮138延伸穿过槽150并进入球体132的区段或开口区段134的缺失部分。

磁齿轮140具有一组交替磁体，由数字158统一示出，围绕形成磁齿轮140的盘160的周边嵌入。磁齿轮140延伸到球体132的球形部分的齿轮接收槽136中。磁齿轮140具有轴162。磁齿轮138和140是可以彼此共面或横贯的盘。这些盘可以倾斜，其各自的纵轴以小于90°的量位于同一平面中，以防止盘的物理干涉。它们可以围绕它们各自的纵向轴axis1和axis2旋转，并且纵向轴axis1和axis2可以在任何方向上倾斜，只要保持齿轮138和140的各个磁体之间的顺序磁链。齿轮138和140的轴的各种运动可以同时进行。这些是球窝接头盖组件142中的齿轮系的固有特征。

球窝接头盖组件142的凸起部分146与球窝接头盖组件142的其他部分不同。凸起部分146是在一对平行凸缘166和168的相对侧上的部分球形区段，以使磁齿轮140进入球形部分132的齿轮接收槽136。凸缘166和168从在区段缺口部分或齿轮接收槽136的相对侧的球形部分132延伸，凸缘166和168具有相应对齐的孔，用于接收从磁齿轮140延伸的接收轴162。

球窝接头组件的操作包括通过电动机或其它动力源使磁齿轮138或140中的一个旋转(当从面向齿轮138的上方观察时，齿轮138显示为逆时针旋转)，这导致另一磁齿轮138或140沿相反方向旋转，因为一组磁体152和158的不同磁极在极性上彼此相反并且磁性吸引地相互作用。这些磁性相互作用的磁体靠近磁体152和158的组的相应的单独磁体彼此最靠近的位置，由图19中标记为“中心”的点或圆点标记。标记为“中心”的点是由磁齿轮138和140的固有节距圆的切线限定的节点。在齿轮技术中，标记为“中心”的点在磁齿轮138和140的节距圆的切点处。上述相切点称为枢转点。球窝接头组件130的优点在于，当球132绕节点“中心”倾斜时，轴156和162可相对于彼此倾斜，但是轴156和162不能彼此垂直，因为单个磁体之间的顺序磁链将丢失，因此，旋转将是不可能的，并且轴156和162的相对倾斜和相对旋转的限制通过凸起部分146之一的端部与圆形壳体部分148的表面的邻接来实现。因此，轴156和162的顶部可以朝向彼此或远离彼此倾斜，并且它们还可以围绕垂直于相应的轴156和162的轴线旋转到一定程度。换句话说，固有扭矩限制磁性耦合轮或齿轮138和140可以以类似于啮合齿轮的方式使用，使得磁轮或齿轮138或140中的一个的旋转产生其他轮或齿轮138和140的相应旋转，而在它们之间没有任何物理接触。这允许当轴156和162平行时完全连续的轴旋转，并且轴156和162可以角位移并继续旋转，这不同于具有实心齿的常规齿轮，并且它们可以角位移并继续旋转。因此，齿轮138和140可以倾斜，同时它们的纵轴axis1和axis2保持在同一平面中，齿轮138和140可分别围绕axis1和axis2旋转，齿轮138和140的纵轴axis1和axis2围绕标记为“中心”的线上的点或点在任何方向上枢转，只要在点附近的相应齿轮138和140的磁体之间保持顺序磁链。这在所示的结构中是都固有的，但是如果齿轮138和140将从限制球窝接头组件130释放，则当齿轮138和140在其相对位置呈现某些关系时，将固有地发生磁链的反向，这旨在保持齿轮138和140沿相同方向旋转，以保持齿轮138和140之间的顺序磁链。

可以参考图1理解旋转的固有反向。以下解释从用于保持磁齿轮12和14沿相同方向旋转的磁链的反向的上述释放限制，如同图6和7中的齿轮138和140的情况。参考图1，磁齿轮14可绕齿轮12和14的中心之间的枢转点(其中齿轮12和14彼此最靠近)处的轴线倾斜，后一个轴线平行于纵轴22和30。当齿轮14相对于齿轮12的倾斜达到足够的量时，磁齿轮14的旋转必然停止，并且随着齿轮14的进一步倾斜，其旋转沿相反方向开始。倾斜以使从动齿轮的旋转停止和旋转的反向的准确相对角度取决于两个主要因素：相应的驱动和从动磁齿轮的磁强度以及相应磁齿轮的厚度。使从动磁齿轮的旋转停止并反向的倾斜角的值随着驱动齿轮12和从动齿轮14的相应磁体16和24的强度增强而增大，并且同样随着相应齿轮变薄而增大。利用为本发明的大多数应用设想的磁齿轮的类型，预期倾斜角度在20°-30°的范围内。当倾覆角接近90°时，磁齿轮12和14之间的顺序磁链变弱。当齿轮12和14如图1所示平行时，或者当齿轮12和14彼此相对并且处于夹持取向时，驱动齿轮12和从动齿轮14之间的磁场将处于其最大值。因此，磁齿轮14相对于磁齿轮12以上述量相对倾斜，导致磁齿轮14的旋转停止，当与磁齿轮12重新建立顺序磁链时，随着齿轮14逐渐前进到围绕从动齿轮14的axis2旋转，随后反向。

类似地，在图2中，轴46和50相对地朝向彼此成角度φ，并且实现这种约束释放，其中允许从动的磁齿轮36围绕位于在最接近的点(或共同的切向枢转轴线通过的枢转点)的齿轮34和36的中心之间的线处的轴线侧向倾斜(如图所示)，只要磁齿轮34和36在物理上彼此不干扰即可。

接下来参考图8a和8b，以示意形式示出了齿轮箱170。齿轮箱170包括第一磁齿轮172和第二磁齿轮174。磁齿轮172包括具有孔178的轴接收部分176，用于保持使磁齿轮172旋转的轴或者与磁齿轮174一起旋转(取决于后者是驱动齿轮还是从动齿轮)。磁齿轮172的外缘具有圆周凹陷180，其具有嵌入其中的交替极性(n，s，n，s，n，s...)的磁体，如相应的数字184和186所示。

磁齿轮174具有轴接收部分188，轴接收部分具有用于接收可在磁齿轮174内旋转(或可与磁齿轮一起旋转)的轴的孔190。磁齿轮174包括具有磁性材料的大致环形环192，该环192的短的相邻段194具有交替的磁极性。具有相反极性的相邻磁性段194在环形环192的一部分在枢转点200处的凹陷180内的位置处邻近但不接触圆周凹陷180，枢转点是磁齿轮172和174的节距圆彼此相切并且磁齿轮174围绕其可枢转或可倾斜的点(或线)；响应于磁齿轮172围绕其纵轴202逆时针旋转(当从上方观察时)的旋转，如箭头201所示，磁齿轮174可以围绕其纵轴204顺时针旋转(当从上方观察时)，如箭头203所示，而磁齿轮174从磁齿轮172倾斜可变角度α。枢转点200被定义为在最接近的点处具有一个极性的第一磁齿轮172上的磁体184之一与在最接近的点处具有相反极性的磁齿轮174上的磁体194之一之间的间隙的几何中心。术语“几何中心”可以被认为是当一个磁齿轮围绕其枢转时保持间隙的中心。磁齿轮174具有能够围绕纵轴204顺时针旋转的轴，并且应注意到角度α可以在发生相应旋转时变化。

图9a和9b示出齿轮系210。齿轮系210包括驱动(或从动)磁齿轮212和从动(或驱动)磁齿轮214。当从上方面向磁齿轮212观察时，驱动磁齿轮212在外部电动机扭矩的影响下围绕纵轴218顺时针方向旋转，如箭头213所示。驱动磁齿轮212包括具有孔216的轴接收部分215，以及在驱动磁齿轮212的边缘处的非圆形环形环217。齿轮214沿与齿轮212相反的方向旋转。环217中嵌有一系列磁体，分别并统一标记为220，各个相邻的磁体具有相反的极性。示出了其轴线224与齿轮箱壳体中的两个磁齿轮212和214相切的铰链。驱动磁齿轮214包括具有凹陷232的环形环230，该凹陷具有部分圆柱形零件231。环形环230在围绕凹陷232的部分上具有一组嵌入的磁体，统一图示为234，相邻的磁体具有相反的极性并且与环217上的一系列磁体220间隔开。轴接收部分228具有纵轴240，当从右侧观察时，延伸通过孔229的轴围绕纵轴240可逆时针旋转，如箭头233所示。磁齿轮212设置在磁齿轮214的凹陷232的一部分中，并且如图9a和9b所示，在驱动磁齿轮212(或214)的旋转使从动磁齿轮214(或212)沿相反方向的旋转的位置出现最接近点239。从动磁齿轮214的轴线240可以通过可变角度θ旋转，该角度可以在磁齿轮214的平面下方略微超过90°并且在该平面上方高达45°，用于当该从动磁齿轮214相对于磁齿轮212旋转时能够使延伸穿过孔229的轴旋转，如图9a和9b中的箭头233所示。

图10和图11中示出了在水船或水运工具中整合减速齿轮系。这些图示示出具有发动机e的船舶v。船舶v具有船体h。船舶v包括齿轮和用于保持磁齿轮和传动轴的轴腔c，如下所述。上面装有磁齿轮252的驱动轴250从发动机e延伸。磁齿轮252在其表面上具有嵌入其中的一系列磁体，统一由数字254标记，相邻的磁体具有相反的极性。随着驱动轴250的旋转，当从右侧面对磁齿轮252观察时，磁齿轮252如所示沿逆时针方向旋转。螺旋桨256安装在从动轴258上，并且磁齿轮260安装在从动轴258上，磁齿轮260在其表面上嵌入有由数字262统一标识的一系列磁体。相邻的一系列磁体262具有相反的极性。轴258通过轴承264和266被支撑以用于旋转(沿与驱动轴250相反的方向)。这些轴承264和266可以可选地是磁性类型。磁齿轮252和260彼此相邻但彼此间隔开，并且由优选不导电且非磁性的船体部分268分隔开。安装在驱动轴250上的磁齿轮252的旋转实现磁齿轮260的旋转，即使它们被船体部分268分开。这种布置具有非常显着的优点。首先，因为没有水或其它有害材料将能够接触磁齿轮252，驱动轴250或发动机e；这种布置将具有比现有系统长的寿命和显着的经济优势，因为在船体中不需要提供用于接收驱动轴的孔，并且同样地，不需要填充箱或用于防止海洋或其他环境水通过船体的一些其它设备。此外，这种布置将更容易安装，因为根本不需要对船舶v进行作业以便容纳前述磁齿轮装置。将避免与泄漏到船舶中相关的所有问题。实际上，推进系统的外部部分可以由夹紧或以其他方式紧固到船体部分268外部的容易拆卸的模块组成。作为如图11a所示的变型，轴258，一系列磁体262和螺旋桨256可以是可拆卸吊舱269的一部分，用于使得能够容易地更换整个吊舱269，包括轴258，一系列磁体262和螺旋桨256。

图12、图13和图14示出了本发明的另一个海上用途。图12示出了具有螺旋桨驱动组件270的船b。参考图13和14，螺旋桨驱动组件270具有外壳体272，一组螺旋桨叶片274从其径向向内延伸。外壳272是磁齿轮，并且在其外表面上嵌入有一系列嵌入其中的磁体，统一由数字276标识，其中相邻的磁体具有相反的极性。具体参见图13，船b具有发动机轴278，如箭头279所示，当从安装在发动机轴278上的磁齿轮280观察时，发动机轴可沿顺时针方向旋转。磁齿轮280可以具有嵌入一系列磁体(统一由数字282标识)的圆柱形或圆锥形外周，并且相邻的磁体282具有相反的极性。优选地，非导电且非磁性船体286将磁齿轮280与螺旋桨驱动组件270分开。磁齿轮280是从动鼓。发动机轴278使磁齿轮280旋转，该磁齿轮凭借外壳体272和磁齿轮280上的相同极性的磁体的顺序对准继而使螺旋桨驱动组件270逆时针旋转(当从左侧观察时)，如箭头287所示。水沿箭头288所示的方向流动。提供轴承以防止相对于船体的轴向或径向运动，并且可以通过流体动力、磁力或机械装置来实现。

磁齿轮280的一系列磁体282顺序地进入非磁性船体286一侧的第一位置，该第一位置与非磁性船体286另一侧的第二位置间隔开并且邻近，第一和第二位置处于一系列磁体282和276的各个磁体以及磁通量物理地影响其他磁齿轮的各个位置的这些相邻的磁体的磁场中。在第一位置具有与第二位置中的一组磁体276相反的极性的一系列磁体282随着磁体移动通过相应的第一和第二位置累积地影响螺旋桨驱动组件270的旋转。也就是说，后者磁体对另一个磁齿轮具有明显的物理效应。

在图14所示的替代布置中，在图13所示的实施例中使用相同的螺旋桨驱动组件270，但是弯曲的线性感应电动机290建立围绕由数字292指示的驱动组件270的旋转中心行进的一系列交替的极性，其顺序排列通过具有不同极性的一组磁体276的优选不导电且非磁性的船体286，以实现外壳体272的旋转。在该实施例中，与图12所示的实施例相同的优点将是适用的，因为不需要刺穿船体或船b。

从船体286内部驱动的螺旋桨驱动组件270也可以具有流体动力或磁性支撑轴承，以便进一步消除摩擦能量损失。尽管这里描述了用于水上船舶或水运工具的推进系统，但是该系统可以有利地应用于通过其他流体推进航空器或其他飞行器。如果它可以做得足够轻和刚性。

图15a和15b示出与图13类似的布置。由电动机等旋转的磁齿轮291位于优选不导电且非磁性的船体286的一侧，并且一对螺旋桨驱动组件295和296全部构造为螺旋桨驱动组件270，并且参考螺旋桨驱动组件270和磁齿轮280的描述，以解释图15a和15b所示的装置。磁齿轮291被示出为沿箭头297所示的逆时针方向旋转，这实现了螺旋桨驱动组件295和296沿箭头298和299所示的顺时针方向的旋转。图15b示出了变化，其中磁齿轮294影响螺旋桨驱动组件296的旋转，螺旋桨驱动组件296又使螺旋桨驱动组件295沿相反方向旋转。磁齿轮294通过箭头401被示出为顺时针旋转，使得螺旋桨驱动组件296逆时针旋转，如箭头403所示，这使得螺旋桨驱动组件295顺时针旋转。磁齿轮291和螺旋桨驱动组件295和296中的每一个未示出磁性段，但是它们包括在这些部件中的每一个中。

本发明构思具有许多其它应用。它可以例如用于航空器。参考图16，示出了航空器300。航空器300具有螺旋桨支撑壳体302，螺旋桨支撑壳体在一部分上具有一组交替极性的磁性段304。支撑壳体302安装成围绕一组合适的径向推力轴承306旋转。从支撑壳体302的后部延伸的是一组外螺旋桨叶片308和内螺旋桨叶片310。航空器300具有电感应驱动器或其它电气结构，用于顺序地排列类似的磁极和磁性段304的类似的磁极，以使支撑壳体302旋转。箭头312示出了支撑壳体302沿逆时针方向旋转，并且一组箭头314示出了气流向后运动。支撑壳体302可以由图17所示的适当的支撑螺旋钻螺旋桨316代替，其具有螺旋安装在螺旋钻螺旋桨316的主体320上的适当的外部叶片318。

用于航空器的多个交替磁性推进系统也是可行的。在图18中示出了δ飞翼航空器322。像螺旋桨支撑壳体302的一对螺旋桨支撑壳体324和326设置在航空器322的尾端。支撑壳体324和326分别具有交替的磁极性段328和330，其通过航空器322中的适当的电驱动系统以旋转运动方式被电驱动。这被示为影响由箭头332示出的支撑壳体324的顺时针旋转和由箭头334示出的支撑壳体326的逆时针旋转。气流由箭头336和338的集合示出，并且可有利地用于从机翼上方摄取/移除湍流空气并增加其提升能力。

参考图19，其是图7的变型，图7的结构被示出为具有结合在其中的相同的标识号。磁齿轮140可以倾斜，如虚线所示，示出了最远旋转量，该最远旋转量由凸起部分146和圆形壳体部分148限制，该球形部分132在最大旋转量处邻接圆形壳体部分148。如图所示，旋转受到角度γ的限制，γ被示出为约40°。大约40°的值稍微高于图6和7所示的装置的最大旋转量，其最大环形旋转量在20°和30°之间。接下来参考图20，其示出了磁齿轮140的旋转角度的量δ，表明旋转到由虚线d2标记的结束位置。该旋转量由凸起部分146和圆形壳体部分148的邻接决定。角度δ是当齿轮138和140共面时从球形部分132的中心延伸的标记为“中心”的垂直线测量的，并且大约为40°，远远超过通过凸起部分146和圆形壳体部分148的邻接而导致球形部分132与磁齿轮138接触的量。

在图20中，磁齿轮140被示出为朝向观察者倾斜，其中旋转轴线从纸平面朝向观察者延伸，并且轴线的另一端延伸到纸张的后部。在图20中，倾斜角度约为40°，如图20a所示。磁齿轮140具有由字母r表示的弯曲周边，其不与磁齿轮138相交或变得与磁齿轮138相切。磁齿轮138和140的周边之间由字母c表示的间隙足以使齿轮138和140的枢转，而齿轮138和140的相应外围磁体之间的磁链足以实现从动磁齿轮140相对于驱动磁齿轮138的磁性旋转。

在图21中示出了本发明的另一个实施例。该实施例示出如何可以操纵两个磁齿轮以导致输出反向而不改变任一磁齿轮的磁特性。参考图21，齿轮箱401包括固定齿轮箱部分403和可旋转齿轮箱部分405。固定齿轮箱部分403具有安装脚407，当安装脚407附接到支撑件时，该安装脚407将固定齿轮箱部分403保持在固定位置。固定齿轮箱部分403具有封闭端409和开口端部分411。固定齿轮箱部分403被示出为具有用于接收可旋转输入轴415的部分管状壳体413。输入轴415具有可旋转的柔性输入轴417，可旋转输出轴419在可旋转柔性输入轴417与输入轴415相反的相反端上从可旋转的柔性输入轴417延伸。可旋转输出轴419从可旋转的磁齿轮421延伸。作为固定齿轮箱部分403的固定部分的管状部分423在管状部分423内包含齿轮轴轴承425，以实现可旋转输出轴419的低摩擦旋转。通道429的环形凹陷的半圆柱形的面向外的内部427位于固定齿轮箱部分403的开口端部411的内部，其目的将在下面描述。旋转驱动机构431固定到径向延伸臂433上，该径向延伸臂固定到固定齿轮箱部分403上，因此位于齿轮箱401的外部。

齿轮箱401的可旋转齿轮箱部分405自由旋转。可旋转齿轮箱部分405具有封闭端435。固定管状壳体437从封闭端435向外延伸，并且可旋转的输出轴439延伸通过封闭端435。输出轴439连接到延伸穿过壳体441的柔性轴440上，壳体441转换回到可旋转轴443。轴443固定到磁齿轮445上；轴443具有也是磁齿轮445的旋转轴线的纵轴。管447从可旋转齿轮箱部分405的壁向内延伸，管447垂直于齿轮箱401的纵轴。管447包括齿轮轴轴承449，用于实现轴443的低摩擦旋转。通道429的环形凸起的半圆柱形的面向内的外部451用于限定具有面向外的内部427的通道429。

可旋转驱动机构431具有驱动轴453，驱动轴固定到可旋转滑轮455。轴承457位于通道429中，以减小固定齿轮箱部分403和可旋转齿轮箱部分405之间的摩擦。各种装置可以用于辅助执行旋转功能，例如但不限于v形带459，其部分地围绕滑轮455延伸，并且部分地围绕环形v形带通道461延伸，环形v形带通道围绕可旋转齿轮箱部分405的接近固定齿轮箱部分403的外围端部延伸，用于接收v形带459的一部分。

在操作中，轴驱动机构沿箭头463所示的方向使输入轴415旋转。箭头463示出为当朝向齿轮箱401观察时沿顺时针方向旋转。输入轴415的旋转引起可旋转柔性输入轴417的相同旋转，这又导致可旋转输出轴419和固定有可旋转输出轴419的磁齿轮421的相同旋转。该旋转实现磁齿轮445的反向旋转，这导致柔性轴440的相同旋转，导致输出轴439的顺时针(从封闭端435的内侧观察)旋转。因此，在该构造中，输入轴415和输出轴439充当一个实心轴。如果旋转驱动机构431使驱动轴453和带轮455旋转，则v带450被驱动以使可旋转齿轮箱部分405旋转180°。当重建顺序磁相互作用时，使磁齿轮445沿相反方向旋转，输出轴439类似地反向其旋转。当朝向齿轮箱401观察时，输入轴415顺时针旋转，输出轴439逆时针旋转。任何其它装置可用于旋转可旋转齿轮箱部分405并影响输出轴反向。

本发明的运输方面没有齿轮润滑剂，并且如果是电驱动的，则不需要使用除了轴承之外的石油或其它润滑剂，并且柔性驱动轴极大地减少对环境的破坏。与目前使用的那些系统相比，预期在系统上具有低的摩擦和磨损，甚至可以用多组磁齿轮替代柔性驱动轴，使得整个齿轮箱可以使用密封、润滑的长寿命轴轴承。

本文所述的许多磁性部件是永久磁体。在一些情况下，也可以使用电磁体。

本发明的另一个实施例涉及提供一种磁齿轮箱，其中在这种情况下被选定作为驱动齿轮的一个磁齿轮沿着由从动齿轮不旋转的轴限定的路径移动。一组第二磁齿轮不旋转地位于第二轴上，其中第二磁齿轮被选择为从动齿轮。驱动齿轮与相应的从动齿轮磁性顺序地相互作用。也就是说，在驱动齿轮的北极和南极与各个从动齿轮之间存在顺序的相互作用。驱动齿轮分别与从动齿轮共面。从动齿轮的磁极之间的节距可以由x表示，从动齿轮的磁极之间的节距可以从(x+δ)延伸到(x-δ)，其中(δ)是增量值，超过该增量值将丧失足够的顺序磁相互作用。在图22中示出了使用本发明的这种形式的一个实施例。示出了齿轮箱500，其具有配合的磁齿轮系统501和502，其中一个磁齿轮系统501或502是驱动磁齿轮系统，另一个是从动的磁齿轮系统。磁齿轮503安装在花键轴504上。磁齿轮503具有图22a所示的中心开口506，并且具有从中心开口506延伸的径向延伸的开口507a，507b，507c和507d，用于分别容纳花键508a，508b，508c和508d，这样防止磁齿轮503相对于轴504旋转。轴504和花键508a-508d沿着它们各自的长度是线性的，因此磁齿轮503在箭头505所示的方向沿着轴504线性移动。磁齿轮503被构造成如本文前面讨论的磁齿轮，并且具有交替极性的相邻磁极。磁齿轮503可以是驱动齿轮或从动齿轮。如果磁齿轮503是驱动齿轮，则将需要用于使花键轴504围绕其纵轴旋转的装置。

具有相同直径的一组从动磁齿轮510(假设磁齿轮系统501是驱动齿轮)不旋转地安装在与轴504线性且平行的轴512上。磁齿轮的从动磁齿轮组510可以是从动齿轮或驱动齿轮。如果从动磁齿轮组510是驱动齿轮，则必须提供用于旋转从动磁齿轮组510和轴512中的相应齿轮的装置。在下面的讨论中，选择磁齿轮系统501作为驱动齿轮系统，并且选择磁齿轮系统502作为从动齿轮系统。从动磁齿轮组510被示出为五个，并且被指定为从动磁齿轮514、516、518、520和522。每个驱动磁齿轮514、516、518、520和522具有相同的直径，并且彼此分开一段距离，当各个齿轮通过驱动磁齿轮磁性接合(即，磁性顺序相互作用)时，该距离不会显着影响相邻的齿轮。驱动磁齿轮518是一组从动磁齿轮510的中心，并且在磁极之间具有接近或等于磁齿轮503的节距的节距。从动磁齿轮516和514的节距具有逐渐小于从动磁齿轮518的节距的节距，并且从动磁齿轮520和522的节距从从动磁齿轮518的节距开始顺序地增大。各个节距必须使得它们保持顺序的磁相互作用以在选择任何齿轮对时传递所需的功率而不会滑动。因此，当磁齿轮503与从动磁齿轮514磁相互作用并且磁齿轮503从从动磁齿轮514依次移动到从动磁齿轮522时，当从动磁齿轮522和轴512达到最大转速时，随着磁齿轮503顺序地向右移动，磁齿轮503将增加从动磁齿轮组510的转速。

在期望大范围的比率的情况下，驱动轴和从动轴可以被制成非平行但共面(或接近)，始终保持顺序的磁相互作用以传输所需的功率，并且固定到轴的相应磁齿轮的直径增大，以便被包围在圆锥形旋转表面内。参考图23，示出了磁齿轮箱550。在图22中出现的相同的磁齿轮系统501同样在图23中示出。磁齿轮系统501的每个部件被赋予与图22中的部件相同的附图标记，并且参考其如上所述的描述。磁齿轮系统551也是磁齿轮箱550的一部分。

图23中示出了从动磁齿轮轴552，其不与磁齿轮轴504平行。在下面的描述中，从动磁齿轮组554被示出为可与从动磁齿轮轴552一起旋转，其中从动磁齿轮组554在从动磁齿轮轴552上是不旋转的。在本说明书中，假设从动磁齿轮组554为从动齿轮组。从动磁齿轮组554顺序地安装在从动磁齿轮轴552上，并且具有分别示为比从动磁齿轮556、558、560、562和564的增大的直径。相应的从动磁齿轮556、558、560、562和564都保持与磁齿轮503的顺序磁相互作用以传递所需的功率。形成从动磁齿轮组554的一部分的各个磁齿轮上的磁极的节距可以等于从动磁齿轮系统502的节距或在它们各自能力内的任何值，同时保持顺序的磁相互作用。与轴504和512平行的磁齿轮组510的磁极的节距不同，中心从动磁齿轮560的磁极的节距不需要等于或接近磁齿轮503的磁极的节距。磁齿轮503必须在图23中的轴552上的磁齿轮的从动磁齿轮组554的各个齿轮之间移位。

在图24中示出了换档器组件570。图24具有对应于图22和图23中的磁齿轮503的磁齿轮572。磁齿轮572安装在圆柱形轴574上，该轴具有一组花键576，这组花键延伸穿过磁齿轮572中的相应槽578，以防止磁齿轮572在轴574上旋转。一组磁齿轮580从轴582延伸并且由于磁齿轮572以及形成磁齿轮组580的各个齿轮之间的顺序磁相互作用而旋转。换档器584可沿与轴574的纵轴平行的方向移动，如箭头586所示。磁齿轮572具有大致圆柱形的凸缘588，相应的槽578位于该凸缘中，用于接收相应的花键576。凸缘588是保持环形构件590的环形管。环形构件592连接到环形构件590的外壁上，并且环形构件592具有平行于磁齿轮572的直立的环形垂直壁594，并且垂直于用于使磁齿轮572沿轴574移动的轴574的纵轴。

变速器584具有倒置的“u”形端部596，用于接收直立的环形垂直壁594。提供适当的装置以用于使变速器584线性地移动，如箭头586所示，以使磁齿轮572沿着轴574移动，从而使磁齿轮572与磁齿轮组580的各个齿轮顺序地磁相互作用。如果磁齿轮572是驱动齿轮，则其将顺序地移动越过该组磁齿轮580以增加或减小它们各自的转速。

可以有利地组合换向和变速齿轮箱。

图25示出了齿轮系600，其具有一对磁齿轮602和604，具有直径相等但数量不等的具有交替极性的外围磁体。磁齿轮602具有一组十二个外围磁体606，并且磁齿轮604具有一组十个外围磁体608。磁齿轮602的磁体610与磁齿轮604上的磁体612磁性地链接，因为磁体610和612在磁齿轮602和604的相应节距圆的切点处。如果磁齿轮602是驱动磁齿轮，则其恒定转速将实现磁齿轮604的较低恒定速度。如果磁齿轮604是驱动磁齿轮，则反之亦然。

应当注意，单个磁齿轮可以具有围绕磁齿轮的外围变化的磁极之间的节距，并且配合的磁齿轮可以具有其磁极之间的也变化的节距，或者磁极可以均匀地相等，只要保持顺序磁相互作用即可。对于恒定的转速输入，这将在输出处产生用于恒定输入速度的转速变化。

当保持顺序的磁相互作用(即，在一个磁齿轮的磁极顺序吸引地与另一个磁齿轮的磁极相互作用的磁齿轮之间的最接近点附近)时，在两个磁齿轮中保持交替磁极的等圆周间隔是标准的。然而，由于只有齿轮的非物理磁场相互作用，所以以前没有认识到维持交替磁极的等圆周间隔并非是绝对的要求。

实际上，只要保持齿轮的顺序磁相互作用，并且这取决于许多因素，例如齿轮周围的磁极的角间距，在两个相同直径的齿轮的情况下，如果一个齿轮的交替磁极的圆周间隔保持恒定，则另一个交替磁极的圆周间隔可以高于或低于第一齿轮的圆周间隔。

通过这种新颖的布置，有可能使齿轮比不同于两个磁齿轮的直径比，并且前面描述的所有其它正常的相互作用模式将继续有效。

还存在也可能作为结果发生的不寻常配置。这是当围绕圆周的磁极的圆周间距围绕一个磁齿轮的周边变化时的情况。如果另一个磁齿轮具有相等的圆周间隔，对于恒定的输入速度，这会因为磁极之间的圆周间隔变化而导致输出加速和减速。

具体参照本发明的优选实施例详细地描述了本发明，但是本发明所属领域的技术人员可以想到本发明的精神和范围内的变化和修改。