磁性齒輪令人驚訝地是未知的，并且僅在少數(shù)利基應(yīng)用中使用。然而，它們的流行度正在上升，它們是傳遞機(jī)械能，轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)扭矩和RPM的最滑溜的解決方案之一。遲早，你一定會(huì)絆倒他們?cè)谀硞€(gè)地方，所以讓我們檢查他們看看他們是什么，他們有什么好。

什么是磁力齒輪？

在傳統(tǒng)齒輪使用機(jī)械互鎖齒的配合表面的情況下，磁性齒輪采用交變磁場(chǎng)來傳遞轉(zhuǎn)矩。長(zhǎng)期以來，磁齒輪在工程上只起了次要的作用。它們相對(duì)較高的價(jià)格，直接反映了他們對(duì)稀土如釹，復(fù)雜組件的依賴，以及它們?cè)诟咿D(zhuǎn)矩下滑動(dòng)的傾向，并沒有將它們精確地推入聚光燈。磁性齒輪的可實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩密度實(shí)際上遠(yuǎn)低于它們的機(jī)械對(duì)應(yīng)部件中的一個(gè)，但是在正側(cè)上，如果超過其指定的轉(zhuǎn)矩，它們也不會(huì)遭受不可修復(fù)的損壞。目前，增加磁齒輪中的扭矩是許多研究計(jì)劃的主題，并且磁齒輪正在進(jìn)入更多的應(yīng)用。

因?yàn)榇判札X輪不是機(jī)械互鎖的，在任何轉(zhuǎn)子之間沒有物理接觸，所以它們不經(jīng)受機(jī)械磨損。大多數(shù)常規(guī)齒輪類型，例如齒輪和甚至蝸輪，可簡(jiǎn)單地通過用永磁體的交替磁極替換切割的齒來復(fù)制為磁齒輪。3D打印的磁性“齒輪”組件在右邊是一個(gè)很好的例子。

然而，在工業(yè)應(yīng)用中，術(shù)語(yǔ)磁性齒輪通常意味著性能更好的同軸型，您可以在下面的動(dòng)畫中看到。它在結(jié)構(gòu)上非常類似于應(yīng)變波齒輪（即，也在下面示出的諧波驅(qū)動(dòng)齒輪），并且允許高齒輪比以及相當(dāng)高的扭矩。這種類型的齒輪依賴于磁場(chǎng)的靈活性，而不是靈活的花鍵。點(diǎn)擊下面不同齒輪的動(dòng)畫，看看它們?nèi)绾喂ぷ鞯募?xì)節(jié)：

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當(dāng)同心的，磁性齒輪的內(nèi)部快速旋轉(zhuǎn)磁環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，其迫使由嵌入非磁性托盤中的鐵磁性鋼片組成的調(diào)制器環(huán)與外部環(huán)的交變磁場(chǎng)嚙合。內(nèi)圈和外圈均由強(qiáng)永磁體組裝而成，內(nèi)圈和外圈的極對(duì)數(shù)以及鐵片數(shù)量決定了齒輪比。由于所有環(huán)之間的小空氣間隙，沒有摩擦考慮。這種齒輪的實(shí)際實(shí)現(xiàn)可以變化，并且調(diào)制器環(huán)可以用作定子或者可以直接附接到輸出軸，然后外部磁體環(huán)用作定子。

同軸磁齒輪可以非常高效，幾乎免維護(hù)，具有非常低的扭矩波動(dòng)，并找到應(yīng)用程序是這些因素是一個(gè)問題。在低速下，它們實(shí)現(xiàn)99.9％的效率。磁齒輪的高齒輪比使得它們對(duì)于加速非常緩慢的輸入力（例如海洋波浪力）是有意義的，這是UNC海岸研究所已經(jīng)探索的應(yīng)用。同樣的好處也使它們對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)很有趣。

磁齒輪的另一應(yīng)用是船舶推進(jìn)，其中它們用于將較高的輸入RPM從發(fā)動(dòng)機(jī)降低到傳動(dòng)軸所需的低RPM和高扭矩。今年早些時(shí)候，勞斯萊斯，ATB勞倫斯斯科特和磁齒輪箱制造商Magnomatics宣布他們計(jì)劃開發(fā)一種用于船舶的磁齒輪推進(jìn)系統(tǒng)。磁齒輪密封輸入和輸出力的能力在實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)療環(huán)境中也是有用的。

當(dāng)然，磁性齒輪也有缺點(diǎn)。如上所述，最大扭矩對(duì)于一些應(yīng)用可能不夠，并且它們昂貴并且通常比常規(guī)齒輪重。此外，在非常高的RPM下，由于由調(diào)制器中的滯后和增加的渦流引起的增加的損耗，它們失去了效率的優(yōu)勢(shì)。然而，大多數(shù)這些限制正在通過正在進(jìn)行的研究緩慢地消除。通過CMR的? 可編程磁體 ?允許強(qiáng)的，精細(xì)間距的磁結(jié)構(gòu)，這可以允許將來具有更高轉(zhuǎn)矩密度的更小，更有效的磁齒輪。此外，對(duì)齒輪的要求正在改變。盡管在工業(yè)應(yīng)用中更多的扭矩可能總是更好，但是交互式機(jī)器人應(yīng)用需要提供并確保人類用戶的安全的機(jī)制。

磁齒輪也可以制造而不需要重型齒輪切割機(jī)械，這使得它們對(duì)DIY項(xiàng)目特別有意義。一個(gè)體面的同心磁力齒輪可以由一堆永久磁鐵，易于獲得的硬件和3D打印部件組裝而成。我們的讀者如何看待，你會(huì)使用磁性齒輪做項(xiàng)目嗎？你在這里錯(cuò)過的應(yīng)用程序中遇到磁齒輪嗎？讓我們知道，并在評(píng)論中分享您的想法！