江仲文

摘 要：塑料齒輪因工藝簡單、成本低，重量輕，在微電機行業(yè)得到廣泛應用。目前，國內(nèi)針對塑料齒輪設計方面文獻的不多，本文基于漸開線圓柱直齒輪，以真實設計為例，探討了塑料齒輪設計的方法。對實際工程應用具有積極的參考意義。主要內(nèi)容如下：1）簡要介紹了爪極式永磁同步電機的結構特點。2）以實例詳細講述塑料齒輪設計方法，并加入了重合度、側隙、滑動率等重要驗算的理論方法。

關鍵詞：爪極式永磁同步電機；塑料齒輪設計；徑節(jié)；壓力角

1引言

近年來，隨著國內(nèi)家用電器行業(yè)的蓬勃發(fā)展，微型爪極式永磁同步電動機因結構簡單，工作可靠，效率高而得到廣泛的應用。其典型的應用場合一般為微波爐的轉盤電機、空調(diào)的掃風電機、監(jiān)控器搖頭電機以及其他電器的驅(qū)動電機等。因爪極式永磁同步電機功率偏小，一般為5～10W左右，轉子轉速又很高，達750～1000轉/分鐘，因而轉子輸出力矩很小。一般須在電機本體上增加一個減速齒輪箱，以減低轉速及提高輸出力矩。通常須將輸出級轉速降低至2.5～10轉/分鐘，力矩提高至2.5～20Kg.cm左右，才能滿足家用電器的驅(qū)動要求。本文將側重于探討減速齒輪箱設計方面的問題。

2爪極式永磁同步電機的結構特點

典型的爪極式永磁同步電機結構如圖一所示。其中定子的爪極分別設計在外殼（1）和支架（5）上。外殼（1）和支架（5）的爪極在轉子（2）外圓交錯排列。當定子繞組（4）通電后，在外殼（1）和支架（5）上的爪極上將產(chǎn)生N-S-N-S……成對出現(xiàn)磁極。爪極的一個特點是通過任一截面的磁通不均勻，即爪尖部分最小，爪根部分最大。為了使爪極的磁阻和磁壓降最小，須使每一截面的磁通密度均勻相等，因此，須將爪極設計成沿軸向截面不相等的形狀，一般為梯形爪極。外殼、支架通常采用鍍鋅鋼板沖壓而成。

轉子（2）采用永磁體磁環(huán)，并將轉子輸出齒輪注塑在磁環(huán)上。永磁體一般采用鐵氧體，如應用在大力矩輸出的場合，則需采用矯頑力較高的釹鐵硼。各級減速齒輪（7）圓周分布在由面蓋（8）和支架（5）形成的齒輪箱內(nèi)。對于E級、B級絕緣的電機，齒輪一般采用POM注塑而成。對于工作環(huán)境溫度較高的F或H級電機，齒輪一般采用PA66+30GF注塑而成。

3齒輪設計

通常，新設計的爪極式永磁同步電機會盡量通用原有外殼、支架等零件，以節(jié)省昂貴的模具成本，因而中心距是已知的。下面，以2.5轉/分鐘齒輪系為例，簡述齒輪設計的基本方法。

3.3裝配干涉檢查

最后，我們還須用CAD軟件將齒輪齒頂圓畫出，以檢查齒輪與其他部件是否有干涉。此處從略。

3.4塑料齒輪結構設計

我們還需根據(jù)電機的高度空間，設計出塑料齒輪結構，并畫出相應的零件圖。此處不再贅述了。

4結語

以上，我們通過實例介紹爪極式永磁同步電機塑料齒輪的設計過程。近年來，隨著線切割技術在注塑模具制作中的廣泛應用，我們不再局限于使用標準壓力角和標準模數(shù)的滾齒刀來加工模具銅公，而是靈活采用了英制的徑節(jié)（PD）及非標準壓力角，充分利用了產(chǎn)品的內(nèi)部空間，從而優(yōu)化了齒形設計，令齒輪的可靠性得到較大的提高。