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构造无接触磁齿轮的新方法

构造无接触磁齿轮的新方法

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(A)经典配置,其中两个旋转磁体(以红色,绿色和蓝色箭头表示的旋转)共享相同的旋转轴(灰色箭头)。类似的设置用于现代牛奶发泡器和食品搅拌机,以及磁性… 更多

你用来准备你的卡布奇诺的新牛奶泡沫可能使用磁性齿轮。磁齿轮传递像机械齿轮那样的旋转运动,但是代替齿,它们在旋转磁体之间使用磁吸引和排斥。Dr。JohannesSchönke博士,冲绳研究所科学技术研究生大学(OIST)博士后,发表在物理评论应用一个理论,扩大了平滑磁耦合的可能性和应用,可以产生一个平稳的运动,没有任何反力。这项研究有几个潜在的应用在纳米技术,微流体和机器人。

磁性齿轮相对于机械齿轮具有几个优点。主要的是部件之间没有直接接触。虽然机械齿轮,例如表内的啮合齿轮,通过移动的齿之间的接触传递运动,但是磁性齿轮是无接触的。磁齿轮需要较少的维护,无润滑,它们还具有更好的可靠性和效率,并且它们产生较低的振动和噪声。磁齿轮通常基于铁,硼和钕的合金,其产生迄今已知的最强的永磁体。

我们在厨房里的一些食物混合器,化学实验室中的磁力搅拌器或其他工业磁耦合是基于两个磁体围绕同一轴线旋转的想法。“我想探索将输入和输出轴定位在任何所需倾斜角度的可能性,”Schönke博士解释说。“此外,存在允许在特定位置处添加第三磁体并且仍保持平滑耦合的两个磁体的某些配置”。作为说明性示例,Schönke博士建模了一个桨船,其中两个磁铁连接到桨叶,一个连接到驱动系统。如果驱动系统的磁体旋转,桨叶以同步的方式移动,以向前推动船。有趣的是,由于磁耦合的非接触性质,桨轴固定在船的外部,并且其不穿透船体。然而,三个磁体的位置之间的特定三角形几何形状是至关重要的,以使耦合平滑地工作。在未来,这种类型的技术将在微米和纳米系统中特别有用。对于船模型的桨叶,可以以非接触方式从外部控制放置在微通道内的迷你泵和阀的运动。

可以通过考虑四极杆和磁体之间的相互作用来进一步探索机械和磁性齿轮之间的相同类比,每个四极杆和磁体围绕特定轴线旋转。构造四极的一种方式是放置四个磁体,如十字,以两个北极和两个南极交替地面向中心的方式定位。四极杆可以被认为是具有两倍于单个磁体的齿的齿轮。因此,当磁体旋转整个周期时,四极杆仅旋转半个周期。通过旋转磁体,四极杆相应地旋转,这将通过机械齿轮机构发生。

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