齿轮传动在现代动力传动系统中占据相当重要的地位，但是现有的齿轮基本都是依靠直接接触啮合进行能量传输的，存在效率低、噪音大、需润滑、大变比场合需要多级变速的缺陷。根据磁通总是力图通过磁阻最小路径的原理，参考磁阻电机转矩产生特点，我们提出了一种非接触式大变比磁性齿轮拓扑结构。该结构是以我们独创的转矩星理论为基础，属国际首创。该结构具有磁体利用率高、传动比大、效率高、噪声小、易维护、使用寿命长等特点。

一、研究目的
本发明针对传统啮合齿轮需要接触啮合、润滑，及有噪音等缺点以及现有磁性非接触齿轮具有转矩密度低、转矩小、磁体利用率低等缺陷，旨在顺应当前科技清洁、环保、高效方向发展的趋势提出的一种新型的非接触永磁齿轮设计方案，并进行相关的理论、仿真以及样机分析实验，进一步验证此设计方案的有效性。对该项目的深入研究，希望在这种全新理论和结构的指导下，开发出能够替代机械式齿轮的新型永磁齿轮，同时进一步完善转距星的理论，从而拓展出更多的崭新成果。
二、基本设计思路
首先，根据项目总体实施方案，进行相关文献的进一步阅读及以确定该新型永磁齿轮基本拓扑结构。对于本项目的永磁齿轮进行理论分析，根据实际生产需要确定各项参数，建立数学模型，根据电磁场原理和电机运行的相关公式计算该永磁齿轮的转矩大小、磁通密度、运行效率等各项指标。应用有限元分析软件ANSYS建立该系统的仿真模型（各个参数与理论分析相同），对该系统进行仿真分析，改变齿轮的各主要结构参数，计算其对应的性能指标，根据结果列出表格并绘制相关曲线。根据有限元分析所得到的各参数曲线和实际工艺水平优化系统的结构参数，并对优化结果进行仿真分析，验证优化结果的可靠性。根据系统优化结果设计该永磁齿轮样机，并委托相关生产部门根据设计图纸生产齿轮样机。对样机进行相关的运行分析实验，测量系统的各主要性能指标。对比系统样机指标和仿真指标，进一步完善系统的仿真建模以及参数设置。利用先进的计算机仿真软件和设计的样机进行相关实验和参数改进，发表高水平的论文和申请专利，争取寻求合作厂家，为推向市场努力。
三、技术关键
1、转矩星理论指导转矩星理论揭示了该永磁齿轮的静态转矩与转子所处位置之间的关系，该理论可以推广到依靠磁阻原理进行工作的其他转动机构如磁阻电机中。转矩星理论为本结构提出的磁阻式永磁齿轮的设计原理奠定了基础。
2、合理的建模分析，对系统的数学建模计算结果、仿真分析结果、样机试验结果进行对比分析，归纳总结出该系统的各个参数变化对整个系统工作状态的影响，并进一步完善系统的数学建模方法和仿真分析方法。
3、步进电机变磁阻产生转矩理论针对当前磁性齿轮转矩小、磁体利用率低等缺陷根据磁阻电机原理提出新的永磁齿轮拓扑结构，并分析其原理的可行性。
4、高性能永磁材料的应用，永磁齿轮的性能、设计制造特点和应用范围都与永磁材料的性能密切相关。永磁材料种类众多，性能差别很大，只有正确选择合适的永磁材料才能做到设计合理，使用得当。
5、合理创新式的结构设计 根据实验分析结果对样机进一步完善，优化样机的设计参数，以便达到最佳的工作状态，进一步提高磁体的利用率和增加样机的转矩密度。最终达到在理论上有重要突破，在技术上,研制实际有效的,并可以应用在工业生产中的永磁齿轮。
四、主要技术指标
1、无摩擦、无噪声
由于该齿轮能实现无接触传动，无需润滑，所以能实现传统啮合式齿轮无法实现的无摩擦、无噪声的性能。
2、具有过载保护能力
由于该齿轮的无接触传动结构，所以不会像机械齿轮那样因过载而折断。
3、传动比例大
由于梳齿结构可以做的很小，所以该齿轮的传动比可以很大；该文展示的结构齿轮传动比为25:1。通过适当调整结构参数，这种永磁齿轮的传动比可达到50:1，甚至更大。可以提高工作效率。
4、定位精度高
由于运用了步进电机理论，该结构具备定位转矩，又因其梳齿小，所以定位精度很高。
5、转矩大
由于使用了永磁材料，所以该齿轮具有较大转矩；随着高性能永久磁铁的不断问世，为这种结构的永磁齿轮提供了巨大的市场潜力。

第十二届“挑战杯”作品 三等奖
2010年10月在第四批全国大学生创新实验计划中期审查被评为国家级重点实验项目。