CN101411046B - 用于绕转/开卷装置的具有磁滞的磁性连接件 - Google Patents

Abstract

具有磁滞性的磁性连接件(1)，包括能够一个相对于另一个转动的感应器组件(2)和电枢组件(6)。所述感应器组件具有多个磁极且所述电枢组件(6)具有一个或多个具有磁滞性的电枢永磁体(11、12)。本发明的特征在于所述或者每一电枢磁体制成具有带有垂直磁滞的磁性材料的一个部件的环状外形并且具有削弱径向电流的通槽，其中每一通槽均沿着所述环的圆周分布方向延伸。其用于限制发热和减小轴向体积。

Description

用于绕转/开卷装置的具有磁滞的磁性连接件

技术领域

本发明涉及具有磁滞的磁性连接件的领域，特别是用于驱动具有在较宽的速度范围内最低限度可变转矩的开卷机-重卷机装置。

背景技术

文件FR 1 602 519公开了利用这种连接件的开卷机-重卷机装置。每一连接件包括一个相对于另一个转动的两个同轴元件，具体为产生交变多级磁场的感应器，其中磁极根据绕旋转轴的旋转对称彼此依次排列，另外一个元件由铁磁性材料制成，优选为非预先磁化的硬磁材料形成。感应器的磁极由电磁体形成或者优选地由永磁体形成。由于使接收元件或者相对于电机元件或者引导元件而被引导的元件滑动的可能性，在开卷和重卷的过程中驱动电机可保持正常的速度。根据此文件，所传输的转矩几乎不发生变化。

经验能够显示在较大的滑动速度下，首先是在开卷时，所传输的转矩随着滑动速度明显且突然地变大，该增大对于滑动速度超过例如60％，大于2000rpm。

对于在文件EP 1 026 815中所描述连接器的相同应用中，包括适于一个相对于另一个转动的感应器元件和电枢元件，所述感应器元件具有若干磁极而所述电枢元件具有一个或多个具有磁滞性的电枢永磁体。

文件FR-A-2 607 333同样公开了相同类型的磁性连接体，但其关注于提供更少依赖滑动速度的传递转矩。

根据该文件，该连接体的电枢次级组件部分地至少由包含具有磁滞性的磁体粒子和例如环氧树脂的电绝缘粘合剂的模膏构成，该模膏保持在具有散热部件的碟形支承件上。

结果，基本上源自由电枢次级组件中磁通量的变化而感应的傅科电流的转矩变化实质地减小。

然而，在该已知的连接件中，再次观察电枢次级组件，大量的热量源自如下事实，由于电绝缘粘合剂较差的热传导率，消耗在磁滞线圈中的能量极少由消耗装置传递，从而需要对该电枢次级组件进行更宽的设计以避免产生过高的温度。

另一方面，文件US 6 129 193描述了具有磁滞性的连接件，其中感应器元件由一系列分散角度排列的电磁极构成，其中电枢元件由一系列具有磁滞性的电枢永磁体构成，同样成一定角度分开排列。这些永磁体中的每一个均是由具有磁滞回线的磁性材料制成的冠状部件的形式且安装于由塑料制成的径向外部冠状部件上，该径向外部冠状部件嵌有由磁性材料制成的第二冠状部件，从而保证了不同永磁体之间的磁性结合。另外，感应器元件上的每一永磁体的表面包括一系列容纳磁通的径向槽，同时削弱单独在该表面上的傅科电流，且增强电枢元件和感应器元件之间的同步转矩。在所述磁体的另一表面上和结合他们的磁性冠状部件上，傅科电流未受到限制的流通。一方面，这不可产生电枢和感应器之间持续的滑动，另一方面，亦不可产生相对于感应器元件和电枢元件的相对角度定位的规则的传递转矩。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺点并提出一种新的连接件，同时保证规则的转矩，具有改进的发热性能。

本发明的另一目标是更好地保证所传递的转矩的规则性，且这是在速度变化的更宽的范围内发生的(此处假设在现有技术中的这些变化由限制发热的需求所限制的，由于在模膏的粘合剂和构成电枢支承件的金属材料之间具有相当大的热差膨胀)。

为了这个目的，本发明提出具有磁滞性的磁性连接件，包括适于彼此相对转动的感应器次级组件和电枢次级组件，所述感应器次级组件具有多个磁极且所述电枢次级组件具有一个或多个具有磁滞性的电枢永磁体，其特征在于所述或者每一电枢磁体制成具有垂直磁滞回线的磁性材料单件的冠状部件的形式且包括每一条均沿着所述冠状部件的圆周分布的方向延伸的径向电流的削弱通槽。

这种连接件的某些优选的但非限定性的方面如下：

*一组形成于所述冠状部件的外部边缘和内部边缘之间的径向尺寸上相对于彼此偏移的槽。

*每一条槽的角度分布基本上大于感应器次级组件磁极的角度分布。

*所述槽沿着与所述冠状部件的中心同心的圆延伸。

*所述圆彼此间基本等距。

*所述或每一电枢磁体由磁性铁-铬-钴合金制成。

*所述或每一电枢磁体冠状部件的宽度与厚度间的比例大于大约3。

*所述或每一电枢磁体被由具有较大的电阻率，特别是大于5μohm.cm，且具有较大的热传导系数的非磁性金属材料制成的凸缘支承。

*所述凸缘由不锈钢制成。

*在所述或者每一电枢磁体与相配合的凸缘之间具有紧密的表面接触。

*在所述或每一电枢磁体和相配合的凸缘之间具有导热膏。

*所述或每一凸缘具有相对于所述电枢磁体的散热片。

*每一同心的各级的多个槽(F1-F4)和感应器次级组件的多个磁极彼此不成倍数关系(multiple)。

附图说明

本发明的其它方面、目的和优点将通过下面的优选实施例的具体说明得以表现，其通过给出非限定性的例子及参考附图进行，其中：

图1是根据本发明的具有磁滞性的磁性连接件的纵向轴截面视图，且

图2是图1的连接件的磁性电枢元件的前方正面视图。

具体实施方式

参考图1，其示出了由附图标记1整体表示的具有磁滞性的磁性连接器，该磁性连接器包括具有普通碟形外形的感应器次级组件2以及电枢次级组件6，所述电枢次级组件包括设置在所述感应器次级组件的 两侧面的两装配电枢部件7和8，所述感应器次级组件和所述电枢次级组件能够由辊子20相对彼此依轴A发生旋转。

所述感应器次级组件2包括由铁磁材料制成的凸台3，所述凸台支承两个为冠状件4和5形式的永磁体区域并且在可于辊子15之间转动的输出轴14中延伸。所述永磁体4和5限定了规则角间距的交变磁极，例如每一个具有15°的角度的24个磁极。

所述的两个电枢部件7和8分别包括两个电枢11和12，该电枢分别安装在支承件或者凸缘9和10上。

每一电枢11、12由具有磁滞性的实心(solid)永磁体构成。具有重量26％至30％之间的铬、重量7％至10％之间的钴、其余为铁的铁-铬-钴合金优选地作为磁性材料。这种磁性合金的特性为垂直磁滞回线，以及特别地对于50到800奥斯特之间的矫顽场强度优选为8000至13000高斯之间的剩余磁感应，以及对于50到300奥斯特之间的矫顽场强度更优选9000到12000高斯之间的剩余磁感应。

这种磁体还具有较大的电阻系数，典型的为大于或等于大约40μOhm.cm且更优选地为大于或等于大约60μOhm.cm。

这种磁体的另一特性为小于大约0.5％的、且更优选小于大约0.05％的反向磁感应变位系数(reversible induction modification coefficient)。

以相对较弱的磁场感应器对温度的最小灵敏度，这种磁体产生较大的转矩。这种特性有利地减小了感应器磁体的体积、特别是他们的厚度。

并且，所述电枢支承件9和10由具有较大电阻系数的材料制成，典型地大于5μohm.cm，例如304系列的不锈钢。

这限制了电枢11、12中的电流的循环，从而限制变热以及通过感应器与电枢之间的相对速度对转矩的依赖。

所述支承件9和10的外表面设置有参与排出在电枢中产生的热量的散热片90和100。由于保证了磁体11、12和各个支承件9、10之间的适当的热传导，该散热获得更好的实现。这可以或者通过这些具有合适的外形精度的部件之间的紧密的表面接触实现，或者如果需要的话，可通过在他们之间加入高热传导膏实现。

另外，如图2所示，电枢磁体11和12的每一个均具有实心冠状 结构，所述结构容纳一系列通槽从而限制径向傅科(Foucault)电流在这些磁体中的循环，并且这也限制了在所述磁体中的热量的产生。

这些槽具有最小的可达到的宽度，有利地根据切断技术通过增压或者激光水射流制成。在当前的优选的实施例中，他们布置以冠状形式的所述磁体的外部和内部之间均匀地隔开的同心圆上。

此处，设置有槽的四级F1到F4，最外围的槽由F1表示，最中心的槽由F4表示。这些槽所在的圆均匀地在所述冠状结构的外围和中心之间间隔开。另外，一级的槽与相邻级的槽相重叠，使得沿着各自圆的所述槽的分布累积起来优选地大于将所述槽分隔的隔断的分布且保证了该部件的机械结合力。

另外，每一槽优选地在圆周方向上延伸，跨越多个相邻磁极。

在当前实施例中，每级设置有六个槽，每个槽在跨越40至50°的级别的角度范围上延伸，如图所示，从位于某级上的槽相对于相邻级上的槽的大约15°的角度偏移。

由于用于所述电枢磁体11和12的具有垂直磁滞回线的所述材料有助于减小尺寸且特别是感应器磁体的厚度，由于用于介质9和10的几乎非导电性材料，最后由于在所述电枢中的径向电流限制槽的形成，可制造极薄的电枢，典型的为所述冠状部件的径向宽度与轴向厚度之间的比大于3，未产生实质上的热量。结果，该连接器可以更经济地制造并且具有较小的轴向体积。

通过不需详细说明的传统的连接部件可取得利用部分地如图1的左侧所示的电机M的输出轴驱动电枢次级组件6的效果。感应器次级组件为实心，通过辊子15与安装在连接部件的底盘10中的输出轴14一起转动。

需理解的是本发明不限于上文所说明以及在图中所示的具体实施例。专家们将了解如何进行各种替代和改进。

特别地，连接部件可利用如下结构制成：

-单一主动面以降低成本，特别是当所传递的转矩不是很大的时候；

-每级上的多个槽和多个磁极彼此不成倍数关系(multiple of one another)；

-用于电枢的冠状部件的支承件(9、10)上的多个固定螺钉和多个磁极彼此不成倍数关系(multiple of one another)。

Claims (12)

1.一种具有磁滞性的磁性连接件(1)，包括适于相对彼此转动的感应器次级组件(2)和电枢次级组件(6)，所述感应器次级组件具有多个磁极且所述电枢次级组件(6)具有一个或多个具有磁滞性的电枢永磁体(11、12)，其特征在于所述电枢磁体以具有垂直磁滞回线的磁性材料单件的冠状部件的形式制成且包括削弱径向电流的通槽(F1-F4)，每一条通槽均沿着所述冠状部件的圆周方向延伸；并且在所述冠状部件的外部边缘和内部边缘之间的径向方向上具有一组一个相对于另一个偏移的槽(F1-F4)。

2.如权利要求1所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于每一条槽所延伸过的角度大于感应器次级组件的磁极所延伸过的角度。

3.如权利要求1所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于所述槽沿着与所述冠状部件的中心同心的圆延伸。

4.如权利要求3所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于所述圆彼此间基本等距。

5.如权利要求1所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于所述电枢磁体(11、12)由磁性铁-铬-钴合金制成。

6.如权利要求1所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于所述电枢磁体的冠状部件宽度与厚度间的比例大于3。

7.如权利要求1所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于所述电枢磁体被凸缘(9、10)支承，所述凸缘(9、10)由具有大于5μohm.cm电阻率的非磁性金属材料制成。

8.如权利要求7所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于所述凸缘由不锈钢制成。

9.如权利要求7所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于在所述电枢磁体和相配合的凸缘之间具有紧密的表面接触。

10.如权利要求7所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于在所述电枢磁体和相配合的凸缘之间设置有导热膏。

11.如权利要求7所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于相对于所述电枢磁体所述或每一凸缘具有散热片(90、100)。

12.如权利要求1所述的具有磁滞性的磁性连接件，其特征在于每一同心的各级的多个槽(F1-F4)的数量和感应器次级组件的多个磁极的数量彼此不是成倍数关系。

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