CN102355172B - 一种磁耦合悬浮式复合动作机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁耦合技术领域，公开了一种磁耦合悬浮式复合动作机构，包括传动轴、主动转子磁路基体、复合动作耦合磁路、不少于一个的悬浮磁路，所述传动轴套装于所述主动转子磁路基体的腔体内；所述悬浮磁路的浮磁路被动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路被动转子永磁体分别通过悬浮磁路被动转子基体、复合动作耦合磁路被动转子基体并排安装于所述传动轴上，所述悬浮磁路的悬浮磁路主动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路主动转子永磁体并排安装于所述主动转子磁路基体上。该磁耦合悬浮式复合动作机构能够实现传动轴随电动机一起同时完成轴向、周向的复合运动。

Description

一种磁耦合悬浮式复合动作机构

技术领域

本发明涉及磁耦合技术领域，尤其涉及一种磁耦合悬浮式复合动作机构。

背景技术

随着永磁材料性能的大幅提高，永磁材料的超距耦合特性已广泛应用在各种传动机构中，如磁力耦合器等。

磁力耦合器主要由转子、永磁体和控制器三部分组成，转子与电动机轴连接，永磁体与传动轴连接，传动轴连接负载，转子与永磁体之间有气隙，这样电动机与负载之间由原理的机械连接转变为磁连接，可通过调节气隙来实现负载传动轴的输出扭矩与转矩的变化。

目前，这种磁力耦合器仅能实现传动轴随电动机一起完成周向运动，不能实现传动轴随电动机一起同时完成轴向、周向的复合运动，从而使得，这种结构的磁力耦合器的使用受到限制。

因此，如何实现传动轴能够随电动机一起同时完成轴向、周向的复合运动，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁耦合悬浮式复合动作机构，该磁耦合悬浮式复合动作机构能够实现传动轴随电动机一起同时完成轴向、周向的复合运动。

为了实现上述目的，本发明提供了一种磁耦合悬浮式复合动作机构，包括能够随电动机一起同时完成轴向、周向的复合运动的传动轴、主动转子磁路基体、复合动作耦合磁路、不少于一个的悬浮磁路，所述传动轴套装于所述主动转子磁路基体的腔体内；所述悬浮磁路的浮磁路被动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路被动转子永磁体分别通过悬浮磁路被动转子基体、复合动作耦合磁路被动转子基体并排安装于所述传动轴上，所述悬浮磁路的悬浮磁路主动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路主动转子永磁体并排安装于所述主动转子磁路基体上。

优选的，所述悬浮磁路包括第一悬浮磁路、第二悬浮磁路，所述第一悬浮磁路、所述复合动作耦合磁路、所述第二悬浮磁路依次并排设置。

优选的，所述复合动作耦合磁路轴向的永磁体为N极、S极相间偶数排列。

优选的，所述复合动作耦合磁路周向的永磁体为N极、S极相间偶数排列。

优选的，所述主动转子磁路基体与传动轴之间设有密封罩。

优选的，所述密封罩为高电阻材料密封罩。

优选的，所述密封罩为非金属材料密封罩。

优选的，所述悬浮磁路的浮磁路被动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路被动转子永磁体均通过粘接的方式固定在悬浮磁路被动转子基体、所述复合动作耦合磁路被动转子基体上。

优选的，所述悬浮磁路的悬浮磁路主动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路主动转子永磁体通过粘接的方式固定在所述主动转子磁路基体上。

本发明提供的磁耦合悬浮式复合动作机构，包括传动轴、主动转子磁路基体、复合动作耦合磁路、不少于一个的悬浮磁路，所述传动轴套装于所述主动转子磁路基体的腔体内；所述悬浮磁路的浮磁路被动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路被动转子永磁体分别通过悬浮磁路被动转子基体、复合动作耦合磁路被动转子基体并排安装于所述传动轴上，所述悬浮磁路的悬浮磁路主动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路主动转子永磁体并排安装于所述主动转子磁路基体上。

传动轴与负载连接，主动转子磁路基体与电动机的动力输出轴连接，悬浮磁路在径向产生有用的悬浮力，该悬浮力可使得传动轴处于悬浮状态，；被动转子复合动作磁路相对于主动转子复合动作磁路在周向和轴向同时有位移产生时，主动转子复合动作磁路就可以带动被动转子复合动作磁路做复合动作耦合运动，进而带动传动轴做复合动作耦合运动，进而实现传动轴既能在径向悬浮又能在周向和轴向复合运动运动。可见，本发明能够实现周向的扭矩无接触传递，又能够实现轴向的力的无接触传递。

优选方案中，所述主动转子磁路基体与传动轴之间设有密封罩。这种结构可以实现外界动力源无接触地将本身的能量传递给负载让其工作，同时密封罩将外界与负载完全无泄漏密封隔离，能够解决现代工业中好多需要完全无泄漏输送的有毒有害介质，在完全密封的空间里的能量传递问题。

附图说明

图1为本发明所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构中的悬浮磁路周向展开图；

图3为本发明所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构中的悬浮磁路的轴向剖视图；

图4为本发明所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构中的复合动作耦合磁路的轴向展开图；

其中，图1-图4中：

密封罩1；传动轴2；第一悬浮磁路被动转子基体3；第一悬浮磁路被动转子永磁体4；第一悬浮磁路主动转子永磁体5；主动转子磁路基体6；复合动作耦合磁路被动转子基体7；复合动作耦合磁路被动转子永磁体8；复合动作耦合磁路主动转子永磁体9；第二悬浮磁路被动转子基体10；第二悬浮磁路被动转子永磁体11；第二悬浮磁路主动转子永磁体12。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参看图1，图1为本发明所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构的一种具体实施方式的结构示意图。

如图1所示，本发明提供的磁耦合悬浮式复合动作机构，包括传动轴2、主动转子磁路基体6、复合动作耦合磁路、不少于一个的悬浮磁路，所述传动轴2套装于所述主动转子磁路基体6的腔体内；所述悬浮磁路的浮磁路被动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路被动转子永磁体8分别通过悬浮磁路被动转子基体、复合动作耦合磁路被动转子基体7并排安装于所述传动轴2上，所述悬浮磁路的悬浮磁路主动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路主动转子永磁体9并排安装于所述主动转子磁路基体6上。

具体的方案中，所述悬浮磁路包括第一悬浮磁路、第二悬浮磁路，所述第一悬浮磁路、所述复合动作耦合磁路、所述第二悬浮磁路依次并排设置，所述第一悬浮磁路包括第一悬浮磁路被动转子基体3；第一悬浮磁路被动转子永磁体4；第一悬浮磁路主动转子永磁体5，所述第二悬浮磁路包括第二悬浮磁路被动转子基体10；第二悬浮磁路被动转子永磁体11；第二悬浮磁路主动转子永磁体12。

如图1所示，所述第一悬浮磁路被动转子永磁体4、所述复合动作耦合磁路被动转子永磁体8、所述第二悬浮磁路被动转子永磁体11依次分别通过第一悬浮磁路被动转子基体3、所述复合动作耦合磁路被动转子基体7、所述第二悬浮磁路被动转子基体10安装在所述传动轴2上，所述第一悬浮磁路主动转子永磁体5、所述复合动作耦合磁路主动转子永磁体9、所述第二悬浮磁路主动转子永磁体12依次安装于所述主动转子磁路基体6上。

传动轴2与负载连接，主动转子磁路基体6与电动机的动力输出轴连接，悬浮磁路在径向产生有用的悬浮力，该悬浮力可使得传动轴2处于悬浮状态，；被动转子复合动作磁路相对于主动转子复合动作磁路在周向和轴向同时有位移产生时，主动转子复合动作磁路就可以带动被动转子复合动作磁路做复合动作耦合运动，进而带动传动轴2做复合动作耦合运动，进而实现传动轴2既能在径向悬浮又能在周向和轴向复合运动运动。可见，本发明能够实现周向的扭矩无接触传递，又能够实现轴向的力的无接触传递。

以下结合附图，对本发明所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构的工作原理进行简单介绍。

首先，以第一悬浮磁路为例，对第一悬浮磁路的工作原理进行介绍。

请参看图2、图3，图2为本发明所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构中的悬浮磁路周向展开图；图3为本发明所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构中的悬浮磁路的轴向剖视图。

如图2、图3所示，从永磁体提供能量的角度来分析此悬浮磁路。第一悬浮磁路主动转子永磁体5包括永磁体①、②、③，第一悬浮磁路被动转子永磁体4包括永磁体④、⑤、⑥，永磁体①、②、③与永磁体④、⑤、⑥的N极均相对设置，各永磁体的布置位置如图3所示。

图3中E磁能的阴影部分分别为各个永磁体所提供的磁能，各个磁能均为永磁体N极面所提供。当a2=k.a1(k＜1)、h1-1＞h2-1、a2≥(2～3.5)h2-1时，永磁体②和永磁体⑤提供的磁能如图3中所示，其磁能量的顶端在一定的区域内形成一等磁能面，此时假如被动转子悬浮磁路在允许的尺寸范围内相对于主动转子悬浮磁路向左或向右产生位移时（位移L＜a1-a2/2），永磁体②和永磁体⑤在径向的磁能量是互相叠加的，作用的结果是在径向产生有用的悬浮力，而在轴向因为磁能量面为等磁能面，是随遇平衡，基本不会有不稳定有害力的产生。也就是说永磁体②和永磁体⑤是产生悬浮磁力的主因。假设被动转子悬浮磁路相对于主动转子悬浮磁路向左或向右产生的位移量L＞a1-a2/2时，当b2=k.b1、c2=k.c1、(k＜1），h1-2≥(1.2～2.2)(c1-b1)/2、h2-2≥(1.2～2.2)(c2-b2)/2时，永磁体①和永磁体④、永磁体③和永磁体⑥分别耦合的磁路的磁能量就会相互作用，当位移L向左时，永磁体④的磁能在轴向会阻止永磁体①的磁能输入，永磁体④对永磁体①产生了反馈，位移的方向与磁能作用产生的磁力方向相反，属稳定系统。当位移L向右时，永磁体③和永磁体⑥相互作用的结果完全同永磁体④对永磁体①的作用结果，也属稳定系统。

从以上对悬浮磁路从磁能角度的分析可以得出，此悬浮磁路是一在径向具有稳定悬浮，在轴向能够形成自反馈的稳定系统。

以下结合图4，对复合动作耦合磁路的工作原理进行介绍。

请参看图4，图4为本发明所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构中的复合动作耦合磁路的轴向展开图。

如图4所示，当复合动作耦合磁路被动转子永磁体8的被动转子复合动作磁路沿周向相对于复合动作耦合磁路主动转子永磁体9的主动转子复合动作磁路产生位移时，因在周向永磁体的布置为N极、S极相间紧密偶数排列，构成了推拉磁路。当被动转子复合动作磁路沿轴向相对于主动转子复合动作磁路产生位移时，因在轴向永磁体的布置为N、S相间紧密偶数排列，也构成了推拉磁路。假如被动转子复合动作磁路相对于主动转子复合动作磁路在周向和轴向同时有位移产生时，那么主动转子复合动作磁路就完全可以带动被动转子复合动作磁路做复合动作耦合运动。

经过以上悬浮磁路与复合动作耦合磁路的具体分析，当主动部件作转动直线的复合运动时，就可以通过悬浮磁路与复合动作耦合磁路的联合作用，实现传动轴2既能在径向悬浮又能在周向和轴向复合运动的需要。

优选方案中，所述主动转子磁路基体6与传动轴2之间设有密封罩1。这种结构可以实现外界动力源无接触地将本身的能量传递给负载让其工作，同时密封罩1将外界与负载完全无泄漏密封隔离，能够解决现代工业中好多需要完全无泄漏输送的有毒有害介质，在完全密封的空间里的能量传递问题。

具体的方案中，密封罩1可以为高电阻材料密封罩、非金属材料密封罩等。

优选的方案中，所述悬浮磁路的浮磁路被动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路被动转子永磁体8均可通过粘接的方式固定在悬浮磁路被动转子基体、所述复合动作耦合磁路被动转子基体7上。

进一步的方案中，所述悬浮磁路的悬浮磁路主动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路主动转子永磁体9也均可通过粘接的方式固定在所述主动转子磁路基体6上。

以上实施例中所提供的磁耦合悬浮式复合动作机构，悬浮磁路的数量为两个，本实用新型并不局限于此，本领域技术人员可根据需要选择合适数量的悬浮磁路；同样，所述复合动作耦合磁路的数量也不局限于一个。

以上所述仅是发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种磁耦合悬浮式复合动作机构，其特征在于，包括传动轴、主动转子磁路基体、复合动作耦合磁路、不少于一个的悬浮磁路，所述主动转子磁路基体用于与电动机的动力输出轴连接，所述传动轴套装于所述主动转子磁路基体的腔体内；所述悬浮磁路的悬浮磁路被动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路被动转子永磁体分别通过悬浮磁路被动转子基体、复合动作耦合磁路被动转子基体并排安装于所述传动轴上，所述悬浮磁路的悬浮磁路主动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路主动转子永磁体并排安装于所述主动转子磁路基体上。

2.根据权利要求1所述的磁耦合悬浮式复合动作机构，其特征在于，所述悬浮磁路包括第一悬浮磁路、第二悬浮磁路，所述第一悬浮磁路、所述复合动作耦合磁路、所述第二悬浮磁路依次并排设置。

3.根据权利要求1所述的磁耦合悬浮式复合动作机构，其特征在于，所述复合动作耦合磁路轴向的永磁体为N极、S极相间偶数排列。

4.根据权利要求1或3所述的磁耦合悬浮式复合动作机构，其特征在于，所述复合动作耦合磁路周向的永磁体为N极、S极相间偶数排列。

5.根据权利要求1所述的磁耦合悬浮式复合动作机构，其特征在于，所述主动转子磁路基体与传动轴之间设有密封罩。

6.根据权利要求5所述的磁耦合悬浮式复合动作机构，其特征在于，所述密封罩为高电阻材料密封罩。

7.根据权利要求5所述的磁耦合悬浮式复合动作机构，其特征在于，所述密封罩为非金属材料密封罩。

8.根据权利要求1所述的磁耦合悬浮式复合动作机构，其特征在于，所述悬浮磁路的悬浮磁路被动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路被动转子永磁体均通过粘接的方式固定在悬浮磁路被动转子基体、所述复合动作耦合磁路被动转子基体上。

9.根据权利要求1所述的磁耦合悬浮式复合动作机构，其特征在于，所述悬浮磁路的悬浮磁路主动转子永磁体、所述复合动作耦合磁路的复合动作耦合磁路主动转子永磁体通过粘接的方式固定在所述主动转子磁路基体上。