CN102545538A - Halbach盘式磁力耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种Halbach盘式磁力耦合器，包含由主动轴固定的主动盘和由负载轴固定的从动盘，所述主动盘包含盘体和Halbach列永磁体，所述Halbach列永磁体设置于盘体朝向从动盘的表面上，所述Halbach列永磁体环绕主动轴均匀分布，所述Halbach列永磁体的充磁方向是沿轴向。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型盘式磁力耦合器，特别是涉及一种Halbach盘式磁力耦合器。
背景技术
对磁力传动的研究可追溯至1943年，当时该项技术的首项知名专利在英国被授予给了霍华德兄弟。磁力驱动泵的早期工业开发由霍华德机械发展有限公司在20世纪40年代末首创。磁力驱动泵的主要组成部分为磁性联轴器。磁性联轴器在磁力驱动泵中作为传动装置，是利用了磁体能够吸引铁磁物质或磁体能接受磁场的磁力，而非铁磁物质不受磁力影响或受磁力影响很小的特性。磁性联轴器可无接触地透过非磁导体（隔离套）进行动力传输。
永磁磁力耦合器是磁性联轴器的一种。近年来，人们为了提高旋转设备的可靠性，对联轴器技术进行了长足的发展，关于联轴器的新产品和新技术层出不穷。工业上广泛应用的挠性联轴器，包括鼓形齿式联轴器、膜片联轴器等，虽然允许在较大的对中误差条件下运行，但却会在电机和负载轴上产生周期性附加载荷，没有从根本上解决问题。在实际中，电力系统运行情况是复杂多变的，无论怎样保证严格两轴的对中，设备运行一段时间后都会产生振动，从而加速磨损、缩短设备寿命。要想进一步提高设备的可靠性，一种办法是消除电机轴和负载轴之间的刚性联接，使得电机和负载之间振动隔离、互不影响，从而容许更大的对中误差，当设备受到大冲击、过载时保护设备，另外也可以进一步提供软启动功能。永磁耦合器作为一种非接触联轴器，通过磁场传递动力，无需机械接触，具备上述特点。图１为轴向式传动结构，可以分为永磁－铜盘磁力耦合器（见图３）和永磁-永磁磁力耦合器（见图4），图２为同心式传动结构。
图3所示的永磁－铜盘磁力耦合器采用的是盘式结构，该永磁－铜盘磁力耦合器的主动盘31由导磁盘311和永磁体312构成，永磁体312均匀的附在导磁盘311上，从动盘32采用铜盘。图4所示的永磁-永磁磁力耦合器采用的也是盘式结构，该永磁-永磁磁力耦合器的主动盘41由导磁盘411和永磁体412构成，永磁体412均匀的附在导磁盘411上，从动盘42采用永磁体材料。图3和图4所示的磁力耦合器由于采用盘式结构，中间的气隙比较大，所以会导致气传动隙磁密和永磁体利用率较低，导磁盘较厚、较重，因此极大的限制了耦合器的进一步应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种永磁体采用Halbach阵列的盘式磁力耦合器。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种Halbach盘式磁力耦合器，包含由主动轴固定的主动盘和由负载轴固定的从动盘，所述主动盘包含盘体和Halbach列永磁体，所述Halbach列永磁体设置于盘体朝向从动盘的表面上，所述Halbach列永磁体环绕主动轴均匀分布，所述Halbach列永磁体的充磁方向是沿轴向。
进一步，所述盘体可以为导磁盘，也可以为非导磁盘。
进一步，所述从动盘与所述主动盘可以结构相同，即所述从动盘也包含盘体和Halbach列永磁体，该Halbach列永磁体的充磁方向也沿轴向；所述从动盘也可以为铜盘。
本发明的有益效果是：
通过采用Halbach列永磁体结构，使得一侧的磁场很强，另一侧很弱，提高了主动盘与从动盘之间的气隙磁密，气隙磁场呈正弦性分布，减小了转矩脉动； Halbach列永磁体结构具有磁自屏蔽效应，可以大大的减少漏磁，从而可以减少主动盘导磁盘材料的厚度，甚至主动导磁盘材料可以采用非导磁材料，比如铝合金、工程塑料等，降低系统成本；Halbach列永磁体结构也提高了永磁体的材料利用率。
附图说明
图1是现有轴向式传动结构的磁力耦合器的结构示意图。
图2是现有同心式传动结构的磁力耦合器的结构示意图。
图3是现有永磁-铜盘磁力耦合器的结构示意图。
图4是现有永磁-永磁磁力耦合器的结构示意图。
图5为本发明Halbach盘式磁力耦合器的主动盘具有Halbach永磁体的结构示意图。
图6为本发明Halbach盘式磁力耦合器的主动盘和从动盘均具有Halbach永磁体的结构示意图。
图7为Halbach列永磁体结构的充磁方式的示意图。
图8为2块90°角度排列的Halbach列永磁体的结构示意图。
图9为3块60°角度排列的Halbach列永磁体的结构示意图。
图10为4块45°角度排列的Halbach列永磁体的结构示意图。
图中涉及的附图标记如下所示：
31，41主动盘； 311，411导磁盘；
312，412，永磁体； 32，42从动盘；
51，61主动盘； 512，612，622 Halbach列永磁体；
52，62从动盘。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行解释。
参见附图5，一种Halbach盘式磁力耦合器，包含由主动轴53固定的主动盘51和由负载轴54固定的从动盘52，所述主动盘51包含盘体（未标号）和Halbach列永磁体512，所述Halbach列永磁体512设置于盘体朝向从动盘52的表面上，所述Halbach列永磁体512环绕主动轴均匀分布，所述Halbach列永磁体512的充磁方向是沿轴向（见图7）。
本发明的Halbach盘式耦合器包括主动盘51、从动盘52、主动轴53和负载轴54。主动盘51上粘有Halbach列永磁体512，与主动轴53的轴承连接。由于采用了Halbach列结构的永磁体，主动盘51与从动盘52间的气隙磁密得到了加强，主动盘51后的漏磁减少，从而主动盘51也可以采用非导磁结构。也就是说，主动盘51既可以是导磁盘，也可以是非导磁盘。
图5所示的实施例中，从动盘52为铜盘。进一步地，参见图6，从动盘62与主动盘61的结构可以相同，即从动盘62也包含盘体（未标号）和Halbach列永磁体622，该Halbach列永磁体622的充磁方向也沿轴向。也就是说，从动盘62上也粘有Halbach列结构永磁体，该Halbach列结构永磁体与负载轴连接。
图5所示的实施例中，Halbach列永磁体512是采用4块45°角度排列（参见图10）的Halbach列永磁体，也可以采用如图8所示的2块90°角度排列的Halbach列永磁体结构，和如图9所示的3块60°角度排列的Halbach列永磁体结构。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种Halbach盘式磁力耦合器，包含由主动轴固定的主动盘和由负载轴固定的从动盘，其特征在于，所述主动盘包含盘体和Halbach列永磁体，所述Halbach列永磁体设置于盘体朝向从动盘的表面上，所述Halbach列永磁体环绕主动轴均匀分布，所述Halbach列永磁体的充磁方向是沿轴向。
2.根据权利要求1所述的Halbach盘式磁力耦合器，其特征在于，所述盘体为导磁盘。
3.根据权利要求1所述的Halbach盘式磁力耦合器，其特征在于，所述盘体为非导磁盘。
4.根据权利要求1或2或3所述的Halbach盘式磁力耦合器，其特征在于，所述从动盘与所述主动盘结构相同，即所述从动盘也包含盘体和Halbach列永磁体，该Halbach列永磁体的充磁方向也沿轴向。
5.根据权利要求1或2或3所述的Halbach盘式磁力耦合器，其特征在于，所述从动盘为铜盘。
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