CN102916559A - 轴间永磁耦合机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在两根转轴之间传递扭矩的轴间永磁耦合机构。该机构的永磁转子和导体转子均为圆盘结构，永磁转子和导体转子端面相对，形成气隙；永磁转子上多个主磁体沿圆周分布，在相邻主磁体之间安置有由导磁材料制成的导磁体，在导磁体的远离导体转子的一侧设置有辅助磁体；主磁体的磁极方向位于永磁转子的圆周方向上，并且相邻主磁体的磁极方向相向或相背；辅助磁体的磁极方向垂直于永磁转子的端面，并且相邻辅助磁体的磁极方向相反；相邻的两个主磁体和一个辅助磁体，它们与同一导磁体接触的侧面处磁极均为同一极性。本发明能够传递较大扭矩，能够对传递扭矩进行调节，并且结构紧凑、对安装精度要求低、传动和调节平稳。

Description

轴间永磁耦合机构
技术领域
本发明涉及一种机构传动装置，具体是一种用于在两根转轴之间传递扭矩的轴间永磁耦合机构。
背景技术
对于扭矩的输出和调整，现有技术中有多种方式，具体包括：
1、目前工业中广泛应用的联轴机构，这些机构多为刚性或液压耦合连接等，而且传递扭矩及转速不可调节。由于系统运行情况复杂多变，难以精确保证两轴对中，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。
2、当前变频调速广泛应用在工业现场中，通过控制电机来控制输出转速，价格比较昂贵，结构和操作复杂，变频器的电力电子器件工作在开关状态，因而产生大量谐波，污染电网，影响通讯，而且电子器件稳定性不好，容易老化，使用寿命不长，并且对环境的要求较高，对环境温度与湿度以及粉尘有很大的要求，不适合在恶劣的环境中工作。
3、目前已有用于永磁调速驱动的永磁耦合机构，其基本结构是：设置安装在各自转动轴上的导体转子及永磁转子，导体转子与永磁转子同轴设置并保持有气隙；工作过程中，当导体转子与永磁转子发生相对转动，则由于永磁场与导体之间的电磁作用，使导体转子与永磁转子之间产生使两者相耦合的力矩，达到扭矩输出的目的；通过调节导体转子与永磁转子之间的作用气隙，可获得可调节的负载扭矩和转速，达到调速的目的。现有结构的这类耦合器，其沿圆周分布的永磁体内的磁场方向通常是垂直于导体转子与永磁转子之间的磁场作用面的，其磁场分布较散而且强度不高（最高磁感应强度只能达到400~500mT），如果要传动较大的扭矩，需要把结构做的较大，限制了该技术的推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，对现有永磁耦合机构进行改进，提供一种磁场分布集中，导体转子与永磁转子作用面处的磁感应强度大，能够传递较大扭矩，能够对传递扭矩进行调节，并且结构紧凑、对安装精度要求低、传动和调节平稳可靠的轴间永磁耦合机构。
本发明的轴间永磁耦合机构包括有同轴设置的永磁转子和导体转子，永磁转子和导体转子上分别分布有永磁体和导体；所述永磁转子和导体转子均为圆盘结构，永磁转子和导体转子的端面相对，形成气隙；永磁转子上的永磁体包括有主磁体和辅助磁体；多个主磁体在永磁转子端面上沿圆周分布，在相邻主磁体之间安置有由导磁材料制成的导磁体，在每一个导磁体的远离导体转子的一侧设置有一个辅助磁体；所述主磁体的磁极方向（即S极与N极的连线方向）位于永磁转子的圆周方向上，并且相邻主磁体的磁极方向相向或相背；所述辅助磁体的磁极方向垂直于永磁转子的端面，并且相邻辅助磁体的磁极方向相反；并且，与每一个导磁体相邻的两个主磁体和一个辅助磁体，它们与同一导磁体接触的侧面处磁极均为同一极性。
该机构还包括有能够改变永磁转子和导体转子的轴向相对位置的调节装置。
本发明采用永磁耦合调速的结构原理，对永磁转子的磁路结构进行创造性的优化，通过提供一种新型的永磁磁场的磁系结构，使主磁体与辅助磁体位置相互配合，永磁磁场能够更加集中于永磁与导体之间的作用面，使磁路间隙产生更强的永磁磁场（最高磁感应强度能达到1000mT以上），从而能够在较小的体积下传递更大的扭矩；通过调节装置对永磁转子和导体转子的轴向相对位置进行调节，可以改变永磁转子和导体转子间的作用距离，从而可获得可调节的输出转矩和转速；永磁转子与导体转子通过磁场作用传递扭矩，可实现动力无接触传递，消除振动，而且能允许更大的对中误差，降低了设备精度要求和安装难度，当设备过载时还可以保护设备，实现软启动功能。
附图说明
图1是本发明实施例的永磁转子端面结构示意图；
图2是本发明实施例的纵剖面结构示意图。
具体实施方式
如图所示，本发明的轴间永磁耦合机构包括有同轴设置的永磁转子1和导体转子2，永磁转子1和导体转子2上分别分布有永磁体和导体，永磁转子1和导体转子2均为圆盘结构，永磁转子1和导体转子2的端面相对，形成气隙3；永磁转子1上的永磁体包括有主磁体4和辅助磁体5；多个主磁体4沿圆周分布，在相邻主磁体4之间安置有由导磁材料制成的导磁体6；所述辅助磁体5位于每一个导磁体6的远离导体转子2的一侧；所述主磁体4的磁极方向（即S极与N极的连线方向）位于永磁转子的圆周方向上，并且相邻主磁体4的磁极方向（附图中用箭头方向表示）相向或相背；辅助磁体5的磁极方向为永磁转子的径向，并且相邻辅助磁体5的磁极方向相反；并且，与每一个导磁体6相邻的两个主磁体4和一个辅助磁体5，它们与同一导磁体6接触的侧面处磁极均为同一极性。
该机构还包括有能够通过改变永磁转子1和导体转子2的轴向相对位置来调节永磁转子和导体转子之间气隙的调节装置7。调节装置可采用各种通用的机械结构来实现，可人工调节也可自动调节。

Claims (2)

1.一种轴间永磁耦合机构，包括有同轴设置的永磁转子（1）和导体转子（2），永磁转子（1）和导体转子（2）上分别分布有永磁体和导体，其特征是：永磁转子（1）和导体转子（2）均为圆盘结构，永磁转子（1）和导体转子（2）的端面相对，形成气隙（3）；永磁转子（1）上的永磁体包括有主磁体（4）和辅助磁体（5）；多个主磁体（4）在永磁转子端面上沿圆周分布，在相邻主磁体（4）之间安置有由导磁材料制成的导磁体（6）；所述辅助磁体（5）位于每一个导磁体（6）的远离导体转子（2）的一侧；所述主磁体（4）的磁极方向位于永磁转子的圆周方向上，并且相邻主磁体（4）的磁极方向相向或相背；辅助磁体（5）的磁极方向为永磁转子的径向，并且相邻辅助磁体（5）的磁极方向相反；并且，与每一个导磁体（6）相邻的两个主磁体（4）和一个辅助磁体（5），它们与同一导磁体（6）接触的侧面处磁极均为同一极性。
2.根据权利要求1所述的轴间永磁耦合机构，其特征是：该机构还包括有能够改变永磁转（1）和导体转子（2）的轴向相对位置的调节装置（7）。
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