CN103001454A - 基于磁化效应的轴向盘式永磁减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁化效应的轴向盘式永磁减速装置，包括沿同一轴线并排依次间隔设置的主动盘、定子盘和从动盘；主动盘由软磁材料制成的圆盘形基盘和U个扇形永磁体组成；永磁体为轴向磁化并作为主动磁极；定子盘由个扇形软磁体盘片和个扇形非导磁体盘片相间装配而成，扇形软磁体盘片被磁化后形成调制磁极。从动盘由软磁材料制成，从动盘于面向定子盘一侧的表面设有个扇形凸起，扇形凸起被磁化后形成从动磁极；主动磁极数量U、调制磁极数量、从动盘扇形凸起数量三者之间的关系满足如下关系：，k为自然数。本发明具有无接触磨损无噪音、传动力矩大、结构紧凑，加工方便、节约永磁材料、成本低、简化从动盘结构、避免从动盘磁体的锈蚀等优点。

Description

基于磁化效应的轴向盘式永磁减速装置

技术领域

本发明属于磁力传动技术领域，尤其涉及一种基于磁化效应的轴向盘式永磁减速装置。

背景技术

与传统的机械齿轮传动相比，磁力减速装置可实现传动件之间的无接触、无磨损、无冲击振动的特点，因而无需润滑、传动平稳，并具有过载保护功能。

目前提出的轴向盘式磁场调制式磁力齿轮，在主、从动轮上均镶嵌一定数量的永磁体。这种结构一方面永磁材料使用量大，另一方面磁力齿轮结构较为复杂，加工难度较大，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、成本较低的基于磁化效应的轴向盘式永磁减速装置。

为实现上述目的，本发明的基于磁化效应的轴向盘式永磁减速装置包括沿同一轴线并排依次间隔设置的主动盘、定子盘和从动盘；所述轴线称为回转轴线；所述主动盘由软磁材料制成的圆盘形基盘和U个扇形永磁体组成，U为大于1的自然数；各永磁体均固定于基盘面向定子盘一侧的表面，且各永磁体在同一圆周方向上均匀分布，该永磁体分布圆的圆心位于所述回转轴线上；所述永磁体为轴向磁化，其N、S极方向与回转轴线平行；U为偶数时，相邻两个永磁体的N、S极方向相反；U为奇数时，除一对相邻永磁体的N、S极方向相同外，其余相邻永磁体的N、S极方向相反，所述扇形永磁体作为主动磁极；所述定子盘由                                                个扇形软磁体盘片和

个扇形非导磁体盘片相间装配而成，所述扇形软磁体盘片被磁化后形成调制磁极；软磁体盘片的扇形角

满足

。所述从动盘由软磁材料制成，从动盘于面向定子盘一侧的表面设有

个扇形凸起，扇形凸起沿周向均布。每个扇形凸起的夹角

满足

，所述从动盘扇形凸起被磁化后形成从动磁极；所述主动磁极数量U、调制磁极数量、从动盘扇形凸起数量

三者之间的关系满足如下关系：，k为自然数。

所述k的值为1。  

简述本发明的优点如下：

本发明具有无接触磨损、无噪音、传动力矩较大、结构紧凑，加工制造方便、永磁材料使用量小、成本低等优点。采用本发明的结构，只需在主动盘上镶嵌永磁体即可，从动盘完全用软磁材料制成，从而可简化从动盘结构，降低加工难度和制造成本，同时还可有效避免从动盘磁体的锈蚀问题，可以把从动盘置于有腐蚀性的气体或液体中，实现密闭环境下内外无接触减速传动，扩展了此类产品的应用范围。

附图说明

图1是本发明的总装结构示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是主动盘结构示意图；

图4是主动盘的分解示意图；

图5是定子盘的结构示意图；

图6是从动盘的结构示意图；

图7是局部磁化后本发明的结构示意图；

图8是图7中的本发明对称侧的结构示意图；

图9是静止状态下本发明中磁力线示意图；

图10是图9中本发明对称侧的磁力线示意图；

图11是主动盘向右转动时本发明中磁力线及从动磁极受力方向示意图；

图12是图11中本发明对称侧的磁力线及从动磁极受力方向示意图。

具体实施方式

各附图中，字母“S”和“N”均代表磁极磁性。

如图1至图6所示，本发明的基于磁化效应的轴向盘式永磁减速装置包括沿同一轴线并排依次间隔设置（非接触式结构）的主动盘1、定子盘2和从动盘3，主动盘1、定子盘2和从动盘3的中心皆设有中心孔，如图2至图6所示分别为中心孔1A、2A和3C。所述主动盘1、定子盘2和从动盘3的轴线称为回转轴线11。

所述主动盘1由软磁材料制成的圆盘形的主动盘基盘5和U个扇形永磁体4组成，各扇形永磁体4的形状和尺寸均相同。所述扇形永磁体4作为主动磁极，U为大于1的自然数，各附图中所示扇形永磁体4的数目（即U的值）具体为两个，分别为主动磁极4A和主动磁极4B。各永磁体4（图中所示为主动磁极4A、4B）均固定于主动盘基盘5面向定子盘2一侧的表面，且各永磁体4在同一圆周方向上均匀分布，该永磁体4分布圆的圆心位于所述回转轴线11上。所述永磁体4为轴向磁化，其N、S极方向与回转轴线11平行。

如图5所示，所述定子盘2由

个扇形软磁体盘片6和个扇形非导磁体盘片7相间装配而成，所述软磁体盘片6与非导磁体盘片7的形状和尺寸均相同，所述扇形软磁体盘片6被磁化后形成调制磁极。软磁体盘片6的扇形角

满足

。所述各软磁体盘片的形状和尺寸均相同，所述各非导磁体盘片的形状和尺寸也均相同；

如图1、图2以及图6所示，所述从动盘3由软磁材料制成，包括从动盘基盘3A，从动盘基盘3A于面向定子盘2一侧的表面设有

个扇形凸起3B，扇形凸起3B沿从动盘3的周向均匀分布。每个扇形凸起3B的夹角为

，且满足，所述从动盘扇形凸起3B被磁化后形成从动磁极。

所述主动磁极（即扇形永磁体4）数量U、调制磁极（即软磁体盘片6）数量

、从动磁极（即从动盘扇形凸起3B）数量

三者之间的关系满足如下关系：

－

＝kU。其中k可以在自然数的范围内取值，本实施例中所述k的具体取值为1，即

－

＝U。当然，本领域技术人员可以根据需要使k在自然数的范围内选取其它数值。

    如图7至图12所示，使用时，主动盘1上的永磁体4对定子盘2和从动盘3上的软磁材料进行磁化，使主动盘1与定子盘2之间，以及定子盘2与从动盘3之间产生相互的磁力作用，从而实现主动盘1与从动盘3之间非接触性的力传递和运动传递。本发明的传动比（减速比）取决于主动磁极、调制磁极和从动磁极三者之间的数量关系，传动比与从动磁极的数量成正比，与主动磁极的数量成反比，具体计算公式是传动比

。

下面结合图7－图12对本发明的传动过程进行具体说明：

如图7和图8所示，主动磁极A和主动磁极B是反向安装的，各主动磁极分别对定子盘2上相对应位置处的调制磁极磁化，并形成调制磁场。位于调制磁场附近的从动盘3上的扇形凸起3B在调制磁场作用下被磁化，成为从动磁极。由于主动磁极A和主动磁极B的磁极方向相反，故定子盘2上的调制磁极和从动盘3上的从动磁极被磁化后皆为一端N极另一端S极。

图9、图10、图11和图12中的箭头说明：图9中的大箭头表示磁力线的流动方向，小箭头（位于从动磁极处）表示从动磁极的受力方向，小箭头处的字母“F”表示该处从动磁极受到作用力。图10中的箭头含义与图9相同。图11和图12中，本发明的永磁减速装置上方的箭头表示主动盘1的运动方向，本发明的永磁减速装置下方的箭头表示从动盘3的运动方向，图11和图12中的其他箭头的含义同图9中相应箭头的含义。

 

如图9和图10所示，主动磁极A和主动磁极B，以及相对应处的调制磁极和从动磁极构成了一个完整的闭合磁路。磁力线流向如图9和图10所示，磁力线从主动磁极A的N极流出，经调制磁极到达从动磁极；然后，磁力线沿着从动盘3的基盘流向主动磁极B对应位置处的从动磁极的N极，通过调制磁极抵达主动磁极B的S极。最后，通过主动盘基盘5返回到主动磁极A的S极，形成一个闭合磁路。

根据磁极同性相斥异性相吸原理，图9和图10中主动磁极与调制磁极、调制磁极与从动磁极之间均为吸引力，由于各磁极的相对位置具有对称性，主动磁极与调制磁极之间、调制磁极与从动磁极之间的作用力合力均为0，即处于受力平衡状态。

假设主动盘1受到外力向右向转动（从动磁极未受外力因此不动），且到达到图11和图12所示位置时，磁力线流经路线如图11和图12所示。此时，各个调制磁极与从动磁极之间的吸引力不再平衡，各从动磁极的受力方向一致向左，且主动磁极A、B对应位置处的从动磁极的所受力矩的方向相同。该力矩驱动从动盘3转动，从而实现主动盘1和从动盘3之间的力传递和运动传递。

当然，本发明包括但不限于本实施例。如所述永磁体4的数量U不局限于附图所示的两个，也可以设置为三个以上。当U为偶数时，相邻两个永磁体4的N、S极方向相反；U为奇数时，除一对相邻永磁体4的N、S极方向相同外，其余相邻永磁体4的N、S极方向相反。此类变换均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于磁化效应的轴向盘式永磁减速装置，其特征在于：包括沿同一轴线并排依次间隔设置的主动盘、定子盘和从动盘；所述轴线称为回转轴线；

所述主动盘由软磁材料制成的圆盘形基盘和U个扇形永磁体组成，U为大于1的自然数；各永磁体均固定于基盘面向定子盘一侧的表面，且各永磁体在同一圆周方向上均匀分布，该永磁体分布圆的圆心位于所述回转轴线上；所述永磁体为轴向磁化，其N、S极方向与回转轴线平行；U为偶数时，相邻两个永磁体的N、S极方向相反；U为奇数时，除一对相邻永磁体的N、S极方向相同外，其余相邻永磁体的N、S极方向相反，所述扇形永磁体作为主动磁极；

所述定子盘由                                                

个扇形软磁体盘片和

个扇形非导磁体盘片相间装配而成，所述扇形软磁体盘片被磁化后形成调制磁极；软磁体盘片的扇形角

满足

；

所述从动盘由软磁材料制成，从动盘于面向定子盘一侧的表面设有

个扇形凸起，扇形凸起沿周向均布；

每个扇形凸起的夹角

满足

，所述从动盘扇形凸起被磁化后形成从动磁极；

所述主动磁极数量U、调制磁极数量、从动盘扇形凸起数量

三者之间的关系满足如下关系：

，k为自然数。

2.根据权利要求1所述的基于磁化效应的轴向盘式永磁减速装置，其特征在于：所述k的值为1。

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