CN103490588B - 一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置 - Google Patents

Abstract

一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，属于永磁涡流传动技术领域。本发明与采用普通分立式磁路结构的传统永磁涡流传动装置相比较，具有导磁材料利用率高、用量少、涡流环中无效电涡流小、能耗损失少、温升低和功率传递效率高等特点，涡流环所产生的热量少，对散热能力需求小。本发明包括同轴设置的外转子和内转子，外转子由外转子体和设置在外转子体上的偶数组永久磁铁组或涡流环组成；外转子体由同轴设置的外转子体外套筒、外转子体内套筒、外空芯轴和外转子体底盘组成；内转子由内转子体和设置在内转子体上的涡流环或偶数组永久磁铁组组成，内转子体由同轴设置的内转子体套筒、内空芯轴和内转子体底盘组成。

Description

一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置

技术领域

本发明属于永磁涡流传动技术领域，特别是涉及一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置。

背景技术

永磁涡流传动技术的基本工作原理是：当永磁体转子与涡流环转子作相对旋转运动时，永磁体转子上磁极方向交替布置的永久磁铁会在由导电材料制成的涡流环内产生交变磁场，进而在其内感生出交变的涡流电流，涡流电流又在涡流环中产生感生磁场，感生磁场与永磁体转子上的恒定磁场相互作用，在两个转子之间产生耦合力矩，从而达到传递运动和扭矩的作用。永磁涡流传动装置的结构形式目前主要有套筒型和平盘型两种，其应用领域主要包括永磁涡流联轴器（传动器）和永磁涡流调速器。其中套筒式永磁涡流传动装置，具有结构小巧、重量轻便、永磁材料能效高、涡流损耗小、没有轴向力等结构与性能特点，已在实际工作中得到广泛的成功应用。

现有的同轴套筒式永磁涡流传动装置，无论是联轴器还是调速器，采用的都是单层套筒式结构，即在每一个套筒式永磁涡流传动装置中，只有一层永久磁铁和一个导体涡流环，二者共同构成一组磁力耦合单元。这种单层套筒式永磁涡流传动装置，在需要传递较大力矩和较大功率的情况下，就必须增加磁力耦合单元的径向和/或轴向尺寸，即增大导体涡流环以及永久磁铁层形成环形体的直径和/或轴向宽度，从而导致整个传动装置的外形结构尺寸明显增大，而其内部却存在着很大的空余空间没有得到充分利用。申请号为CN201010192485.0的中国专利“一种二级串联型永磁调速器”，将两组单层同轴套筒式永磁涡流耦合单元沿轴向串联在一起，利用同一个调速装置来驱动调速，与普通单级调速器相比，可以减小调节过程中的移动距离，但整个调速器结构的轴向长度却增大了一倍以上，并没有解决大功率/大力矩单层套筒式永磁涡流传动装置结构尺寸大、内部空间利用率低的问题。

现有的同轴套筒式永磁涡流传动装置普遍采用单层套筒式结构，其主要原因是出于对涡流环散热需要的考虑，其实质根源则是磁路设计的问题。目前为止，套筒式永磁涡流传动器（包括调速器和联轴器）的磁路设计大都采用分立式磁路结构，即在磁转子圆筒的内表面或外表面上，沿圆周均匀布置偶数块永久磁铁，各块磁铁沿径向充磁，相邻两块磁铁磁性方向相反，并相隔较远的距离。这种磁路结构的永磁涡流耦合单元，工作时在涡流环内会产生比较大的感生涡电流，从而生成较多的涡流热，必须及时将其散出，以防工件温度过高。单层套筒式结构，尤其是涡流环布置在外侧的单层式结构，有利于散热，因此被广泛采用。

近年来，伴随着高性能永磁材料的成本降低和普及应用，以及现代充磁技术的发展，磁路优化设计理论也得以迅速的发展提高和被实际应用，新型的磁路结构大量涌现。将现代磁路设计理论与方法应用于永磁涡流传动装置的改造提升，能够开发出传递效率更高、涡流损失和发热更少、结构布置更为小巧紧凑的永磁涡流传动装置，以提升永磁涡流传动技术的水平。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，与采用普通分立式磁路结构的传统永磁涡流传动装置相比较，具有导磁材料利用率高、用量少、涡流环中无效电涡流小、能耗损失少、发热少、温升低和功率传递效率高等特点，涡流环所产生的热量少，对散热能力需求小，内部空间利用得更好，整体外形结构尺寸更加小巧紧凑。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，包括外转子和内转子，外转子和内转子同轴设置，外转子由外转子体和设置在外转子体上的偶数组永久磁铁组或涡流环组成；外转子体由同轴设置的外转子体外套筒、外转子体内套筒、外空芯轴和平盘型的外转子体底盘组成；外转子体内、外套筒均为圆筒形结构，设置在外转子体底盘的内侧，且外转子体内套筒设置在外转子体外套筒内部，外空芯轴设置在外转子体底盘中心；内转子由内转子体和设置在内转子体上的涡流环或偶数组永久磁铁组组成，内转子体由同轴设置的内转子体套筒、内空芯轴和平盘型的内转子体底盘组成；内转子体套筒设置在内转子体底盘的内侧，内转子体套筒为圆筒形结构，设置在外转子体内、外套筒之间；内空芯轴设置在内转子体底盘中心；永久磁铁组由内、外永久磁铁组组成，涡流环由内、外涡流环组成；若在外转子体外套筒的内表面轴向设置有外永久磁铁组，则在内转子体套筒的外表面轴向设置有外涡流环，同时在内转子体套筒的内表面轴向设置有内涡流环，在外转子体内套筒的外表面轴向设置有内永久磁铁组；若在外转子体外套筒的内表面轴向设置有外涡流环，则在内转子体套筒的外表面轴向设置有外永久磁铁组，同时在内转子体套筒的内表面轴向设置有内永久磁铁组，在外转子体内套筒的外表面轴向设置有内涡流环；外永久磁铁组与外涡流环相对应；内永久磁铁组与内涡流环相对应；各组内永久磁铁组包含的磁铁数量相同，各组外永久磁铁组包含的磁铁数量相同，外涡流环与外永久磁铁组之间留有间隙，内涡流环与内永久磁铁组之间留有间隙；

所述偶数组永久磁铁组采用聚磁式磁路结构，沿圆周方向均匀分布；即每组永久磁铁组由二至五块紧密接触的磁铁组成，当永久磁铁组由两块磁铁组成时，所述两块磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤15°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；当永久磁铁组由三块磁铁组成时，中间磁铁的充磁方向与内、外转子体径向方向相同，两侧磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤30°，且角度相同，两侧磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；当永久磁铁组由四块磁铁组成时，中间两块磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤15°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；外侧两块磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤40°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；当永久磁铁组由五块磁铁组成时，中间磁铁的充磁方向与内、外转子体径向方向相同，与中间磁铁相邻两侧的磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤20°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；最外侧的两块磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤50°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；所述内、外转子体径向为穿过对应磁铁中心的内、外转子体的直径方向；同一组永久磁铁组内磁铁的充磁极性方向相同，相邻两组永久磁铁组的充磁极性方向相反；内、外涡流环轴向长度大于对应的内、外永久磁铁组形成的环形体的最大轴向长度。

在所述外转子体底盘上设置有若干个第一冷却通气口，第一冷却通气口与外转子体内、外套筒之间的环形空间相对应；在外转子体底盘外壁上设置有外转子引流罩，外转子引流罩与第一冷却通气口一一对应。

在所述内转子体底盘上设置有若干个第二冷却通气口，第二冷却通气口与内涡流环、内永久磁铁组之间的间隙相对应；在内转子体底盘外壁上设置有内转子引流罩，内转子引流罩与第二冷却通气口一一对应。

所述内或外永久磁铁组内每个磁铁形状相同，且横截面形状均为瓦块形或梯形。

所述相邻内永久磁铁组之间、相邻外永久磁铁组之间紧密接触或留有间隙，若留有间隙，则在间隙内填充非导磁隔离垫，非导磁隔离垫采用非导磁材料制成。

所述内永久磁铁组所形成的环形体的内径相同、外径相同、轴向长度相同且端面对齐，内涡流环两端面超出内永久磁铁组两端面，且超出两端面的长度相等。

所述外永久磁铁组所形成的环形体的内径相同、外径相同、轴向长度相同且端面对齐，外涡流环两端面超出外永久磁铁组两端面，且超出两端面的长度相等。

本发明的有益效果：

由于本发明采用了聚磁式磁路结构，与采用普通分立式磁路结构的传统永磁涡流传动装置相比较，具有导磁材料利用率高、用量少、涡流环中无效电涡流小、能耗损失少、发热少、温升低和功率传递效率高等特点，因此涡流环所产生的热量少，对散热能力需求小，从而可以设置成双层套筒式永磁涡流传动装置，避免了单层套筒式结构内部空间浪费的缺点。在传递相同扭矩和功率的情况下，本发明的外形结构尺寸更加小巧紧凑，或者在相同外形结构尺寸下，能够传递更大的扭矩和功率，因此更适用于大扭矩、大功率的应用场合。本发明既可用于永磁涡流传动器（联轴器），也可用于永磁涡流调速器。

附图说明

图1为本发明的一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置的实施例一（第一内永久磁铁组均由四块磁铁组成，第一外永久磁铁组均由五块磁铁组成，外转子为永磁体转子）的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明的一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置的实施例二（第二内永久磁铁组均由两块磁铁组成，第二外永久磁铁组均由三块磁铁组成，外转子为涡流环转子）的结构示意图；

图4为图3的B-B剖视图；

图中，1--第一外转子，2--第一外转子体，3--第一外空芯轴，4--第一外转子体内套筒，5--第一外转子体外套筒，6—第一外转子体底盘，7--第一外转子引流罩，8—第一旋转方向指示箭头，9—第一冷却进气口，10--第一外永久磁铁组，11--第一0°角永久磁铁，12--第一15°角永久磁铁，13--第一45°角永久磁铁，14--第一内永久磁铁组，15--第一10°角永久磁铁，16--第一40°角永久磁铁，17--第一非导磁隔离垫，18--第一内转子，19--第一内转子体，20—第一内空芯轴，21--第一内转子体套筒，22--第一内转子体底盘，23—第一内转子引流罩，24--第一内涡流环，25--第一外涡流环，26--第一冷却出气口，27--原动机转轴，28--负载转轴，29--第二外转子，30--第二外转子体，31--第二外空芯轴，32--第二外转子体内套筒，33--第二外转子体外套筒，34--第二外转子体底盘，35—第二外转子引流罩，36--第二外涡流环，37--第二内涡流环，38—第二旋转方向指示箭头，39--第二冷却进气口，40--第二内转子，41--第二内转子体，42--第二内空芯轴，43--第二内转子体套筒，44--第二内转子体底盘，45—第二内转子引流罩，46--第二外永久磁铁组，47--第二0°角永久磁铁，48--第二25°角永久磁铁，49--第二冷却出气口，50--第二内永久磁铁组，51--第二12°角永久磁铁，52--第二非导磁隔离垫。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例一：

如图1、图2所示，一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，包括作为永磁体转子的第一外转子1和作为涡流环转子的第一内转子18，第一外转子1和第一内转子18同轴设置，第一外转子1由第一外转子体2、十八组第一外永久磁铁组10和十二组第一内永久磁铁组14组成；第一外转子体2由导磁材料制成且同轴设置的第一外转子体外套筒5、第一外转子体内套筒4、第一外空芯轴3和平盘型的第一外转子体底盘6组成，第一外转子体外套筒5、第一外转子体内套筒4均为圆筒形结构；第一外转子体外套筒5、第一外转子体内套筒4及第一外空芯轴3设置在第一外转子体底盘6的内侧，第一外转子体内套筒4设置在第一外转子体外套筒5内部，第一外空芯轴3设置在第一外转子体内套筒4内部中心；第一外永久磁铁组10沿圆周方向轴向设置在第一外转子体外套筒5的内表面，且均匀分布，第一内永久磁铁组14沿圆周方向轴向设置在第一外转子体内套筒4的外表面，且均匀分布；第一内转子18由第一内转子体19、第一外涡流环25和第一内涡流环24组成，第一内转子体19由导磁材料制成且同轴设置的第一内转子体套筒21、第一内空芯轴20和平盘型的第一内转子体底盘22组成；第一内转子体套筒21、第一内空芯轴20分别设置在第一内转子体底盘22的内、外两侧，第一内转子体套筒21为圆筒形结构，设置在第一外转子体内、外套筒之间；第一内空芯轴20设置在第一内转子体底盘22中心，第一外涡流环25固定在第一内转子体套筒21的外表面，与第一外永久磁铁组10相对应；第一内涡流环24固定在第一内转子体套筒21的内表面，与第一内永久磁铁组14相对应；第一外涡流环25、第一内涡流环24均为薄壁圆筒形结构，由导电材料制成；第一外涡流环25的外径小于第一外永久磁铁组10形成的环形体的内径，二者之间留有间隙，作为运动间隙和冷却气体流动通道；第一内涡流环24的内径大于第一内永久磁铁组14形成的环形体的外径，二者之间留有间隙，作为运动间隙和冷却气体流动通道；在与第一外转子体内、外套筒之间的环形空间相对应的第一外转子体底盘6上设置有若干个第一冷却进气口9，即第一冷却通气孔，在第一外转子体底盘6外壁上设置有第一外转子引流罩7，第一外转子引流罩7与第一冷却进气口9一一对应；第一外转子引流罩7的开口朝向第一外转子1旋转时的迎风方向，在第一内转子体底盘22上设置有若干个第一冷却出气口26，即第二冷却通气孔，第一冷却出气口26与第一内涡流环24、第一内永久磁铁组14之间的间隙相对应；在第一内转子体底盘22外壁上设置有第一内转子引流罩23，第一内转子引流罩23与第一冷却出气口26一一对应；第一内转子引流罩23的开口朝向第一内转子18旋转时的顺风方向。在第一外转子体底盘6外壁上、第一内转子体底盘22外壁上均设置有第一旋转方向指示箭头8，分别标示出第一外转子、第一内转子旋转时的方向。

所述十八组第一外永久磁铁组10采用聚磁式磁路结构，沿圆周方向均匀分布；即每组第一外永久磁铁组10由形状相同且横截面均为瓦块形的五块条形磁铁组成，每组第一外永久磁铁组10中的中间磁铁为第一0°角永久磁铁11，其充磁方向与第一外转子体2径向方向相同；所述第一外转子体2径向为穿过第一0°角永久磁铁11中心的第一外转子体2直径方向；设置在第一0°角永久磁铁11相邻左、右两侧的磁铁均为第一15°角永久磁铁12，其充磁方向与第一外转子体外套筒5的径向形成的锐角均为15°，所述第一外转子体2径向为分别穿过第一15°角永久磁铁12中心的第一外转子体2直径方向；两块磁铁的充磁方向的交点设置在第一外涡流环25一侧；最外侧两块永久磁铁为第一45°角永久磁铁13，其充磁方向与第一外转子体2的径向形成的锐角均为45°，所述第一外转子体2径向为分别穿过第一45°角永久磁铁13中心的第一外转子体2直径方向；两块磁铁的充磁方向的交点设置在第一外涡流环25一侧；同一组第一外永久磁铁组10内磁铁的充磁极性方向相同，相邻两组第一外永久磁铁组10的充磁极性方向相反；同一组第一外永久磁铁组10内相邻磁铁之间紧密接触，相邻两组第一外永久磁铁组10之间紧密接触；所述第一外永久磁铁组10形成的环形体的内径相同、外径相同、轴向长度相同且端面对齐，第一外涡流环25的轴向长度长于第一外永久磁铁组10形成环形体的轴向长度，且第一外涡流环25两端面超出第一外永久磁铁组10两端面的宽度相等。

所述十二组第一内永久磁铁组14采用聚磁式磁路结构，沿圆周方向均匀分布；即每组第一内永久磁铁组14由形状相同且横截面均为瓦块形的四块条形磁铁组成，每组第一内永久磁铁组14中的中间两块磁铁均为第一10°角永久磁铁15，其充磁方向与第一外转子体内套筒4的径向形成的锐角均为10°，所述第一外转子体2径向为分别穿过第一10°角永久磁铁15中心的第一外转子体2直径方向；两块磁铁的充磁方向的交点设置在第一内涡流环24一侧；设置在中间两块磁铁左、右两侧的磁铁均为第一40°角永久磁铁16，其充磁方向与第一外转子体2的径向形成的锐角均为40°，所述第一外转子体2径向为分别穿过第一40°角永久磁铁16中心的第一外转子体2直径方向；两块磁铁的充磁方向的交点设置在第一内涡流环24一侧；同一组第一内永久磁铁组14内磁铁的充磁极性方向相同，相邻两组第一内永久磁铁组14的充磁极性方向相反；同一组第一内永久磁铁组14内相邻磁铁之间紧密接触，相邻两组第一内永久磁铁组14之间留有间隙，并在间隙内填充第一非导磁隔离垫17，第一非导磁隔离垫17采用非导磁材料制成。所述第一内永久磁铁组14形成的环形体的内径相同、外径相同、轴向长度相同且端面对齐，第一内涡流环24的轴向长度长于第一内永久磁铁组14形成环形体的轴向长度，且第一内涡流环24两端面超出第一内永久磁铁组14两端面的宽度相等。

下面结合附图说明本实施例的一次使用过程：

如图1、图2所示，本实施例可以用作永磁涡流联轴器或永磁涡流调速器，在处于工作位置时，第一外转子1与第一内转子18同轴设置，第一外转子1（永磁体转子）作为主动转子，通过第一外空芯轴3与原动机（如电动机）转轴27相连；第一内转子18（涡流环转子）作为从动转子，通过第一内空芯轴20与负载（如风机、水泵）转轴28相连。

工作过程中，原动机转轴27首先带动第一外转子1（永磁体转子）做旋转运动，而第一内转子18（涡流环转子）及其负载转轴28此时尚未运动；由于第一外转子体2上相邻两组第一外永久磁铁组10的充磁极性方向均相反，因此当第一外转子1与第一内转子18作相对旋转运动时，第一外转子体2上的第一外永久磁铁组10会在第一内转子体19上的第一外涡流环25内形成交变磁场；由于第一外涡流环25是由导电材料铜制成，第一外永久磁铁组10产生的交变磁场会在其内感生出交变的涡流电流，进而该涡流电流又在第一外涡流环25中产生出感生磁场；感生磁场与第一外转子体2上第一外永久磁铁组10的恒定磁场相互作用，便在两个转子之间产生耦合力矩，从而带动第一内转子18及其负载转轴28做与第一外转子1方向相同的旋转运动；在第一外转子体2上的第一内永久磁铁组14和第一内转子体19上的第一内涡流环24之间，也同时发生着同样的磁力耦合作用；在负载转轴28输出力矩一定时，第一外转子1与第一内转子18间保持一定的转速差，第一外转子1始终比第一内转子18转速快，二者间始终保持作相对旋转运动，从而始终维持着上述耦合作用过程，两转子间达到传递运动动力的目的。

实施例二：

如图3、图4所示，一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，包括作为涡流环转子的第二外转子29和作为永磁体转子的第二内转子40，第二外转子29和第二内转子40同轴设置，第二外转子29由第二外转子体30、第二外涡流环36和第二内涡流环37组成；第二外转子体30由导磁材料制成且同轴设置的第二外转子体外套筒33、第二外转子体内套筒32、第二外空芯轴31和平盘型的第二外转子体底盘34组成，第二外转子体外套筒33、第二外转子体内套筒32均为圆筒形结构，第二外转子体外套筒33、第二外转子体内套筒32及第二外空芯轴31设置在第二外转子体底盘34的内侧，第二外转子体内套筒32设置在第二外转子体外套筒33内部，第二外空芯轴31设置在第二外转子体内套筒32内部中心；第二外涡流环36轴向固定在第二外转子体外套筒33的内表面，第二内涡流环37轴向固定在第二外转子体内套筒32的外表面，第二外涡流环36和第二内涡流环37均为薄壁圆筒形结构，由导电材料制成；第二内转子40由第二内转子体41、十八组第二外永久磁铁组46和十八组第二内永久磁铁组50组成；第二内转子体41由导磁材料制成且同轴设置的第二内转子体套筒43、第二内空芯轴42和平盘型的第二内转子体底盘44组成，第二内转子体套筒43、第二内空芯轴42分别设置在第二内转子体底盘44的内、外两侧，第二内转子体套筒43为圆筒形，设置在第二外转子体内、外套筒之间；第二内空芯轴42设置在第二内转子体底盘44中心，第二外永久磁铁组46轴向设置在第二内转子体套筒43的外表面，沿圆周均匀分布，且与第二外涡流环36相对应；第二内永久磁铁组50轴向设置在第二内转子体套筒43的内表面，沿圆周均匀分布，且与第二内涡流环37相对应；第二外永久磁铁组46形成的环形体的外径小于第二外涡流环36的内径，二者之间留有间隙，作为运动间隙和冷却气体流动通道；第二内永久磁铁组50形成的环形体的内径大于第二内涡流环37的外径，二者之间留有间隙，作为运动间隙和冷却气体流动通道，在与第二外转子体内、外套筒之间的环形空间相对应的第二外转子体底盘34上设置有若干个第二冷却出气口49，即第一冷却通气孔，在第二外转子体底盘34外壁上设置有第二外转子引流罩35，第二外转子引流罩35与第二冷却出气口49一一对应，第二外转子引流罩35的开口朝向第二外转子29旋转时的顺风方向，在第二内转子体底盘44上设置有若干个第二冷却进气口39，即第二冷却通气孔，第二冷却进气口39与第二内永久磁铁组50、第二内涡流环37之间的间隙相对应，在第二内转子体底盘44外壁上设置有第二内转子引流罩45，第二内转子引流罩45与第二冷却进气口39一一对应；第二内转子引流罩45的开口朝向第二内转子40旋转时的迎风方向。在第二外转子体底盘34外壁上、第二内转子体底盘44外壁上均设置有第二旋转方向指示箭头38，分别标示出第二外转子29、第二内转子40旋转时的方向。

所述十八组第二外永久磁铁组46采用聚磁式磁路结构，沿圆周方向均匀分布；即每组第二外永久磁铁组46由形状相同且横截面均为瓦块形的三块条形磁铁组成，各组第二外永久磁铁组46中的中间磁铁为第二0°角永久磁铁47，其充磁方向与第二内转子体41的径向方向相同，所述第二内转子体41径向为穿过第二0°角永久磁铁47中心的第二内转子体41直径方向；设置在第二0°角永久磁铁47左、右两侧的磁铁均为第二25°角永久磁铁48，其充磁方向与第二内转子体41的径向形成的锐角均为25°，所述第二内转子体41径向为分别穿过第二25°角永久磁铁48中心的第二内转子体41直径方向；两块磁铁的充磁方向的交点设置在第二外涡流环36一侧；同一组第二外永久磁铁组46中磁铁的充磁极性方向相同，相邻第二外永久磁铁组46的充磁极性方向相反；同一组第二外永久磁铁组46内相邻磁铁之间紧密接触，相邻两组第二外永久磁铁组46之间紧密接触。所述第二外永久磁铁组46形成的环形体的内径相同、外径相同、轴向长度相同且端面对齐，第二外涡流环36的轴向长度长于第二外永久磁铁组46形成环形体的轴向长度，且第二外涡流环36两端面超出第二外永久磁铁组46两端面的宽度相等。

所述十八组第二内永久磁铁组50采用聚磁式磁路结构，沿圆周方向均匀分布；即每组第二内永久磁铁组50由形状相同且横截面均为瓦块形的两块条形磁铁组成，各组第二内永久磁铁组50中的磁铁均为第二12°角永久磁铁51，其充磁方向与第二内转子体41的径向形成的锐角均为12°，所述第二内转子体41径向为穿过第二12°角永久磁铁47中心的第二内转子体41直径方向；两块磁铁的充磁方向的交点设置在第二内涡流环37一侧；同一组第二内永久磁铁组50中磁铁的充磁极性方向相同，相邻两组第二内永久磁铁组50的充磁极性方向相反；同一组第二内永久磁铁组50中相邻磁铁之间紧密接触，相邻两组第二内永久磁铁组50之间留有间隙，并在间隙内填充第二非导磁隔离垫52，第二非导磁隔离垫52采用非导磁材料制成。所述第二内永久磁铁组50形成的环形体的内径相同、外径相同、轴向长度相同且端面对齐，第二内涡流环37的轴向长度长于第二内永久磁铁组50形成环形体的轴向长度，且第二内涡流环37两端面超出第二内永久磁铁组50两端面的宽度相等。

下面结合附图说明本实施例的一次使用过程：

如图3、图4所示，在处于工作位置时，第二外转子29（涡流环转子）与第二内转子40（永磁体转子）同轴设置，第二内转子40（永磁体转子）作为主动转子，通过第二内空芯轴42与原动机（如电动机）转轴27相连；第二外转子29（涡流环转子）作为从动转子，通过第二外空芯轴31与负载（如风机、水泵）转轴28相连。

工作过程中，原动机转轴27首先带动第二内转子40（永磁体转子）做旋转运动，而第二外转子29（涡流环转子）及其负载转轴28此时尚未运动；由于第二内转子体41上相邻两组第二外永久磁铁组46的充磁极性方向均相反，因此当第二内转子40与第二外转子29作相对旋转运动时，第二内转子体41上的第二外永久磁铁组46会在第二外转子体30上的第二外涡流环36内形成交变磁场；由于第二外涡流环36是由导电材料铜制成，第二外永久磁铁组46产生的交变磁场会在其内感生出交变的涡流电流，进而该涡流电流又在第二外涡流环36中产生出感生磁场；感生磁场与第二内转子体41上第二外永久磁铁组46的恒定磁场相互作用，便在两个转子之间产生耦合力矩，从而带动第二外转子29及其负载转轴28作与第二内转子40方向相同的旋转运动；在第二内转子体41上的第二内永久磁铁组50和第二外转子体30上的第二内涡流环37之间，也同时发生着同样的磁力耦合作用；在负载转轴28输出力矩一定时，第二内转子40与第二外转子29间保持一定的转速差，第二内转子40始终比第二外转子29转速快，二者间始终保持做相对旋转运动，从而始终维持着上述耦合作用过程，两转子间达到传递运动动力的目的。

Claims (7)

1.一种采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，其特征在于包括外转子和内转子，外转子和内转子同轴心设置，外转子由外转子体和设置在外转子体上的偶数组永久磁铁组或涡流环组成；外转子体由同轴设置的外转子体外套筒、外转子体内套筒、外空芯轴和平盘型的外转子体底盘组成；外转子体内、外套筒均为圆筒形结构，设置在外转子体底盘的内侧，且外转子体内套筒设置在外转子体外套筒内部，外空芯轴设置在外转子体底盘中心；内转子由内转子体和设置在内转子体上的涡流环或偶数组永久磁铁组组成，内转子体由同轴设置的内转子体套筒、内空芯轴和平盘型的内转子体底盘组成；内转子体套筒设置在内转子体底盘的内侧，内转子体套筒为圆筒形结构，设置在外转子体内、外套筒之间；内空芯轴设置在内转子体底盘中心；永久磁铁组由内、外永久磁铁组组成，涡流环由内、外涡流环组成；若在外转子体外套筒的内表面轴向设置有外永久磁铁组，则在内转子体套筒的外表面轴向设置有外涡流环，同时在内转子体套筒的内表面轴向设置有内涡流环，在外转子体内套筒的外表面轴向设置有内永久磁铁组；若在外转子体外套筒的内表面轴向设置有外涡流环，则在内转子体套筒的外表面轴向设置有外永久磁铁组，同时在内转子体套筒的内表面轴向设置有内永久磁铁组，在外转子体内套筒的外表面轴向设置有内涡流环；外永久磁铁组与外涡流环相对应；内永久磁铁组与内涡流环相对应；各组内永久磁铁组包含的磁铁数量相同，各组外永久磁铁组包含的磁铁数量相同，外涡流环与外永久磁铁组之间留有间隙，内涡流环与内永久磁铁组之间留有间隙；所述偶数组永久磁铁组采用聚磁式磁路结构，沿圆周方向均匀分布；即每组永久磁铁组由二至五块紧密接触的磁铁组成，当永久磁铁组由两块磁铁组成时，所述两块磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤15°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；当永久磁铁组由三块磁铁组成时，中间磁铁的充磁方向与内、外转子体径向方向相同，两侧磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤30°，且角度相同，两侧磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；当永久磁铁组由四块磁铁组成时，中间两块磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤15°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；外侧两块磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤40°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；当永久磁铁组由五块磁铁组成时，中间磁铁的充磁方向与内、外转子体径向方向相同，与中间磁铁相邻两侧的磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤20°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；最外侧的两块磁铁的充磁方向与内、外转子体径向形成的锐角均≤50°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在与其对应的涡流环一侧；所述内、外转子体径向为穿过对应磁铁中心的内、外转子体的直径方向；同一组永久磁铁组内磁铁的充磁极性方向相同，相邻两组永久磁铁组的充磁极性方向相反；内、外涡流环轴向长度大于对应的内、外永久磁铁组形成的环形体的最大轴向长度。

2.根据权利要求1所述的采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，其特征在于在所述外转子体底盘上设置有若干个第一冷却通气口，第一冷却通气口与外转子体内、外套筒之间的环形空间相对应；在外转子体底盘外壁上设置有外转子引流罩，外转子引流罩与第一冷却通气口一一对应。

3.根据权利要求1所述的采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，其特征在于在所述内转子体底盘上设置有若干个第二冷却通气口，第二冷却通气口与内涡流环、内永久磁铁组之间的间隙相对应；在内转子体底盘外壁上设置有内转子引流罩，内转子引流罩与第二冷却通气口一一对应。

4.根据权利要求1所述的采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，其特征在于所述内或外永久磁铁组内每个磁铁形状相同，且横截面形状均为瓦块形或梯形。

5.根据权利要求1所述的采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，其特征在于所述相邻内永久磁铁组之间、相邻外永久磁铁组之间紧密接触或留有间隙，若留有间隙，则在间隙内填充非导磁隔离垫，非导磁隔离垫采用非导磁材料制成。

6.根据权利要求1所述的采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，其特征在于所述内永久磁铁组所形成的环形体的内径相同、外径相同、轴向长度相同且端面对齐，内涡流环两端面超出内永久磁铁组两端面，且超出两端面的长度相等。

7.根据权利要求1所述的采用聚磁式磁路结构的双层套筒式永磁涡流传动装置，其特征在于所述外永久磁铁组所形成的环形体的内径相同、外径相同、轴向长度相同且端面对齐，外涡流环两端面超出外永久磁铁组两端面，且超出两端面的长度相等。