CN104852551B - 一种永磁差速传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁差速传动机构，包括内轴、外轴、永磁转子和导磁转子，导磁转子包括成对相向设置的第一铁磁块和第二铁磁块；内轴通过轴承与外轴相连，内轴与永磁转子相连，内轴的圆周表面设置有两排凸槽，永磁转子分布在两排凸槽之间；永磁转子和导磁转子的数量比为1:2，均等间距分布；第一铁磁块和第二铁磁块的一端均通过滑动槽与外轴相连、另一端通过连接板分别与内轴的两排凸槽相接触，两者随着内轴转动、通过连接板沿着凸槽滑移后、而沿着滑动槽的槽轨、在相向远离分开和相对靠近闭合之间进行切换。通过磁路的改变保持差速情况下仍可以持续正向输出扭矩，减小体积、简化结构，同时可以减少损耗于滑动摩擦中的能量，提高传动效率。

Description

一种永磁差速传动机构

技术领域

本发明涉及一种传动机构，特别是涉及一种永磁差速传动机构，属于机械传动设备技术领域。

背景技术

随着人类社会的发展，我们越来越离不开动力，各种传动装置迅速发展；然而其中的各种无极变速传动装置也各自存在着不足。

对于相对完善的传动装置有液力变矩器，但它结构复杂，技术要求高，生产成本高，不适合大规模使用；而永磁连轴器虽然结构简单，传动效率高，但目前为止还无法改变其传动比；至于永磁涡流技术虽然能够实现无级变速，但相对来说体积太大、安装太复杂。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种新型结构的永磁差速传动机构，特别适用于汽车和城市轨道车辆传动系统和再生制动系统、新能源汽车自动变速器和动力辅助装置、风电发电系统，工矿机械、工程机械等领域。

本发明所要解决的技术问题是提供结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强的永磁差速传动机构，通过磁路的改变保持差速情况下仍可以持续正向输出扭矩，获得连续变化的传动比，而且减小体积、简化结构，同时可以减少损耗于滑动摩擦中的能量，提高传动效率，极具有产业上的利用价值。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种永磁差速传动机构，包括内轴、外轴、永磁转子和导磁转子，所述导磁转子包括成对称设置的第一铁磁块和第二铁磁块。

其中，所述内轴通过轴承与外轴相连，内轴与外轴之间设置有容置空腔、用于容置永磁转子和导磁转子；所述永磁转子和导磁转子的数量比为1:2，均等间距分布；所述内轴与永磁转子相连，内轴的圆周表面设置有向容置空腔突出的两排凸槽，所述永磁转子分布在两排凸槽之间。

而且，所述第一铁磁块和第二铁磁块的一端均通过滑动槽与外轴相连，另一端通过连接板分别与内轴的两排凸槽相接触；所述第一铁磁块和第二铁磁块随着内轴转动，通过连接板沿着凸槽滑移后，而沿着滑动槽的槽轨，于槽轨轴向方向上，在远离分开和靠近闭合之间进行切换。

本发明进一步设置为：所述凸槽包括依次连续设置的水平段和高出水平段水平面的斜坡段；所述连接板与水平段接触时使得第一铁磁块和第二铁磁块受磁力相吸而靠近闭合，所述连接板与斜坡段接触时使得第一铁磁块和第二铁磁块受斜坡段拉开而远离分开。

本发明进一步设置为：所述第一铁磁块和第二铁磁块均包括连接段、中间段和滑动段，所述连接段与连接板相连并朝向永磁转子延伸，所述滑动段与滑动槽相连并可沿滑动槽的槽轨轴向滑移，所述中间段连接于连接段和滑动段之间；所述第一铁磁块的连接段和第二铁磁块的连接段之间的间隔空隙可容纳永磁转子通过；所述第一铁磁块的滑动段和第二铁磁块的滑动段保持磁力相吸接触或分开。

本发明进一步设置为：所述内轴通过导块与永磁转子相连。

本发明进一步设置为：所述永磁转子与导块相连的端面开设有用于导块安装的凹槽。

本发明进一步设置为：所述导块为材料铝制成。

本发明进一步设置为：所述永磁转子为径向横截面是扇形的柱体，扇形夹角为30°、扇形内径为140mm、扇形外径为150mm， 柱体高度为80mm；所述第一铁磁块和第二铁磁块的连接段、中间段和滑动段均为径向横截面是扇形且扇形夹角为15°的柱体，连接段的扇形内径为140mm，滑动段的扇形外径为180mm，连接段的柱体高度为30mm，滑动段的柱体高度为70mm。

本发明进一步设置为：所述永磁转子为4个，所述导磁转子为8个，所述凸槽的斜坡段为4-10个。

本发明进一步设置为：所述内轴和外轴均为材料铝制成。

本发明进一步设置为：所述永磁转子为材料钕铁硼制成，所述导磁转子为材料硅钢制成。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、通过磁路的改变保持差速情况下仍可以持续正向输出扭矩，即内轴和外轴在不同转速转动时传输扭矩并不会变化，实现差速传动。

2、永磁转子在导磁转子上产生的电涡流同时有助于扭矩传递，因此无需采取另外措施减少涡流，减小体积、简化结构。

3、第一铁磁块和第二铁磁块之间只要具备少许间距，磁路改变就已比较明显，且两者沿着滑道槽轴向所需的移动距离大幅减少，从而可以减少损耗于滑动摩擦中的能量，提高传动效率。

4、可以在任意传动比下传递正向脉动正向扭矩，磁通利用率高，可节省永磁体，可以配合减震器使用，特别适用于汽车和城市轨道车辆传动系统和再生制动系统、新能源汽车的自动变速系统和动力辅助系统，风电发电系统，工矿机械、工程机械等领域，能有效提高系统的效率和降低总体积和重量。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明一种永磁差速传动机构的正视的结构半剖示图；

图2为本发明一种永磁差速传动机构的俯视的结构剖面图；

图3为本发明一种永磁差速传动机构中凸槽所在内轴的外表面展开图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，一种永磁差速传动机构，包括内轴1、外轴2、永磁转子3和导磁转子4，所述导磁转子4包括成对称设置的第一铁磁块41和第二铁磁块42。

所述内轴1通过轴承5与外轴2相连，内轴1与外轴2之间设置有容置空腔6、用于容置永磁转子3和导磁转子4；所述永磁转子3和导磁转子4的数量比为1:2，均等间距分布；所述内轴1与永磁转子3相连，内轴1的圆周表面设置有向容置空腔6突出的两排凸槽7，所述永磁转子3分布在两排凸槽7之间。

所述内轴1通过导块8与永磁转子3相连；所述永磁转子3与导块8相连的端面开设有用于导块8安装的凹槽（图中未示出）。

所述第一铁磁块41和第二铁磁块42的一端均通过滑动槽21与外轴2相连，另一端通过连接板43分别与内轴1的两排凸槽7相接触；所述第一铁磁块41和第二铁磁块42随着内轴1转动，通过连接板43沿着凸槽7滑移后，而沿着滑动槽21的槽轨，于槽轨轴向方向上，在远离分开和靠近闭合之间进行切换。

如图3所示，所述凸槽7包括依次连续设置的水平段71和高出水平段71水平面的斜坡段72；其中斜坡段72为直线坡，沿着内轴的一个转动方向，直线坡设置为上坡，在上坡末端通过垂直面直接过渡到水平段，垂直面垂直水平段的水平面，这样适用于内轴的一个转动方向，与之相反的转动方向不能实现转动，而使得连接板43被垂直面卡死。所述连接板43与水平段71接触时使得第一铁磁块41和第二铁磁块42受磁力相吸而靠近闭合，所述连接板43与斜坡段72接触时使得第一铁磁块41和第二铁磁块42受斜坡段72拉开而远离分开。

如图1所示，所述第一铁磁块41和第二铁磁块42均包括连接段44、中间段45和滑动段46，所述连接段44与连接板43相连并朝向永磁转子3延伸，所述滑动段46与滑动槽21相连并可沿滑动槽21的槽轨轴向滑移，所述中间段45连接于连接段44和滑动段46之间；所述第一铁磁块41的连接段44和第二铁磁块42的连接段44之间的间隔空隙可容纳永磁转子3通过；所述第一铁磁块41的滑动段46和第二铁磁块42的滑动段46保持磁力相吸接触或分开。

所述内轴1和外轴2均为材料铝制成，所述永磁转子3为材料钕铁硼制成，所述导磁转子4为材料硅钢制成，可以用硅钢片叠加制作而成。

如图2所示，所述内轴1和外轴2的尺寸分别为Φ120和Φ200，所述永磁转子3为4个，所述导磁转子4为8个，所述凸槽7的斜坡段72可以选用4-10个；其中，所述永磁转子3为径向横截面是扇形的柱体，扇形夹角为30°、扇形内径为140mm、扇形外径为150mm， 柱体高度为80mm；所述第一铁磁块41和第二铁磁块42的连接段44、中间段45和滑动段46均为径向横截面是扇形且扇形夹角为15°的柱体，连接段44的扇形内径为140mm，滑动段46的扇形外径为180mm，连接段44的柱体高度为30mm，滑动段46的柱体高度为70mm；所述导块8为材料铝制成，尺寸为20mm×20mm×20mm。根据模拟可传动扭矩达5NM。

具体传动过程为：不输入扭矩时，内轴和外轴相对静止，扭矩由内轴输入带动永磁转子转动，永磁转子几乎没有速度时与导磁转子没有作用，便于启动；内轴在外扭矩作用下速度增大，开始与外轴出现相对运动，连接板沿着凸槽的斜坡段滑移，通过相对运动使得导磁转子的第一铁磁块和第二铁磁块分开；当连接板运动到凸槽的水平段时，第一铁磁块和第二铁磁块仍然被磁体磁化着且磁通集中于第一铁磁块和第二铁磁块之间，根据磁通最低原理，第一铁磁块和第二铁磁块将会接触；当内轴按图2所示逆时针转动时，内轴外表面的凸槽使得不同的导磁转子处于接触或闭合，从而使得外轴跟着内轴运动，实现差速传动。

本发明的创新点在于通过磁路的改变保持差速情况下仍可以持续正向输出扭矩，结构简化、体积紧凑，以及可以减少损耗于滑动摩擦中的能量，提高传动效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种永磁差速传动机构，其特征在于：包括内轴、外轴、永磁转子和导磁转子，所述导磁转子包括成对称设置的第一铁磁块和第二铁磁块；

所述内轴通过轴承与外轴相连，内轴与外轴之间设置有容置空腔、用于容置永磁转子和导磁转子；所述永磁转子和导磁转子的数量比为1:2，均等间距分布；

所述内轴与永磁转子相连，内轴的圆周表面设置有向容置空腔突出的两排凸槽，所述永磁转子分布在两排凸槽之间；

所述第一铁磁块和第二铁磁块的一端均通过滑动槽与外轴相连，另一端通过连接板分别与内轴的两排凸槽相接触；

所述第一铁磁块和第二铁磁块随着内轴转动，通过连接板沿着凸槽滑移后，而沿着滑动槽的槽轨，于槽轨轴向方向上，在远离分开和靠近闭合之间进行切换。

2.根据权利要求1所述的一种永磁差速传动机构，其特征在于：所述凸槽包括依次连续设置的水平段和高出水平段水平面的斜坡段；

所述连接板与水平段接触时使得第一铁磁块和第二铁磁块受磁力相吸而靠近闭合，所述连接板与斜坡段接触时使得第一铁磁块和第二铁磁块受斜坡段拉开而远离分开。

3.根据权利要求2所述的一种永磁差速传动机构，其特征在于：所述第一铁磁块和第二铁磁块均包括连接段、中间段和滑动段，所述连接段与连接板相连并朝向永磁转子延伸，所述滑动段与滑动槽相连并可沿滑动槽的槽轨轴向滑移，所述中间段连接于连接段和滑动段之间；

所述第一铁磁块的连接段和第二铁磁块的连接段之间的间隔空隙可容纳永磁转子通过；所述第一铁磁块的滑动段和第二铁磁块的滑动段保持磁力相吸接触或分开。

4.根据权利要求1所述的一种永磁差速传动机构，其特征在于：所述内轴通过导块与永磁转子相连。

5.根据权利要求4所述的一种永磁差速传动机构，其特征在于：所述永磁转子与导块相连的端面开设有用于导块安装的凹槽。

6.根据权利要求4所述的一种永磁差速传动机构，其特征在于：所述导块为材料铝制成。

7.根据权利要求3所述的一种永磁差速传动机构，其特征在于：所述永磁转子为径向横截面是扇形的柱体，扇形夹角为30°、扇形内径为140mm、扇形外径为150mm， 柱体高度为80mm；

所述第一铁磁块和第二铁磁块的连接段、中间段和滑动段均为径向横截面是扇形且扇形夹角为15°的柱体，连接段的扇形内径为140mm，滑动段的扇形外径为180mm，连接段的柱体高度为30mm，滑动段的柱体高度为70mm。

8.根据权利要求7所述的一种永磁差速传动机构，其特征在于：所述永磁转子为4个，所述导磁转子为8个，所述凸槽的斜坡段为4-10个。

9.根据权利要求1所述的一种永磁差速传动机构，其特征在于：所述内轴和外轴均为材料铝制成。

10.根据权利要求1所述的一种永磁差速传动机构，其特征在于：所述永磁转子为材料钕铁硼制成，所述导磁转子为材料硅钢制成。