CN104967267B - 一种恒转矩型永磁耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒转矩型永磁耦合器，包括输入轴、输出轴、两个相对设置的永磁转子和两个相背设置的绕组转子，两个绕组转子位于两永磁转子之间，并留有气隙。所述永磁转子由永磁体和安装永磁体的转子支架构成，磁极方向与永磁转子轴线平行，两永磁转子均通过轴承安装在所述输出轴上，第一永磁转子与驱动其转动的输入轴连接，两永磁转子之间通过连接板连接；所述绕组转子由线圈、铁芯和安装铁芯的转子支架构成，两绕组转子可滑动地安装在所述输出轴上,二者在相对的一面装有若干对电磁铁和衔铁，绕组转子线圈出线与所述电磁铁连接，两绕组转子之间安装有弹簧。本发明可根据负载的变化自动调节输出转矩为一恒定值，且能够进行高效的转矩传递。

Description

一种恒转矩型永磁耦合器

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种传动装置，具体为一种恒转矩型永磁耦合器。

背景技术

永磁耦合器，又名磁力耦合器，是通过导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输的装置，可实现电动机和负载间无机械连接的传动方式，其工作原理是当两者之间相对运动时，导体组件切割磁力线，在导体中产生涡电流，涡电流进而产生反感磁场，与永磁体产生的磁场交互作用，从而实现两者之间的扭矩传递。一般包括标准型、延迟型、限矩型、调速型永磁耦合器等。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种根据负载的变化自动调节输出转矩为一恒定值的恒转矩型永磁耦合器。

为实现上述技术目的，本发明公开的技术方案为：

一种恒转矩型永磁耦合器，包括同轴设置的输入轴和输出轴，其特征在于，还包括第一永磁转子、第二永磁转子和设置在两永磁转子之间的第一绕组转子和第二绕组转子，永磁转子和绕组转子之间留有气隙；

所述第一永磁转子、第二永磁转子由永磁体和安装永磁体的转子支架构成，两永磁转子按照磁极相对的方式安装，永磁体磁极方向与永磁转子轴线平行，两永磁转子均通过轴承安装在所述输出轴上，第一永磁转子与驱动其转动的输入轴连接，两永磁转子之间通过连接板连接；

所述第一绕组转子、第二绕组转子由线圈、铁芯和安装铁芯的转子支架构成，两绕组转子安装在所述输出轴上，可沿输出轴轴向滑动,两绕组转子安装铁芯的一面相背，二者在相对的一面装有若干对电磁铁和衔铁，一电磁铁装在其一绕组转子上，与该电磁铁对应的衔铁则装在另一绕组转子上与其对应的位置，所述电磁铁与绕组转子的线圈出线连接；两绕组转子之间安装有弹簧，所述弹簧的两端分别与第一绕组转子、第二绕组转子连接。

在上述技术内容的基础上，进一步改进的技术方案还包括：

所述电磁铁和衔铁交替环绕布置在两绕组转子的相对面上，以保障两绕组转子上电磁铁产生电磁力的平衡。

所述输出轴在两绕组转子的外侧分别设有限位环，以保障绕组转子和永磁转子之间的最小气隙。

所述铁芯优选采用卷绕式铁芯，沿径向开有若干线槽，线圈由漆包线或烧结线绕制，嵌在铁芯的线槽内，为一相绕组或对称连接的多相绕组。

有益效果：

本发明一种恒转矩型永磁耦合器结构设计新颖，利用永磁耦合器绕组转子线圈产生的电流随着转矩及气隙磁场变化的原理，通过绕组转子线圈为电磁铁供电，结合衔铁和弹簧，通过力的平衡自动调节绕组转子和永磁转子之间的气隙间距，从而控制转矩的输出。本发明既能够提供高效的转矩传递，又可以根据负载的变化自动调节输出转矩为一恒定值，使用方便，且易于实现，适合推广使用。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

上图中，1-转子支架，2-永磁体，3-输出轴，4-轴承，5-限位环，6-铁芯，7-转子支架，8-线圈，9-连接板，10-电磁铁，11-弹簧，12-输入轴，13-衔铁。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

如图1所示的一实施例，一种恒转矩型永磁耦合器，包括输入轴12、输出轴3、两个相对设置的永磁转子和两个相背设置的绕组转子，两绕组转子位于两永磁转子之间，永磁转子和绕组转子之间留有气隙。

所述输入轴12和输出轴3位于同一中轴线上，所述输出轴3在两绕组转子的外侧分别设有保证绕组转子和永磁转子最小气隙的限位环5。

两永磁转子按照磁极相对的方式安装，结构对称，均由永磁体2和安装永磁体的转子支架1构成。每个永磁转子上的安装的永磁体磁极均为偶数，永磁体沿圆周方向排列在转子支架1上，且N极、S极交替布置，永磁体磁极方向与永磁转子轴线平行。两永磁转子中，第一永磁转子通过轴承14套在所述输出轴3上，并通过法兰结构与驱动其转动的输入轴12连接，第二永磁转子通过轴承4套在所述输出轴3上，两永磁转子的转子支架端部通过连接板9刚性连接，保障同步转动。

所述第一绕组转子、第二绕组转子均由线圈8、铁芯6和安装铁芯的转子支架7构成，两绕组转子安装在所述输出轴3上,可沿着输出轴3轴向方向滑动。所述铁芯6为卷绕式铁芯，片间为绝缘结构，铁芯6沿径向开有若干线槽，线圈8由漆包线或烧结线绕制，嵌在铁芯的线槽内，为一相绕组或对称连接的多相绕组。两绕组转子之间设有弹簧11，所述弹簧11的两端分别连接在第一、第二绕组转子上。

第一、第二绕组转子安装铁芯和线圈的一面相背，二者在相对的一面装有若干对电磁铁10和衔铁13。所述电磁铁10和衔铁13交替环绕布置在两绕组转子的相对面上，配对安装，例如若一电磁铁装在第一绕组转子上，与该电磁铁对应的衔铁则装在第二绕组转子上与其对应的位置，两绕组转子上电磁铁的数量要一致，以保证电磁铁所产生的电磁力平衡。所述电磁铁10与绕组转子的线圈出线连接。

工作原理：当原动机带动输入轴旋转时，永磁转子产生一旋转磁场，绕组转子中的绕组线圈切割该磁场就会产生感应电流，有电流的绕组转子在永磁体产生的旋转磁场中会受到电磁力的作用而跟随永磁转子一起转动，实现转矩传递，当连接负载端的输出轴转矩为额定值时，绕组转子间弹簧的弹力和电磁铁与衔铁之间的吸力相等，达到一平衡状态。负载转矩变大时，绕组转子中的电流随之变大，同时电磁铁由于电流变大吸力增强，两个绕组转子间的间距变小，绕组转子与永磁转子间的气隙增加，气隙磁场的磁感应强度变低，绕组转子产生的输出转矩随之变小，从而实现恒转矩输出。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种恒转矩型永磁耦合器，包括同轴设置的输入轴（12）和输出轴（3），其特征在于，还包括第一永磁转子、第二永磁转子和设置在两永磁转子之间的第一绕组转子和第二绕组转子，永磁转子和绕组转子之间留有气隙；

所述第一永磁转子、第二永磁转子由永磁体（2）和安装永磁体的转子支架（1）构成，两永磁转子按照磁极相对的方式安装，永磁体磁极方向与永磁转子轴线平行，两永磁转子均通过轴承安装在所述输出轴（3）上，第一永磁转子与驱动其转动的输入轴（12）连接，两永磁转子之间通过连接板（9）连接；

所述第一绕组转子、第二绕组转子由线圈（8）、铁芯（6）和安装铁芯的转子支架（7）构成，两绕组转子安装在所述输出轴（3）上,可沿输出轴（3）轴向滑动，两绕组转子安装铁芯的一面相背，二者在相对的一面装有若干对电磁铁（10）和衔铁（13），一电磁铁装在其一绕组转子上，与该电磁铁对应的衔铁则装在另一绕组转子上与其对应的位置，所述电磁铁（10）与绕组转子的线圈出线连接；两绕组转子之间安装有弹簧（11），所述弹簧（11）的两端分别与第一绕组转子、第二绕组转子连接。

2.根据权利要求1所述的一种恒转矩型永磁耦合器，其特征在于，所述电磁铁（10）和衔铁（13）交替环绕布置在两绕组转子的相对面上。

3.根据权利要求1所述的一种恒转矩型永磁耦合器，其特征在于，所述输出轴（3）在两绕组转子的外侧分别设有限位环（5）。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种恒转矩型永磁耦合器，其特征在于，所述铁芯（6）为卷绕式铁芯，沿径向开有若干线槽，线圈（8）由漆包线或烧结线绕制，嵌在铁芯（6）的线槽内，为一相绕组或对称连接的多相绕组。