CN105162297B - 一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器 - Google Patents
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Abstract
一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器。本发明涉及一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器。所述的内转子磁钢（4）的外圆周面与屏蔽套（1）之间设有内层间隙（7），所述的屏蔽套（1）的外圆周面与外转子（5）的内圆周面之间设有外层间隙（8），所述的外转子（5）为圆筒形，所述的圆筒形外转子（5）上开有多组开槽（6），所述的内转子磁钢（4）至少包括一对永磁体，所有的瓦片形永磁体依次紧密相贴设置，所有的瓦片形永磁体均为径向充磁或平行充磁，且每相邻的两个永磁体充磁方向相反；所述的圆柱形内转子（2）外圆周面上与每相邻两个瓦片形永磁体接缝处相对应位置开有一个圆弧形凹槽（9）。本发明用于隐极型外转子磁阻式磁力耦合器。
Description
技术领域
本发明涉及一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器。
背景技术
现有的磁力耦合器按工作原理可分为永磁式，鼠笼式和磁阻式。永磁式磁力耦合器的特点是：内外两个转子均含有永磁体，力密度大，传动效率高，但由于永磁体居里温度的限制，此类磁力耦合器不能应用于高温场合，且永磁体粘接工艺使用的有机粘接剂对工作所处的流体介质有污染；鼠笼式磁力耦合器中的一个转子为导体构成的鼠笼，不含永磁体，可用于高温场合，但其工作原理类似于感应电机，在传动时鼠笼中会感应出电流而导致额外的损耗，使传动效率降低，且感应电流会引起工作介质的电化学反应；磁阻式磁力耦合器中的一个转子仅由导磁材料构成，不含永磁体，既可以用于高温场合，又可获得比鼠笼型磁力耦合器更高的效率，现有磁阻式磁力耦合器为凸极结构，在流体介质中旋转时阻力较大，会导致整体传动效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用永磁体转子与隐极型磁阻转子相配合的结构。隐极转子不含永磁体，可工作于高温流体介质中；不含铜、铝等导体，无欧姆损耗，传动效率高；内转子和外转子均采用冲压好的硅钢片叠压成型，无装配粘接部件，整体机械强度大，可用于高转速工况的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，其组成包括：外转子5、屏蔽套1、内转子2，所述的内转子2为圆柱形，所述的圆柱形内转子2的内圆周面固定设置在传动轴3上，所述的圆柱形内转子2的外圆周面固定连接内转子磁钢4，所述的内转子磁钢4为瓦片形，并沿内转子2排列一周，所述的内转子磁钢4的外圆周面与屏蔽套1之间设有内层间隙7，所述的屏蔽套1的外圆周面与外转子5的内圆周面之间设有外层间隙8，所述的外转子5为圆筒形，所述的圆筒形外转子5上沿轴向开有多组开槽6，所述的内转子磁钢4包括至少一对瓦片形永磁体，所有的瓦片形永磁体依次紧密相贴设置，所有的瓦片形永磁体均为径向充磁或平行充磁，且每相邻的两个圆弧形永磁体充磁方向相反；所述的圆柱形内转子2外圆周面上与每相邻两个瓦片形永磁体接缝处相对应位置沿轴向开有一个圆弧形凹槽9。
所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，所述的多组开槽6相对于传动轴3中心对称设置，每组开槽6包括多对弧形槽，所述的多对弧形槽相对于传动轴3中心对称设置，每组开槽6的多对弧形槽的凸圆弧面均朝向外转子5外圆周面设置。
所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，每组弧形槽连接相邻的NS极，开槽的组数与内转子永磁体极对数相等。
所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，所述的内转子磁钢4的外圆周面与屏蔽套1之间的内层间隙7为0.7~3mm，所述的屏蔽套1的外圆周面与外转子5的内圆周面之间的外层间隙8为0.7~3mm。
所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，所述的内转子2和外转子5由冲压好的硅钢片叠压成型构成。
有益效果：
1.本发明的外转子采用导磁材料构成，不含永磁体，可工作于高温流体介质中；不含铜、铝等导体，无欧姆损耗，传动效率高达85-95%。
2.本发明的内转子和外转子采用冲压好的硅钢片叠压成型，整体机械强度大，可用于高转速达到2000-20000rpm的工况；隐极转子无装配粘接部件，不使用粘接剂等有机材料和辅料，对工作时所处的流体介质无污染，隐极转子不产生感应电流，不会引起流体介质的电化学反应。
3.本发明是通过在外转子上削除材料的方式（即在外转子的外圆周面上开设有圆弧形凹槽）对外转子磁路进行改进，相比未改进的，改进型可以使得峰值力矩传递能力提升30-50%，除去形状改变引起的高速运动时流体阻力转矩的增加，总有效力矩可提升20-36%。
4.本发明是特别适用于流体介质中进行高速达2000-20000rpm隔离传动的场合。
附图说明：
附图1是本本发明的延轴向剖面结构示意图。
附图2是附图1的A-A剖视图。
具体实施方式：
实施例1
一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，其组成包括：外转子5、屏蔽套1、内转子2，所述的内转子2为圆柱形，所述的圆柱形内转子2的内圆周面固定设置在传动轴3上，所述的圆柱形内转子2的外圆周面固定连接内转子磁钢4，所述的内转子磁钢4为瓦片形，并沿内转子2排列一周，所述的内转子磁钢4的外圆周面与屏蔽套1之间设有内层间隙7，所述的屏蔽套1的外圆周面与外转子5的内圆周面之间设有外层间隙8，所述的外转子5为圆筒形，所述的圆筒形外转子5上沿轴向开有多组开槽6，所述的内转子磁钢4包括至少一对瓦片形永磁体，所有的瓦片形永磁体依次紧密相贴设置，所有的瓦片形永磁体均为径向充磁或平行充磁，且每相邻的两个圆弧形永磁体充磁方向相反；所述的圆柱形内转子2外圆周面上与每相邻两个瓦片形永磁体接缝处相对应位置沿轴向开有一个圆弧形凹槽9。
实施例2
实施例1所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，所述的多组开槽6相对于传动轴3中心对称设置，每组开槽6包括多对弧形槽，所述的多对弧形槽相对于传动轴3中心对称设置，每组开槽6的多对弧形槽的凸圆弧面均朝向外转子5外圆周面设置。开槽使得隐极外转子在磁路上具有不对称性，可在隐极结构中产生类似凸极结构转子的凸极效应，从而产生磁阻转矩，实现磁力耦合。
实施例3
实施例2所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，每组弧形槽连接相邻的NS极，开槽的组数与内转子永磁体极对数相等。通过设置弧形槽，使得内外转子相对位置发生变化时，永磁体磁力线闭合磁路的磁阻变化相差最大，从而产生最大的磁阻转矩。
实施例4
实施例1所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，所述的内转子磁钢4的外圆周面与屏蔽套1之间的内层间隙7为0.7~3mm，所述的屏蔽套1的外圆周面与外转子5的内圆周面之间的外层间隙8为0.7~3mm。间隙的设置首先可以保证在一定的装配精度下内外转子的通过屏蔽套的隔离传动；更重要的是可以保证磁阻转子工作于高温流体介质时，永磁转子可设置扇叶和开槽对间隙进行强制空气冷却，避免永磁体因温度过高而产生退磁。
实施例5
实施例1所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，所述的内转子2由冲压好的硅钢片叠压成型构成。
工作原理为：内外转子静止时，内转子上的内转子磁钢建立磁场，磁力线通过圆弧形永磁体、内转子、外转子中所开槽的槽间导磁材料部分构成闭合回路，此闭合路径为磁路中磁阻最小的部分，当外转子旋转时，内转子与外转子之间相对位置发生改变，磁路的磁阻会变大；由于磁力线总是沿磁阻最小的路径闭合，所以会在内转子与外转子之间产生磁阻转矩，以阻碍内转子与外转子之间的相对运动，磁阻转矩最终会使得内外转子保持同步运动，从而完成非接触式磁力传动。
在外转子上沿轴向进行开槽；开槽分段进行，每段开槽之间留有一定的间隙保证外转子材料的连接宽度，连接宽度的选择应根据材料强度进行校核计算，以满足磁力耦合器工作时传递力矩与旋转时离心力所产生的合应力不会产生明显形变和断裂。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，其组成包括：外转子（5）、屏蔽套（1）、内转子（2），其特征是：所述的内转子（2）为圆柱形，所述的圆柱形内转子（2）的内圆周面固定设置在传动轴（3）上，所述的圆柱形内转子（2）的外圆周面固定连接内转子磁钢（4），所述的内转子磁钢（4）为瓦片形，并沿内转子(2)排列一周，所述的内转子磁钢（4）的外圆周面与屏蔽套（1）之间设有内层间隙（7），所述的屏蔽套（1）的外圆周面与外转子（5）的内圆周面之间设有外层间隙（8），所述的外转子（5）为圆筒形，所述的圆筒形外转子（5）上沿轴向开有多组开槽（6），所述的内转子磁钢（4）包括至少一对瓦片形永磁体，所有的瓦片形永磁体依次紧密相贴设置，所有的瓦片形永磁体均为径向充磁或平行充磁，且每相邻的两个圆弧形永磁体充磁方向相反；所述的圆柱形内转子（2）外圆周面上与每相邻两个瓦片形永磁体接缝处相对应位置沿轴向开有一个圆弧形凹槽（9）。
2.根据权利要求1所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，其特征是：所述的多组开槽（6）相对于传动轴（3）中心对称设置，每组开槽（6）包括多对弧形槽，所述的多对弧形槽相对于传动轴（3）中心对称设置，每组开槽（6）的多对弧形槽的凸圆弧面均朝向外转子（5）外圆周面设置。
3.根据权利要求2所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，其特征是：每组弧形槽连接相邻的NS极，开槽的组数与内转子永磁体极对数相等。
4.根据权利要求1所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，其特征是：所述的内转子磁钢（4）的外圆周面与屏蔽套（1）之间的内层间隙（7）为0.7~3mm，所述的屏蔽套（1）的外圆周面与外转子（5）的内圆周面之间的外层间隙（8）为0.7~3mm。
5.根据权利要求1所述的一种改进隐极型外转子磁阻式磁力耦合器，其特征是：所述的内转子（2）和外转子（5）由冲压好的硅钢片叠压成型构成。
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