CN106712454A - 磁传动结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁传动结构，所述磁传动结构包括两个或多个输入侧永磁体(2、3)；以及两个或多个输出侧永磁体，所述两个或多个输入侧永磁体与所述两个或多个输出侧永磁体分别对齐并且在其间具有间隙，其中，在以给定方向作为0度方向的前提下，所述两个或多个输入侧永磁体中的第一输入侧永磁体(2)的S极指向在距所述0度方向逆时针90度的方向，且所述两个或多个输入侧永磁体中的第二输入侧永磁体(3)的S极指向在距所述0度方向逆时针140度到190度的范围内。

Description

磁传动结构

技术领域

本发明涉及一种非接触传动结构，并尤其涉及一种磁传动结构。

背景技术

传统的旋转磁传动有两种结构，它们都是采用同轴线的布置方式，其中一种是装在两个圆盘面上的永磁体面对面的磁传动，另一种是套筒式的永磁对永磁的磁传动，这是日前最常用的，它由内磁转子、外磁转子、轴承等组成为一个磁传动结构，而外磁转子与电机相连，并套在隔离套和内磁转子上，形成一个磁传动结构。

内、外磁转子上均装有永久磁铁，根据拉推磁路设计要求，磁体按一定规律嵌装，使内、外磁转子的磁体部分组成完全耦合的磁力系统，此时磁力系统的能量处于最低状态。当外磁转子的磁场能发生变化(即运动)时，由于异性相吸的作用，可以透过非磁性金属套使内磁转子随着外磁转子的运动而运动。这种运动的力矩传递完全是由无接触的内、外磁转子的磁场能来完成。

从目前使用的状况来看，这两种传统的磁传动结构都存在如下不足之处：1、在传动过程中采用内外两个永磁体对永磁体相对静止的传动。2、由于其结构特点都是需要依靠表面积来提高通过磁力传递的扭矩，因此需要占用较大的体积。3、需要镶嵌较多的磁快，加工装配都比较复杂。4、安装精度要求高，特别是套筒式同轴线联轴器，有点偏心都无法使用。在实际使用中，由于都是要采用同轴传动结构，因此在很多方面，特别是在一些窄小的空间限制了旋转磁传动的使用。

发明内容

本发明的目的因此在于消除上面提到的缺陷，并提供一种低成本、紧凑并且传递功率大的磁传动结构。

根据本发明的一个方面，提供了一种磁传动结构，所述磁传动结构包括两个或多个输入侧永磁体；以及两个或多个输出侧永磁体，所述两个或多个输入侧永磁体与所述两个或多个输出侧永磁体分别对齐并且在其间具有间隙，其中，在以给定方向作为0度方向的前提下，所述两个或多个输入侧永磁体中的第一输入侧永磁体的S极指向在距所述0度方向逆时针90度的方向，且所述两个或多个输入侧永磁体中的第二输入侧永磁体的S极指向在距所述0度方向逆时针140度到190度的范围内。

其中，所述两个或多个输出侧永磁体中的第一输出侧永磁体的S极指向在距所述0度方向逆时针90度的方向，且所述两个或多个输出侧永磁体中的第二输出侧永磁体的S极指向在距所述0度方向逆时针350度到400度的范围内。

其中，所述输入侧永磁体中的第一和第二永磁体的磁力线的张角与所述输出侧永磁体内的第三和第四永磁体的磁力线张角不同。

其中，所述两个或多个输入侧永磁体具有第一直径(D1)，所述两个或多个输出侧永磁体具有第二直径(D2)，优选地是，D1＝D2。

其中，沿轴向方向，所述两个或多个输入侧永磁体之间间隔开第一距离G1，沿轴向方向，所述两个或多个输出侧永磁体之间间隔开第二距离G2，G1＝G2。

优选地是，G1＝(D1+D2)/2。

其中，还包括与原动机相连接以输入转动的输入轴和输入侧壳体，所述输入侧永磁体不可旋转地安装在所述输入轴上，并且与所述输入轴一起可旋转地容纳于所述输入侧壳体的内腔中。

其中，还包括与负载相连接以输出转动的输出轴和输出侧壳体，所述输出侧永磁体不可旋转地安装在所述输出轴上，并与所述输出轴一起可旋转地容纳于所述输出侧壳体的内腔中。

其中，所述输入轴具有多边形横截面，且所述输入侧永磁体在其中心分别设置有相对应的多边形横截面的孔，以便不可旋转地安装在所述输入轴上。

其中，所述输出轴具有多边形横截面，且所述输出侧永磁体在其中心分别设置有相对应的多边形横截面的孔，以便不可旋转地安装在所述输出轴上。

其中，在所述输入轴上，在所述输入侧永磁体之间设置有垫片，以保证所述第一距离(G1)。

其中，在所述输出轴上，在所述输出侧永磁体之间设置有垫片，以保证所述第二距离(G2)。

其中，还包括与原动机相连接以输入转动的输入侧壳体(10)，所述输入侧壳体的内腔具有多边形截面，所述输入侧永磁体具有相对应的多边形横截面，使得所述输入侧永磁体不可旋转地插入所述输入侧壳体的内腔中。

其中，还包括与负载相连接以输出转动的输出侧壳体，所述输出侧壳体的内腔具有多边形横截面，所述输出侧永磁体具有相对应的多边形横截面，使得所述输出侧永磁体不可旋转地插入所述输出侧壳体的内腔中。

根据本发明的另一方面，提供了一种无泄漏阀门，所述无泄漏阀门包括手动转轮和阀门，所述手动转轮通过如上所述磁传动结构与所述阀门的输入轴相偶合。

本发明的磁传动结构具有如下特点：1、以双园柱径向磁场的永磁体平行排列传动，在传动时其中一圆柱永磁体可以绕着另一个圆柱永磁体外围的任意位置传动，而不是象传统永磁传动结构那样一定要在同一轴线上。2、可以对狭小空间内的机构进行动力传动。3、可以把内永磁体的保护隔离罩在与外永磁体最近的地方做出平面结构，当保护隔离罩的材料为各种非磁性材料时，磁传动无涡流损失，可以达到极高的传动效率。4、经过对比实验，当永磁体的形状为圆形并且是径向磁场时，在采用以旋转方式进行磁传动时，其传动距离要高于两块方型永磁体的传动距离，也就是本发明的永磁联轴器在传动时的相同扭矩时，其气隙可大于传统永磁联轴器。

附图说明

本发明的其他特征、细节和优点将在阅读下面以图解方式并且参照附图给出的描述时更清楚地显露出来，附图中：

图1示出了根据本发明的磁传动结构的基本原理图；

图2a至2d示出了根据本发明的磁传动结构中的永磁体的布置方式的视图；

图3示出了一种根据本发明的磁传动结构的具体实现方式；以及

图4示出了根据本发明的磁传动结构在无泄漏阀门上的示例性应用。

具体实施方式

下面，参照附图，详细描述根据本发明的磁传动结构。

首先，参照图1和2，描述根据本发明的磁传动结构的基本原理。

如图1所示，旋转磁传动的基本结构包括由两组平行排列的圆柱形磁体组成，每组的磁体为两个具有径向磁场的圆柱形磁体同轴串联。具体地说，如图1所示，磁传动结构包括：第一传动轴1；固定安装在所述第一传动轴上的第一永磁体2和第二永磁体3；与所述第一传动轴1平行延伸的第二传动轴4，以及固定地安装在所述第二传动轴4上的第三永磁体5和第四永磁体6。第一永磁体2和第二永磁体3分别与第三永磁体5和第四永磁体6对齐且分别在第一和第三永磁体以及第二和第四永磁体之间形成间隙。第一传动轴1的一端通常与原动机，例如电动机相连接，由此原动机的旋转输入第一传动轴1。通过第一永磁体2、第二永磁体3与第三永磁体5和第三永磁体6的磁耦合，该旋转被传递到第二传动轴4，并由此传递到与第二传动轴4相连接的任何负载。并且在该过程中，第一和第二永磁体与第三和第四永磁体并不接触。

所述第一和第二永磁体2和3为相同直径D1，并且沿着第一传动轴1的轴向间隔开距离G1。所述第三和第四永磁体5和6为相同直径D2，并且沿着第二传动轴4的轴向间隔开距离G2，其中G1＝G2。

第一、第二永磁体2和3与第三、第四永磁体5和6可以具有相同直径，即，D1＝D2，但是本发明并不局限于此，实际上，第一、第二永磁体可以具有大于第三、第四永磁体的直径(D1>D2)。由此，例如，在第三和第四永磁体的安装空间狭小的情况下，同样可以传递相对大的转矩。

为了确保在包括第一和第二永磁体的第一组永磁体和包括第三和第四永磁体的第二组永磁体之间平稳地传递扭矩，如图2所示，四个永磁体的磁力线指向为：在第一传动轴1固定有第一和第二永磁体2和3时，以图2中垂直向下指向为0度，按照逆时针方向，第一永磁体2的磁力线S端指向90度，如图2(a)中箭头所指示的，第二永磁体的磁力线S端指向处于如图2(b)所示的范围，即在140度到190度之间，夹角约50度左右。在第二传动轴固定有第三和第四永磁体5，6时，按照顺时针方向，第三永磁体5的磁力线S端指向90度，如图2(c)所示，第四永磁体的磁力线S端指向如图2(d)所示的范围，即在350度到40度之间，夹角约50度左右。同时，在配对传动时，为了达到最佳的平稳传动效果，第一组永磁体内的第一和第二永磁体的磁力线的张角，与第二组永磁体内的第三和第四永磁体的磁力线张角是不相同的。其中，磁力线的张角是指两个永磁体的磁力线之间的夹角。

另外，第一和第二永磁体之间的间隔G1优选地为内外两个圆形永磁体直径之和的一半，即G1＝(D1+D2)/2。

下面，参照图3和图4描述根据本发明的磁性传动结构的具体实施方式和有可能的用途。

参照图3，磁性传动结构包括输入侧壳体10，该输入侧壳体10形成有一端封闭的圆柱形内腔，第一传动轴1通过设置在内腔的两端的轴承11和12可旋转地被支撑在内腔中，该第一传动轴1从所述内腔伸出的一端可以与例如电动机(未示出)相连接，以接收来自电动机的旋转。在该第一传动轴1上设置第一永磁体2和第二永磁体3，并且为了确保第一永磁体和第二永磁体之间的间隔G，在第一永磁体2和第二永磁体3之间设置有非导磁材料制成的垫片13。

为了允许第一传动轴1、第一永磁体2和第二永磁体3在内腔中转动，内腔的内径可以略大于第一和第二永磁体的直径D1。另外，为了保证第一和第二永磁体相对于彼此如上所述那样定向，第一传动轴1上可以设置有定位装置，以使得第一和第二永磁体相对于第一传动轴1不可转动。例如，该定位装置可以是花键、键槽和键的配合、或者可以通过粘结、焊接等方式实现。在一个优选实施方式中，第一传动轴1可以设置成多边形轴，如图3所示，例如，设置成具有八边形截面。并且第一和第二永磁体2和3可以形成有多边形横截面的孔14(参见图2)，由此，通过将该多边形轴配合在多边形横截面的孔中，可以保证第一和第二永磁体2和3相对于彼此以及相对于第一传动轴1不可转动。

另外，为了使得第一和第二永磁体相对于第一传动轴1沿第一传动轴的轴向不可移动，可以在第一传动轴1上形成有轴肩，或者可以采用卡圈等结构。

在替代的实施方式中，输入侧壳体10可以本身与例如电动机相连接，并且该输入侧壳体10形成有多边形截面的内腔，且替代圆形永磁体，第一和第二永磁体可以形成为多边形截面的永磁体，并且该永磁体可以插入该多边形截面的内腔中，从而实现永磁体相对于输入侧壳体10不可旋转。

输出侧的结构与输入侧类似，包括输出侧壳体20以及设置在该输出侧壳体20内的第二传动轴4、第三永磁体5和第四永磁体6，具体结构在此不再赘述。第二传动轴4的一端可以与负载(未示出)相连接。输入侧壳体10和输出侧壳体20设置成第一和第二永磁体分别与第三和第四永磁体对准，并且，输入侧壳体10和输出侧壳体20彼此靠近安装，以使得在第一和第二永磁体2和3与第三和第四永磁体5和6之间的间隙在适当的范围内。由此，在例如电动机的旋转输入到第一传动轴1上时，第一传动轴1带动第一和第二永磁体2和3一同旋转，第一和第二永磁体2和3的旋转通过与第三和第四永磁体5和6的磁作用而传递到第三和第四永磁体5和6，从而驱动第三和第四永磁体转动，该第三和第四永磁体的转动带动第二传动轴4旋转，并进而驱动负载旋转。

参照图4，图4示出了用于无泄漏阀门的永磁力联轴器。第一传动轴与手动转轮24相连接，从而接收人对手动转轮24的旋转作用。第二传动轴与阀门26的输入轴相连接，从而，在手动转轮24被驱动时，该旋转通过磁传动结构传递到阀门26的输入轴，进而操控阀门的开启和关闭以及泵的开度。由于第一传动轴和第二传动轴之间的传动通过永磁体之间的磁力作用实现，二者之间没有任何连接元件，由此，该结构可以用在阀门的主体需要密封的任何用途中，并且可以在不需要破坏阀门的密封情况下在外侧手动操纵泵。由于本联轴器占有体积小，结构简单，用在无泄漏阀门的控制上非常简单。

从上面的描述可以看出，由于本发明的磁传动结构与传统的磁力联轴器不同，不需要对准传动轴线来连接传动，除可在一般的通用的场合作为常规的磁力联轴器使用外，还可在很多方面有特殊要求的场合发挥作用。

从以上应用实例可看出，本发明实现了一种永磁对永磁的旋转磁传动结构。在作成本，装配工艺，工作原理，使用范围等与传统的永磁旋转磁传动完全不同，具有诸多如下特点：1、以双园柱径向磁场的永磁体平行排列传动，在传动时其中一圆柱永磁体可以绕着另一个圆柱永磁体外围的任意位置传动，而不是象传统永磁传动结构那样一定要在同一轴线上。2、可以对狭小空间内的机构进行动力传动。3、可以把内永磁体的保护隔离罩在与外永磁体最近的地方做出平面结构，当保护隔离罩的材料为各种非磁性材料时，磁传动无涡流损失，可以达到极高的传动效率。4、经过对比实验，当永磁体的形状为圆形并且是径向磁场时，在采用以旋转方式进行磁传动时，其传动距离要高于两块方型永磁体的传动距离，也就是本发明的永磁联轴器在传动时的相同扭矩时，其气隙可大于传统永磁联轴器。

尽管上面参照附图详细描述了根据本发明的优选实施方式，但是在阅读本说明书之后，本领域技术人员可以构想到各种修改和变形，因此本发明并不局限于上述优选实施方式，而本发明的范围仅由所附的权利要求书及其等价物限定。

Claims (15)

1.一种磁传动结构，所述磁传动结构包括两个或多个输入侧永磁体(2、3)；以及两个或多个输出侧永磁体，所述两个或多个输入侧永磁体与所述两个或多个输出侧永磁体分别对齐并且在其间具有间隙，其中，在以给定方向作为0度方向的前提下，所述两个或多个输入侧永磁体中的第一输入侧永磁体(2)的S极指向在距所述0度方向逆时针90度的方向，且所述两个或多个输入侧永磁体中的第二输入侧永磁体(3)的S极指向在距所述0度方向逆时针140度到190度的范围内。

2.如权利要求1所述的磁传动结构，其中，所述两个或多个输出侧永磁体中的第一输出侧永磁体(5)的S极指向在距所述0度方向逆时针90度的方向，且所述两个或多个输出侧永磁体中的第二输出侧永磁体(6)的S极指向在距所述0度方向逆时针350度到400度的范围内。

3.如权利要求2所述的磁传动结构，其中，所述输入侧永磁体中的第一和第二永磁体的磁力线的张角与所述输出侧永磁体内的第三和第四永磁体的磁力线张角不同。

4.如权利要求3所述的磁传动结构，其中，所述两个或多个输入侧永磁体具有第一直径(D1)，所述两个或多个输出侧永磁体具有第二直径(D2)，D1＝D2。

5.如权利要求4所述的磁传动结构，其中，沿轴向方向，所述两个或多个输入侧永磁体之间间隔开第一距离G1，沿轴向方向，所述两个或多个输出侧永磁体之间间隔开第二距离G2，G1＝G2。

6.如权利要求5所述的磁传动结构，其中，G1＝(D1+D2)/2。

7.如权利要求1至6中任一项所述的磁传动结构，其中，还包括与原动机相连接以输入转动的输入轴(1)和输入侧壳体(10)，所述输入侧永磁体(2、3)不可旋转地安装在所述输入轴(1)上，并且与所述输入轴(1)一起可旋转地容纳于所述输入侧壳体(10)的内腔中。

8.如权利要求7所述的磁传动结构，其中，还包括与负载相连接以输出转动的输出轴(4)和输出侧壳体(20)，所述输出侧永磁体(5、6)不可旋转地安装在所述输出轴(4)上，并与所述输出轴(4)一起可旋转地容纳于所述输出侧壳体(20)的内腔中。

9.如权利要求8所述的磁传动结构，其中，所述输入轴(1)具有多边形横截面，且所述输入侧永磁体(2、3)在其中心分别设置有相对应的多边形横截面的孔，以便不可旋转地安装在所述输入轴(1)上。

10.如权利要求9所述的磁传动结构，其中，所述输出轴(4)具有多边形横截面，且所述输出侧永磁体(5、6)在其中心分别设置有相对应的多边形横截面的孔，以便不可旋转地安装在所述输出轴(4)上。

11.如权利要求10所述的磁传动结构，其中，在所述输入轴上，在所述输入侧永磁体(2、3)之间设置有垫片，以保证所述第一距离(G1)。

12.如权利要求11所述的磁传动结构，其中，在所述输出轴上，在所述输出侧永磁体(5、6)之间设置有垫片，以保证所述第二距离(G2)。

13.如权利要求1至6中任一项所述的磁传动结构，其中，还包括与原动机相连接以输入转动的输入侧壳体(10)，所述输入侧壳体的内腔具有多边形截面，所述输入侧永磁体具有相对应的多边形横截面，使得所述输入侧永磁体不可旋转地插入所述输入侧壳体的内腔中。

14.如权利要求13所述的磁传动结构，其中，还包括与负载相连接以输出转动的输出侧壳体(20)，所述输出侧壳体的内腔具有多边形横截面，所述输出侧永磁体具有相对应的多边形横截面，使得所述输出侧永磁体不可旋转地插入所述输出侧壳体的内腔中。

15.一种无泄漏阀门，所述无泄漏阀门包括手动转轮(24)和阀门(26)，所述手动转轮(24)通过磁传动结构与所述阀门(26)的输入轴相偶合，所述磁传动结构是如上述权利要求1至14中任一项所述的磁传动结构。