CN107070174A - 磁体对磁体式联轴器和驱动器 - Google Patents

Abstract

公开了一种平衡的磁转子组件。该平衡的磁转子组件包括驱动器转子组件和负载转子，其中，驱动器转子组件具有第一驱动器转子组件和第二驱动器转子组件，第一驱动器转子组件和第二驱动器转子组件围绕旋转轴线布置并且沿着该旋转轴线彼此间隔开一定距离，负载转子围绕旋转轴线布置并且布置在第一驱动器转子与第二驱动器转子之间。

Description

磁体对磁体式联轴器和驱动器

技术领域

本公开涉及用于磁力联轴器和驱动器的装置、系统和方法，并且更具体地涉及磁力平衡的磁力联轴器和驱动器。

背景技术

磁力传动系统通过将来自马达的扭矩经过气隙传递至负载来操作。设备的驱动侧与从动侧之间不是机械连接。通过驱动侧上的强力磁体与另一侧上的感应磁场的相互作用而产生扭矩。

磁力传动系统可以在从动端处包括磁转子组件并在驱动端处包括导体转子组件。导体转子组件包括由传导性材料比如铝、铜或黄铜制成的转子。在一些磁力传动系统比如速度可调式传动系统中，磁力传动系统还包括控制磁转子与导体转子之间的气隙间距的致动部件。

磁力传动系统还可以在从动端处包括磁转子组件并在驱动端处包括磁转子组件。在于从动端处包括磁转子组件并于驱动端处包括磁转子组件的磁力传动系统中，这两个磁转子组件之间产生较大的轴向力。这种较大的轴向力是由这两个磁转子组件之间的磁吸力或磁斥力引起的。为了支承这些较大的磁负载，要使用较大的轴向轴承和坚固的轴向支承结构。

发明内容

公开了平衡的磁转子组件。该平衡的磁转子组件可以包括驱动器转子组件，驱动器转子组件具有第一驱动器转子和第二驱动器转子，第一驱动器转子和第二驱动器转子围绕旋转轴线布置并且沿着旋转轴线彼此间隔开一定距离。第一驱动器转子可以包括联接至第一板的第一阵列的第一多个磁体，第一阵列的第一多个磁体布置在与驱动器转子组件的旋转轴线垂直的第一平面中，第一多个磁体中的第一磁体具有面向第一方向的北极面，并且第一多个磁体中的第一磁体布置在第一多个磁体中的第二磁体与第三磁体之间，第一多个磁体中的第二磁体和第三磁体具有也面向第一方向的南极面。第二驱动器转子可以包括联接至第二板的第二阵列的第二多个磁体，第二阵列的第二多个磁体布置在与驱动器转子组件的旋转轴线垂直并且与第一平面平行的第二平面中，第二多个磁体中的第一磁体具有面向第二方向的南极面，并且第二多个磁体中的第一磁体布置在第二多个磁体中的第二磁体与第三磁体之间，第二多个磁体中的第二磁体和第三磁体具有也面向第二方向的北极面。平衡的磁转子组件还可以包括负载转子，负载转子围绕旋转轴线布置并且布置在第一驱动器转子与第二驱动器转子之间，负载转子包括本体，该本体中具有第三阵列的第三多个磁体，第三阵列的第三多个磁体布置在与驱动器转子组件的旋转轴线垂直并且与第一平面和第二平面平行的第三平面中，第三多个磁体中的第一磁体具有面向第一方向的北极面和面向第二方向的南极面，并且第三多个磁体中的第一磁体布置在第三多个磁体中的第二磁体与第三磁铁之间，第三多个磁体中的第二磁体和第三磁体均具有面向第一方向的南极面和面向第二方向的北极面。

公开了另一平衡的磁转子组件，并且该平衡的磁转子组件可以包括驱动器转子，驱动器转子具有第一本体和位于第一本体中的第一阵列的第一多个磁体以及第一环形磁体，第一阵列的第一多个磁体布置在与驱动器转子的旋转轴线垂直的第一平面中，第一多个磁体中的第一磁体具有面向第一方向的北极面，并且第一多个磁体中的第一磁体布置在第一多个磁体中的第二磁体与第三磁体之间，第一多个磁体中的第二磁体和第三磁体具有也面向第一方向的南极面，第一环形磁体具有环形形状，该环形形状的中心位于旋转轴线上，第一环形磁体具有第一磁极，第一环形磁体的第一磁极在第一方向上具有第一磁极性。平衡的磁转子组件还可以包括负载转子组件，负载转子组件具有第二本体和位于第二本体中的第二阵列的第二多个磁体以及第二环形磁体，第二阵列的第二多个磁体布置在与驱动器转子的旋转轴线垂直的第二平面中，第二多个磁体中的第一磁体具有面向与第一方向相反的第二方向的南极面，并且第二多个磁体中的第一磁体布置在第二多个磁体中的第二磁体与第三磁体之间，第二多个磁体中的第二磁体和第三磁体具有也面向第二方向的北极面，第二环形磁体具有环形形状，该环形形状的中心位于旋转轴线上；第二环形磁体具有第一磁极，第二环形磁体的第一磁极在第二方向上具有第一磁极性。

附图说明

图1A是根据文中公开的一个或更多个实施方式的示出有驱动器端的三转子平衡的磁转子组件的轴测图。

图1B是根据文中公开的一个或更多个实施方式的示出有负载端的三转子平衡的磁转子组件的轴测图。

图2A包括根据文中公开的一个或更多个实施方式的三转子平衡的磁转子组件的分解图。

图2B是根据文中公开的一个或更多个实施方式的三转子平衡的磁转子组件的侧视图。

图2C是根据文中公开的一个或更多个实施方式的三转子平衡的磁转子组件的截面图。

图3A是根据文中公开的一个或更多个实施方式的三转子平衡的磁转子组件的驱动侧磁转子的分解图。

图3B是根据文中公开的一个或更多个实施方式的三转子平衡的磁转子组件的驱动侧磁转子的正视图。

图3C是根据文中公开的一个或更多个实施方式的三转子平衡的磁转子组件的驱动侧磁转子的后视图。

图3D是根据文中公开的一个或更多个实施方式的三转子平衡的磁转子组件的驱动侧磁转子的截面图。

图4是根据文中公开的一个或更多个实施方式的两转子平衡的磁转子组件的轴测图。

图5是根据文中公开的一个或更多个实施方式的在图4中示出的两转子平衡的磁转子中的一个磁转子的轴测图。

图6是根据文中公开的一个或更多个实施方式的在图4中示出的两转子平衡的磁转子中的另一磁转子的轴测图。

图7示出了三转子平衡的磁体驱动系统中的磁体的布置的立体图。

具体实施方式

以下详细描述针对的是与磁力传动系统结合使用的装置、系统和方法。说明书和相应的附图旨在向本领域普通技术人员提供足够的信息以使技术人员能够实现和使用本发明的实施方式。然而，已经阅读了整个这种详细描述并查看了附图的技术人员将理解到：在不背离本发明的精神的情况下，可以对所示出及描述的实施方式和/或从其中移除的元件进行修改。意图使所有这些修改和差异都落入本发明的范围内，达到使这些修改和差异落在相关联的权利要求的范围内的程度。

现在参照图1至图3，描述了三转子平衡的磁转子组件100。图1至图3描绘了三转子平衡的磁转子组件100和各种视图。图1(总体上包括图1A和图1B)示出了处于组装构型的转子组件100。图1A示出了转子组件100的驱动器端101，而图1B示出了转子组件100的负载端103。转子组件100的驱动器端101可以是转子组件100的动力输入侧，而转子组件100的负载端103可以是转子组件100的输出侧。在一些实施方式中，诸如电动或气动马达之类的马达可以附接至转子组件100的驱动器联轴器102，并且诸如风扇或鼓风机、输送系统或其他负载之类的负载可以附接至转子组件100的负载联轴器104。如下面所描述的，转子组件100包括使负载组件160与驱动器组件110之间分开的三个转子。负载组件160包括负载联轴器104和负载转子170，其中，负载联轴器104包括毂部和胀紧套，并且驱动器组件110包括驱动器联轴器102和两个驱动器转子120、130。如图1和图2(总体上包括图2A至图2C)中最佳地示出的，负载转子170位于两个驱动器转子120、130之间。

从驱动器转子组件110至负载转子组件160的旋转能量传递通过磁场的相互作用而发生。特别地，旋转能量通过负载转子170中的磁体172与驱动器转子120、130中的磁体122、132之间的磁吸力来传递。当驱动器转子120、130旋转时，驱动器转子120、130中的磁体122、132之间的磁吸力拉动负载转子170的磁体172，从而使负载转子170也旋转。转子120、130、170之间的磁力均在轴向方向上，在该轴向方向上，驱动器转子中的每个驱动器转子轴向地以及径向地拉动负载转子，其中，在该径向上，当驱动器转子120、130旋转时，驱动器转子120、130的磁体122、132还在负载转子170的磁体172上引起周向的旋转负载。转子120、130、170之间的径向力将旋转能量从驱动器转子120、130传递至负载转子170。轴向负载通常对转子120、130、170之间的旋转能量传递并无帮助。

三转子平衡的磁转子组件100中的轴向载荷是平衡的，使得总的轴向载荷会减小。例如，与不平衡的磁转子组件相比，平衡的磁转子组件可以使用更小的轴向推力轴承和更小的轴向支承结构。

在图1至图3中所示的实施方式中，由驱动器转子120、130施加在负载转子170上的轴向磁力可以通过转子120、130、170的磁体122、132、172的布置来平衡。特别地，转子120、130、170内的磁体122、132、172的极性被布置成使得转子120与转子170之间的轴向磁力和转子170与转子130之间的轴向磁力平衡。通过使转子120、130、170之间的力平衡，支承转子组件100并使转子组件100对准的轴向轴承和轴向支承结构可以被减小或者与不平衡的转子组件相比可以是更小的。

在一些实施方式中，磁体122、132、172中的每个磁体可以是其磁极面向同一方向的一组磁体，每一个相邻组的磁体具有面向相反方向的磁极。

图7示出了例如三转子平衡的磁转子组件100中的磁体122a、132a、172a的布置的实施方式。在这种实施方式中，可以位于驱动器转子120中的磁体122a的磁性南极面123面向位于负载转子170中的磁体172a的磁性北极面171。磁体172a的南极面173面向驱动器转子130的磁体132a的北极面131。磁体132a的南极面133与北极面131相反。这种布置在磁体122a和磁体172a之间产生了与磁体172a和磁体132a之间的吸力平衡的吸力。

如图所示，例如，在图3(总体上包括图3A至图3D)中，磁体的面向所给转子的侧面的极性可以在面向北极的表面与面向南极的表面之间交替变化。在这种布置中，当驱动器转子120、130相对于负载转子170旋转时，例如，在转子加速期间，驱动器转子120、130与负载转子170之间的力在平衡吸力与平衡斥力之间交替变化。当负载转子170的速度与驱动器转子120、130的速度匹配时，磁体可以排列成使驱动器转子120、130与负载转子170之间的吸力平衡的布置。

图2A示出了三转子平衡的磁转子组件100的分解图。为了组装磁转子组件100，负载转子170被放置在两个驱动器转子120、130之间，并且两个驱动器转子120、130经由多个间隔件组件140被固定至彼此，其中，所述多个间隔件组件140可以是紧固件。间隔件组件140可以包括螺栓151、间隔件152和螺母153，如图3所示。螺栓151、间隔件152和螺母153帮助保持驱动器转子120、130之间的分隔距离。

如图2所示，例如，驱动器联轴器102联接至驱动器转子120、130中的一个驱动器转子的背板。驱动器联轴器120可以用紧固件144固定至驱动器转子120的背板126。类似地，负载联轴器104经由紧固件142联接至负载转子170。在一些实施方式中，驱动器联轴器102和负载联轴器104是胀紧套联轴器，但是也可以使用其他类型的联轴器。

负载转子170包括本体175，本体175可以是例如框架。在一些实施方式中，本体175可以包括构造成保持磁体172阵列的多个腔室176。如图2所示，磁体可以呈围绕负载转子170的旋转轴线布置的圆形阵列。虽然在图2中示出为矩形，但是磁体172，实际上还有驱动器转子120、130的磁体122、132可以是矩形形状的、饼形的、楔形的或有利于负载转子170与驱动器转子120、130之间的轴向磁力的平衡以及负载转子170与驱动器转子120、130之间的能量传递的其他形状。

图3A示出了驱动器转子组件110的分解图。如上所述，驱动器转子组件110包括两个驱动器转子120、130。每个驱动器转子120、130均可以包括安装至框架126、136的磁体122、132阵列。图3中所示的磁体122、132以形成环形形状的阵列布置，但在其他实施方式中，磁体也可以以其他形状形成。

磁体122、132可以经由环氧树脂、胶、粘合剂或其他材料附至背板126、136中的一个背板。另外，磁体122、132阵列可以经由盖比如盖124、134中的一个盖而保持抵靠背板中的一个背板。盖124、134可以经由一个或更多个紧固件148联接或以其他方式固定至背板126、136中的一个背板。

图4至图6描绘了两转子平衡的磁转子组件400。与三转子平衡的磁转子组件200类似，转子组件400包括驱动器转子组件410和负载转子组件420。负载转子组件420包括单个负载转子422，但与驱动器转子组件110不同，两转子平衡的磁转子组件400的驱动器转子组件410包括单个转子412。转子410、420中的每个转子均包括磁体414、424阵列。与转子组件100中的磁体122、132、172阵列类似，磁体414、424可以以具交替极性的圆形或环形阵列布置，例如如图5所示。还与上述转子组件100类似，磁体414、424阵列在驱动器转子410与负载转子420之间传递旋转能量。磁体414、424阵列及其磁场也在转子410、420上产生轴向力。特别地，当转子410、420以相同的速率旋转时，驱动器转子410中的磁体414的极性被吸引到负载转子420中的对应磁体424。为了抵消磁体414与磁体424之间的吸力，转子410、420中的每个转子均包括环形或环形形状的磁体416、426。

环形磁体416的极性被选择成抵消磁体414、424阵列之间的轴向吸力。例如，在图4和图5中所示的实施方式中，环形磁体412的面向内的表面416具有与转子420中的环形磁体的面向内的表面匹配的极性，使得环形磁体以抵消磁体414、424阵列之间的吸力的力彼此排斥。

上述各种实施方式可以组合以提供另外的实施方式。根据上述详细描述，可以对实施方式做出这些及其他改变。一般来说，在所附权利要求书中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求书中公开的具体实施方式，而是应被解释为包括所有可能的实施方式以及这些权利要求的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开内容限制。

Claims (2)

1.一种平衡的磁转子组件，包括：

驱动器转子组件，所述驱动器转子组件具有第一驱动器转子和第二驱动器转子，所述第一驱动器转子和所述第二驱动器转子围绕旋转轴线布置并且沿着所述旋转轴线彼此间隔开一定距离，其中，

所述第一驱动器转子包括联接至第一板的第一阵列的第一多个磁体，所述第一阵列的第一多个磁体布置在与所述驱动器转子组件的所述旋转轴线垂直的第一平面中，所述第一多个磁体中的第一磁体具有面向第一方向的北极面，并且所述第一多个磁体中的所述第一磁体布置在所述第一多个磁体中的第二磁体与第三磁体之间，所述第一多个磁体中的所述第二磁体和所述第三磁体具有也面向所述第一方向的南极面；

所述第二驱动器转子包括联接至第二板的第二阵列的第二多个磁体，所述第二阵列的第二多个磁体布置在与所述驱动器转子组件的所述旋转轴线垂直并且与所述第一平面平行的第二平面中，所述第二多个磁体中的第一磁体具有面向第二方向的南极面，并且所述第二多个磁体中的所述第一磁体布置在所述第二多个磁体中的第二磁体与第三磁体之间，所述第二多个磁体中的所述第二磁体和所述第三磁体具有也面向所述第二方向的北极面；以及

负载转子，所述负载转子围绕所述旋转轴线布置并且布置在所述第一驱动器转子与所述第二驱动器转子之间，所述负载转子包括本体，所述本体具有第三阵列的第三多个磁体，所述第三阵列的第三多个磁体布置在与所述驱动器转子组件的所述旋转轴线垂直并且与所述第一平面和所述第二平面平行的第三平面中，所述第三多个磁体中的第一磁体具有面向所述第一方向的北极面和面向所述第二方向的南极面，并且所述第三多个磁体中的所述第一磁体布置在所述第三多个磁体中的第二磁体与第三磁铁之间，所述第三多个磁体中的所述第二磁体和所述第三磁体均具有面向所述第一方向的南极面和面向所述第二方向的北极面。

2.一种平衡的磁转子组件，包括：

驱动器转子，所述驱动器转子具有第一本体和位于所述第一本体中的第一阵列的第一多个磁体以及第一环形磁体，所述第一阵列的第一多个磁体布置在与所述驱动器转子的旋转轴线垂直的第一平面中，所述第一多个磁体中的第一磁体具有面向第一方向的北极面，并且所述第一多个磁体中的所述第一磁体布置在所述第一多个磁体中的第二磁体与第三磁体之间，所述第一多个磁体中的所述第二磁体和所述第三磁体具有也面向所述第一方向的南极面，所述第一环形磁体具有环形形状，所述环形形状的中心位于所述旋转轴线上，所述第一环形磁体具有第一磁极，所述第一环形磁体的所述第一磁极在所述第一方向上具有第一磁极性；以及

负载转子组件，所述负载转子组件具有第二本体和位于所述第二本体中的第二阵列的第二多个磁体以及第二环形磁体，所述第二阵列的第二多个磁体布置在与所述驱动器转子的所述旋转轴线垂直的第二平面中，所述第二多个磁体中的第一磁体具有面向与所述第一方向相反的第二方向的南极面，并且所述第二多个磁体中的所述第一磁体布置在所述第二多个磁体中的第二磁体与第三磁体之间，所述第二多个磁体中的所述第二磁体和所述第三磁体具有也面向所述第二方向的北极面，所述第二环形磁体具有环形形状，所述环形形状的中心位于所述旋转轴线上；所述第二环形磁体具有第一磁极，所述第二环形磁体的所述第一磁极在所述第二方向上具有所述第一磁极性。