CN110149039A - 一种混合式磁流变液-永磁体联轴器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种混合式磁流变液‑永磁体联轴器，包括壳体、主轴、主动盘、下磁盘、限位环；主动盘分为空腔和上磁盘，及磁流变液腔，磁流变液腔内灌磁流变液；上磁盘和下磁盘之间安装限位环；隔磁环外层均匀间隙缠绕励磁线圈与冷凝管；本发明结构简单，两个可轴向滑动的上磁盘和下磁盘之间由限位环确定起始距离，在联轴器旋转时，上磁盘、下磁盘上交替出现的磁体区‑非磁体区在周期性的磁力作用下带动主动盘和下磁盘之间的运动。同时，由于隔磁环的阻碍，缠绕的励磁线圈通电产生的磁感线穿过充满磁流变液的腔体，在有效区间内作用于主动盘与下磁盘之间，给机构提供附加作用力。

Description

一种混合式磁流变液-永磁体联轴器
技术领域
本发明涉及联轴器技术领域，尤其涉及一种磁流变液-永磁体相混合的联轴器。
背景技术
磁流变液是一种在磁场作用下具有可控性黏度的新型材料，是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体，这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度，高流动性的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Bingham体特性。该工作介质能根据磁场强度改变自身黏度，在流体与粘性体之间来回转化，从而可被应用在机械类生产、医学、航天各种领域。当前应用较活跃的有阀门和密封、机械手、自动化仪表、机器人的传感器以及印刷等行业，在骑车行业中，应用最广的是减震器、联轴器以及刹车等方面。
传统联轴器大部分基于永磁体，在反应程度上灵敏度不够，构件尺寸大质量大；而在应用了磁流变液之后，新型联轴器的外层缠绕了线圈，在通电时能产生可控的磁场强度，当磁路穿过磁流变液面使之产生较大的剪切屈服强度，从而带动了主动件与从动件之间的运动。现有的磁流变联轴器结构相对较单一，且励磁线圈聚积时散热较差，磁流变液在受热时会使黏性下降流动性增强，从而影响机构工作性能。
发明内容
基于上述问题，本发明提出一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，解决现有单一结构联轴器尺寸较大、联接不紧凑、磁流变联轴器散热较差的问题；
所采用的技术方案是：包括壳体、主轴、主动盘、下磁盘、限位环；
紧固螺栓依次穿过第一法兰盘和第二法兰盘，将两者固定；第一弹性密封圈的下端固定第一端盖；第一弹性密封圈两侧有环形凸环，第二法兰盘和第一端盖紧密挤压第一弹性密封圈；第一端盖下方固定有壳体；
壳体呈圆柱形，包括上端盖、下端盖和侧面，侧面开有镂空空气腔；上端盖上有环形凹槽；下端盖上有环形凹槽；第一端盖通过紧固螺栓与上端盖相固定；上端盖的下方设有主动盘，主动盘位于壳体内；上端盖和主动盘之间固定散热层；
主动盘分为三个部分，分别为上层、下层和侧面层；其中上层为空腔，附在散热层的下方；下层为上磁盘；侧面层为磁流变液腔，磁流变液腔内灌磁流变液；主动盘的下方设有下磁盘；下磁盘位于上磁盘的下方；上磁盘和下磁盘之间安装限位环；主动盘的磁流变液腔外侧固定有隔磁环；隔磁环上下两端分别与上端盖的环形凹槽和下端盖的环形凹槽相配合；
下端盖通过紧固螺栓固定第二端盖；第二端盖下方固定第二弹性密封圈，第二弹性密封圈两侧有环形凸环；第二弹性密封圈的下方依次固定第三法兰盘和第四法兰盘，第三法兰盘和第四法兰盘通过紧固螺栓固定；
主轴依次穿过第一法兰盘、第二法兰盘、第一密封圈、第一端盖、壳体、主动盘、下磁盘、第二端盖、第二弹性密封圈、第二法兰盘和第四法兰盘；
主动盘和主轴，构成主动部分；壳体、下磁盘构成从动部分。
散热层内的冷凝管螺旋并列排绕，散热层轴心处有阶梯形下沉风口。
下沉风口为切面，切口与主轴旋转方向相反。
上磁盘被均匀分为四份，为磁体区-非磁体区依次交替。
下磁盘被均匀分为四份，为磁体区-非磁体区依次交替
隔磁环上，缠绕有励磁线圈和冷凝管。
主动盘轴心为厚铜盘，能主动旋转。
镂空空气腔均匀的排列在壳体的侧面。
第一法兰盘、第二法兰盘、第三法兰盘、第四法兰盘、壳体采用工业纯铁D14。
隔磁环采用铜。
本发明主要包括主动部分和从动部分两大部分，永磁体磁盘之间相对旋转产生固定的磁力，励磁线圈通电后产生磁场，经隔磁环阻挡使其磁感线穿过磁流变液有效区间，变成高粘度的Bingham体从而连接主动部分与从动部分，从而实现连轴运动。
通过磁流变液的腔体为主动部分，上磁盘也同样为主动部分，下磁盘的永磁体部分为从动部分，能更大程度增加连接力度，在永磁体突然失去磁性或磁流变液突发性过高温失效时，保证联轴器正常工作。
本发明永磁体部分分为上磁盘和下磁盘，上磁盘均匀分为磁体区-非磁体区，在高速旋转时能保证下磁盘轴向运动时仍存在动态平衡。
本发明主动部分直接在上端盖与上磁盘的侧隙中灌入磁流变液，省去磁流变液腔体封闭区，减轻联轴器整体质量。
本发明散热层为双螺旋排列的冷凝管和壳体侧面的镂空空气腔，边缘进风口为梯状下沉，能在给磁流变液有效区散热的同时，给励磁线圈有效散热。
本发明散热层可拆装，能在散热层异常或冷凝管过热时更换散热层，更大程度提高工作效率。散热层呈环状，中央圆孔略大于主轴，与主轴间隙配合。以渐开间隙平面缠绕特殊形冷凝管，管道上端为平切面，纵向切面较扁平，往内部注入冷凝液。采用薄层将冷凝管密封，上下与侧面均紧密配合，最大直径与隔磁环相等。最边缘加工成有厚度下沉状进风口，形成可拆卸的环状散热层，在使用当中冷却液过热或散热层异常时，可更换散热层来达到冷却效果。
本发明在上磁盘与下磁盘之间增加限位环，控制起始气隙范围，能有效防止静止情况下因磁力过大引起的内部撞击。
附图说明
图1为本发明混合式磁流变液-永磁体联轴器的结构示意图；
图2为本发明混合式磁流变液-永磁体联轴器的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1和图2所示，一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，包括壳体1、主轴2、主动盘3、下磁盘4、限位环15；下磁盘4被均匀分为四份，为磁体区-非磁体区依次交替；
紧固螺栓8依次穿过第一法兰盘6和第二法兰盘7，将两者固定；第一弹性密封圈9的下端固定在第一端盖10上；第一弹性密封圈9两侧有环形凸环，第二法兰盘7和第一端盖10紧密挤压第一弹性密封圈9；
壳体1呈圆柱形，包括上端盖11、下端盖12和侧面13，侧面开有镂空空气腔131；镂空空气腔131均匀的排列在壳体1的侧面。
上端盖11上有环形凹槽；下端盖12上有环形凹槽；第一端盖10通过紧固螺栓与上端盖11相固定，上端盖11上的连接孔与紧固螺栓为过盈配合；上端盖11的下方设有主动盘3，上端盖11和主动盘3之间固定散热层14；散热层14内为冷凝管螺旋并列排绕，轴心处有阶梯形下沉风口，下沉风口为切面，切口与主轴旋转方向相反。
主动盘3分为三个部分，为上层、下层和侧面层；主动盘的中央为厚铜盘，能主动旋转。
其中上层为空腔31，附在散热层14下方；下层为圆形磁体，为上磁盘32；上磁盘被均匀分为四份，为磁体区-非磁体区依次交替；侧面层为磁流变液腔33，磁流变液腔内灌磁流变液；上磁盘32的下方设有下磁盘4；上磁盘32和下磁盘4之间安装限位环15；下端盖12通过紧固螺栓固定第二端盖16；第二端盖16的下方固定第二弹性密封圈17，第二弹性密封圈17两侧有环形凸环；第二弹性密封圈17的下方依次固定第三法兰盘18和第四法兰盘19，第三法兰盘18和第四法兰盘19通过紧固螺栓固定；主动盘3的磁流变液腔33外侧有隔磁环5；隔磁环的两端分别与上端盖、下端盖配合；
第一法兰盘、第二法兰盘、第三法兰盘、第四法兰盘、壳体采用工业纯铁D14；隔磁环采用铜；主轴采用45号钢。
隔磁环5上，缠绕有励磁线圈和冷凝管。
励磁线圈通电产生的磁场作用下，磁流变液腔内的磁流变液成为具有良好粘性的Bingham体；同时，上磁盘和下磁盘之间通过磁力吸引，两重配合使得主动盘3与从动部分连接。当改变外接电流大小时，磁场大小甚至方向都有一定改变，在不同转速下，上磁盘、下磁盘之间因离心力大小改变可控制其之间距离，达到稳定控制主动盘与下磁盘、主动轴与从动部分之间的连接或分离运动。

Claims (10)

1.一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于：包括壳体、主轴、主动盘、下磁盘、限位环；
紧固螺栓依次穿过第一法兰盘和第二法兰盘，将两者固定；第一弹性密封圈的下端固定第一端盖；第一弹性密封圈两侧有环形凸环，第二法兰盘和第一端盖紧密挤压第一弹性密封圈；第一端盖下方固定有所述壳体；
所述的壳体呈圆柱形，包括上端盖、下端盖和侧面，侧面开有镂空空气腔；上端盖上有环形凹槽；下端盖上有环形凹槽；第一端盖通过紧固螺栓与上端盖相固定；上端盖的下方设有主动盘，主动盘位于所述壳体内；上端盖和主动盘之间固定散热层；
主动盘分为三个部分，分别为上层、下层和侧面层；其中上层为空腔，附在散热层的下方；下层为上磁盘；侧面层为磁流变液腔，磁流变液腔内灌磁流变液；主动盘的下方设有下磁盘；下磁盘位于上磁盘的下方；上磁盘和下磁盘之间安装限位环；主动盘的磁流变液腔外侧固定有隔磁环；隔磁环上下两端分别与上端盖的环形凹槽和下端盖的环形凹槽相配合；
下端盖通过紧固螺栓固定第二端盖；第二端盖下方固定第二弹性密封圈，第二弹性密封圈两侧有环形凸环；第二弹性密封圈的下方依次固定第三法兰盘和第四法兰盘，第三法兰盘和第四法兰盘通过紧固螺栓固定；
主轴依次穿过第一法兰盘、第二法兰盘、第一密封圈、第一端盖、壳体、主动盘、下磁盘、第二端盖、第二弹性密封圈、第二法兰盘和第四法兰盘；
主动盘和主轴，构成主动部分；壳体、下磁盘构成从动部分。
2.根据权利要求1所述的一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于所述的散热层内的冷凝管螺旋并列排绕，散热层轴心处有阶梯形下沉风口。
3.根据权利要求2所述的一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于所述的下沉风口为切面，切口与主轴旋转方向相反。
4.根据权利要求1所述的一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于所述的上磁盘被均匀分为四份，为磁体区-非磁体区依次交替。
5.根据权利要求1所述的一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于所述的下磁盘被均匀分为四份，为磁体区-非磁体区依次交替
6.根据权利要求1所述的一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于所述的隔磁环上，缠绕有励磁线圈和冷凝管。
7.根据权利要求1所述的一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于所述的主动盘轴心为厚铜盘，能主动旋转。
8.根据权利要求1所述的一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于所述的镂空空气腔均匀的排列在壳体的侧面。
9.根据权利要求1所述的一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于所述的第一法兰盘、第二法兰盘、第三法兰盘、第四法兰盘、所述的壳体采用工业纯铁D14。
10.根据权利要求1或6所述的一种混合式磁流变液-永磁体联轴器，其特征在于所述的隔磁环采用铜。
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