CN110383653A - 磁力耦合和方法 - Google Patents

磁力耦合和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110383653A
CN110383653A CN201880015445.3A CN201880015445A CN110383653A CN 110383653 A CN110383653 A CN 110383653A CN 201880015445 A CN201880015445 A CN 201880015445A CN 110383653 A CN110383653 A CN 110383653A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnet
drive member
driven member
rotation
magnets
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880015445.3A
Other languages
English (en)
Inventor
西蒙·路易斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corinne World Technology Co Ltd
Original Assignee
Corinne World Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corinne World Technology Co Ltd filed Critical Corinne World Technology Co Ltd
Publication of CN110383653A publication Critical patent/CN110383653A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/104Magnetic couplings consisting of only two coaxial rotary elements, i.e. the driving element and the driven element
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K51/00Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

一种磁力耦合设备,用于将驱动力从驱动构件传递到从动构件,其中,驱动构件具有至少一个第一磁体,并且从动构件具有多个第二磁体,并且其中,驱动构件和从动构件布置成当驱动构件旋转时,至少一个第一磁体接近多个第二磁体中的一个并因此在其上施加力,从而引起从动构件旋转。向马达(1)供电(3),其旋转地(12)驱动构件(2)。安装在驱动构件(2)上的是圆柱形条状磁体(5)。构件(2)旋转(12)靠近但不接触从动构件(7),并且,磁体(5)分别与位于构件(2)和(7)的圆周处的磁体(11)接合。驱动构件和从动构件是宽平面的,更优选地是圆形、盘状或环形体。所有磁体(5)和(11)通常安装成使得(例如)它们的N极靠近构件(2)和(7),因此它们的S极位于它们的远端。构件(2)和(7)是共平面的,因此磁体(5)和(11)彼此平行并且接近于两个N极相邻且两个S极相邻,从而产生最大排斥力(14),使得从动构件(7)旋转(13)远离于每个磁体(5)。当马达(1)通电时,驱动构件(2)将旋转并使磁体(5)朝向磁体(11),这将导致从动构件(7)转动。当构件(2)达到操作速度时,从磁体(5)到磁体(11)的反复排斥“踢力”(14)将使转动(12)和(13)同步;当构件(2)承载四个磁体(5)而构件(7)具有八个磁体(11)时,构件(7)将以构件(2)的一半速度旋转。构件(7)驱动物体(8),例如,泵或发电机,从而通过轴(9)产生动力。

Description

磁力耦合和方法
技术领域
本发明涉及一种磁力耦合设备和用于产生这种耦合的方法。
背景技术
众所周知类似磁极排斥,即并且,如果磁体位于两个基本圆形的构件的圆周处,使得磁体对相互接合,那么根据基本啮合原理,其中一个构件的旋转将引起另一个发生旋转。该原理的一个重要方面是两个构件的接合可以引起非接触式齿轮传动。在可能发生润滑剂污染风险或需要将噪音水平降至最低的情况下,这一点至关重要。
另一优点是圆周磁体可以直接相互接合(类似于传统的齿轮齿);这允许直接的驱动传递。或者,磁体的接合可以通过近距离地通过彼此(没有实际的相互接合);这允许即使从动构件被阻止转动,驱动构件也能继续操作,即,它保护机构免受损坏。
发明内容
本发明在所附独立权利要求中限定,现在应该参考该独立权利要求。此外,优选特征可以在所附的从属权利要求中找到。
根据本发明的第一方面,提供了一种磁力耦合设备,用于将驱动从驱动构件传递到从动构件,其中,驱动构件具有至少一个第一磁体,并且从动构件具有一个或多个第二磁体,并且其中,驱动构件和从动构件被布置成使得当驱动构件旋转时,至少一个第一磁体接近第二磁体中的一个并因此在其上施加力,引起从动构件旋转。
第一和第二磁体优选地布置成在使用中随着从动构件旋转而变得相互并置(apposed)但不相互接触。
在优选的布置中,第一和第二磁体的磁极对齐以优化力。
优选地,磁极对齐以使得力是排斥的。
在优选的布置中,在驱动构件上布置有多个第一磁体,并且优选地,多个第二磁体布置在从动构件上。
多个磁体优选地布置在驱动构件和从动构件上,使得当驱动构件旋转时,一系列第一磁体与一系列第二磁体并置。第一和第二组磁体可以啮合。或者,第一和第二组磁体可以布置成当驱动构件和从动构件旋转时保持在间隔开的圆形轨迹(loci)中。
驱动构件可以在使用中布置成由输入动力源驱动。输入动力源可以包括(但不限于):电力、机械动力中的任何一种。
从动构件可以连接到输出装置。输出装置可以包括(但不限于):泵、发电机、齿轮中的任何一种。
驱动构件可以包括多个第一磁体,多个第一磁体围绕驱动构件的周边布置,优选地在间隔开的位置处,并且更优选地在基本上相等间隔的位置处。
从动构件可以包括多个第二磁体,多个第二磁体围绕从动构件的周边布置,优选地在间隔开的位置处,并且更优选地在基本上相等间隔的位置处。
该第一磁体或每个第一磁体优选地布置在驱动构件上,使得它们的南北轴线基本上平行于驱动构件的旋转轴线。
多个第二磁体优选地布置在从动构件上,使得它们的南北轴线基本上平行于从动构件的旋转轴线。
在优选的布置中,驱动构件包括轴和基本上平面的本体,其中磁体安装在本体上。
从动构件可以包括轴和基本上平面的本体,其中磁体安装在本体上。
平面的本体可以包括基本上圆形的、更优选地为盘状的或环形的本体。
优选地,多个磁体相对于它们各自的基本上平面的本体基本上法向地(normally)布置。
在优选的布置中,驱动构件的平面的本体和从动构件的平面的本体位于基本上共同的平面中。
根据本发明的第二方面,提供了一种在驱动构件和从动构件之间进行磁力耦合的方法,该驱动构件具有至少一个第一磁体,并且该从动构件具有一个或多个第二磁体,其中,该方法包括:布置该驱动构件和该从动构件,使得当驱动构件旋转时,至少一个第一磁体接近第二磁体中的一个并因此在其上施加力,引起从动构件旋转。
多个磁体优选地布置在驱动构件和从动构件上,使得当驱动构件旋转时,一系列第一磁体与一系列第二磁体并置。第一和第二组磁体可以啮合。或者,第一和第二组磁体可以布置成当驱动构件和从动构件旋转时保持在间隔开的圆形轨迹中。
优选地,该方法包括:通过输入动力源为驱动构件提供动力,其中输入动力源可以包括(但不限于):电力、机械动力中的任何一种。
优选地,该方法包括:将从动构件连接到输出装置。输出装置可以包括(但不限于):泵、发电机、齿轮中的任何一种。
根据本发明的另一方面,提供一种磁力耦合设备,包括:
i)输入动力源;
ii)驱动构件,其旋转地耦合到输入动力源并且具有与其一起快速的(fast with)多个磁体,所述磁体位于驱动构件上的适当点处;
iii)从动构件,其旋转地被安装并具有与其一起快速的多个磁体,所述磁体位于从动构件上的适当点处;和
iv)输出构件,其与从动构件直接或间接地旋转耦合或连接。
驱动和从动构件优选地对齐,使得当旋转时,一个多个中的磁体将以下述方式通过另一个多个中的磁体,该方式为:它们的指北磁极和/或指南磁极基本上紧密临近地抵靠,即N对N和/或S对S。优选地,它们彼此不接触,使得与驱动构件一起快速的多个磁体中的每一个依次提供与从动构件一起快速的多个磁体中的每一个的排斥力。相应地,驱动构件上的磁体将一系列排斥力(推动)传递给从动构件上的磁体,从而使其以基本上顺畅的方式旋转。这为输出构件提供了驱动。
优选地,多个驱动磁体中的驱动磁体的相互接合在其与多个从动磁体中的从动磁体的接合中具有有限的周向运动自由度。更优选地,驱动和从动磁体之间在旋转的前向方向上的间隔距离小于所述驱动磁体和下一从动磁体之间在旋转的反向上的间隔距离。
输入动力源本质上可以是电的。
替代地或另外地,输入动力源本质上可以是机械的。
磁体可以是永磁体。
替代地或另外地,磁体可以是电磁体,
电磁体可以仅为驱动和/或从动构件的角度旋转的预定部分通电。
与驱动和从动构件一起快速的多个磁体中的每个磁体可以法向地对齐驱动和从动构件的共同的旋转的平面。
具有驱动和从动构件的多个磁体中的每个磁体可以与相应的驱动或从动构件的旋转的平面法向对齐,并且这些旋转的平面可以彼此平行但是彼此偏移。
驱动构件上的多个磁体可以以下述方式紧密邻近地抵靠于但不接触于从动构件上的多个磁体,该方式为:每对抵靠磁体的轴线基本上彼此平行。
驱动和从动构件可以基本上是平面的和圆形的和/或可以具有圆形部分,并且磁体可以法向地定位于旋转的平面并位于圆周处/附近。
与驱动和从动构件一起快速的多个磁体中的每个磁体可以安装成使得相同的磁极,例如,指北磁极,位于磁体的末端,与驱动或从动构件接触,并且因此另一磁极,即指南磁极,位于磁体的远端,远离共同的旋转的平面。
设备可以包括齿轮传动装置。
替代地或另外地,设备可以包括动力发电机和/或动力转换器。
输出构件可以包括旋转驱动工具。替代地或另外地,输出构件可以包括电力发电机。
在优选的布置中,设置有多个输出构件。
动力源和驱动构件之间的耦合可以是通过轴向连接或者可以是通过驱动构件的圆周。
从动构件和输出构件之间的耦合可以是通过轴向连接或者是通过从动构件的圆周。
驱动和从动磁体的相互接合优选地通过类似于齿轮上的齿的相互接合的方式而相互接合。
驱动和从动磁体的相互接合可以是基于一对一的,而不提供驱动和从动构件之间的滑动。
替代地,驱动构件和从动构件的相互接合可以是以紧密邻近地通过而不直接相互接合的方式。
紧密临近地通过可以允许驱动和从动构件之间的一定程度的滑动。
驱动和从动构件的相互接合优选地提供非接触式齿轮比或速度变化。
任一个/每个多个中的磁体的数量和/或驱动和从动构件的相对直径可以确定设备的旋转齿轮比和/或速度变化。
任一个/两个多个中的磁体的间隔和/或驱动和从动构件的相对直径可以确定设备的扭矩传递能力。
当向驱动构件提供动力时,任一个/两个多个中的磁体的间隔可以允许从动构件的旋转自启动。
根据另一方面,本发明包括一种提供磁力耦合的方法,包括以下步骤:
i)提供动力源;
ii)提供驱动构件,其旋转地耦合到动力源并具有与其一起快速的多个磁体,所述磁体位于驱动构件上的适当点处;
iii)提供从动构件,其旋转地被安装并具有与其一起快速的多个磁体,所述磁体位于从动构件上的适当点处;和
iv)提供输出构件,其直接或间接地旋转地耦合到或连接到从动构件。
驱动和从动构件优选地对齐,使得当旋转时,一个多个中的磁体将以下述方式通过另一个多个中的磁体,该方式为:它们的指北磁极和/或指南磁极基本上紧密临近地抵靠,即N对N和/或S对S。优选地,它们彼此不接触,使得与驱动构件一起快速的多个磁体中的每一个依次提供与从动构件一起快速的多个磁体中的每一个的排斥力。相应地,驱动构件上的磁体将一系列排斥力(推动)传递给从动构件上的磁体,从而使其以基本上顺畅的方式旋转。这为输出构件提供了驱动。
优选地,多个驱动磁体中的驱动磁体的相互接合在其与多个从动磁体中的从动磁体的接合中具有有限的周向运动自由度。更优选地,驱动和从动磁体之间在旋转的前向方向上的间隔距离小于所述驱动磁体和下一从动磁体之间在旋转的反向上的间隔距离。
该方法可以包括提供齿轮传动的方法。
替代地或另外地,该方法可以包括动力发电和/或动力转换的方法。
在磁体以紧密相邻但不相互接合的方式通过之处,可以在向动力源提供动力之前使从动构件旋转。
一旦驱动和从动构件发生旋转,二者可以自动地同步它们的旋转速度。
从动构件可以根据多个中的每一个中的磁体的数量和使得从动构件旋转的初始速度以与驱动构件的旋转速度相同或不同的旋转速度同步。
向驱动构件提供动力可以被布置成使得从动构件开始旋转并使其自身与驱动构件同步。相应地,设备可以是自启动的。
一个或多个电磁体可以仅对对应于每对磁体的紧密邻接抵靠的驱动和/或从动构件的预定的旋转立体角通电。
在优选的布置中,可旋转驱动构件上的磁体与可旋转从动构件上的磁体接合但不接触。接合可以涉及一定程度的周向运动自由度,使得驱动构件上的磁体与前向旋转方向上的从动构件上的磁体之间的间隔距离可以小于驱动构件上的所述磁体与反向旋转方向上的从动构件上的跟随磁体之间的间隔距离。
驱动和从动构件优选地是平面的并且优选地基本上是圆形的,和/或具有圆形的圆周部分,其中多个永磁体围绕它们的圆周或圆周部分均匀间隔布置。两个构件可以布置成在共同的平面中旋转。磁体优选地以基本相同的方式布置并且基本上彼此平行,使得当一个多个中的磁体接近另一个多个中的磁体时,两个指北磁极优选地相邻并且两个指南磁极也是优选地相邻,从而导致产生双重排斥力。
磁体在驱动和从动构件上的相互接合的形式可以是与齿轮齿相互接合,也可以是彼此通过但不接触。
如果使驱动构件旋转,则其多个中的每个磁体的通过(passage)将对从动构件上的多个磁体中的一个磁体产生排斥,从而使其移开。当每个多个中的磁体间隔开时,驱动和从动磁体将连续地彼此接近并经历连续的排斥踢力,使得从动构件将继续旋转直到两个构件同步转动。当驱动和从动构件不相互接合但是非常紧密相邻地通过时,从动构件可以在向驱动构件提供动力之前开始旋转。从动构件可以用作输出,通过轴向连接或通过另外的圆周排斥磁力驱动(例如刚才描述的)来驱动设备的物体。有利的特征是磁力驱动的非接触特性。这可以允许设备用于通过隔离屏障来传递驱动和/或动力。
除非这些特征的组合是相互排斥的或相互不一致的,否则本发明可以包括这里提到的特征或限制的任何组合。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的优选实施例,其中:
图1是本发明的设备的第一实施例的示意性平面图;
图2是图1的设备的投影侧视图;
图3是图1的复制,其示出了磁体在椭圆形区域A中的驱动接合;
图4是图3所示的椭圆形区域A的放大图;
图5是图1所示的设备的变型的示意性平面图,其脱去了附加的动力输出;
图6是本发明的设备的第二实施例的示意性平面图;
图7是图6所示的设备的示意性侧视图;
图8是本发明的设备的第三实施例的示意性平面图;
图9是图8所示的设备的示意性侧视图;
图10是本发明的设备的第四实施例的示意性平面图;
图11是图10所示的设备的示意性侧视图;
图10是本发明的设备的第五实施例的示意性平面图;
图11是图10所示的设备的示意性侧视图;
图12是本发明的设备的第六实施例的示意性平面图;
图13是图12所示的设备的示意性侧视图;
图14是本发明的设备的第七实施例的示意性平面图;和
图15是图14所示的设备的示意性侧视图。
具体实施方式
下在图1-7中,在下面的描述中,相似的附图标记用于不同附图中的相同部件和/或用于实现相同功能的不同部件。在图8-15中,使用了相同的附图标记,但增加了100。
图1和2示出了根据本发明实施例的基本原理。向马达1供电3,马达1可旋转地12驱动构件2。安装在驱动构件2上的是圆柱形条状磁体5。构件2旋转12靠近但不接触从动构件7(如图所示),并且,磁体5接合于分别位于构件2和7的圆周处的磁体11。驱动构件和从动构件是宽平面的,更优选是圆形、盘状或环形体。所有磁体5和11通常安装成使得(例如)它们的N极靠近构件2和7,即在图2的上端处,因此它们的S极位于它们的远端。如图所示(图2),构件2和7是共平面的,因此磁体5和11彼此平行并接近于两个N极相邻且两个S极相邻,使得产生最大排斥力14(图4),使得从动构件7旋转13远离每个磁体5。(排斥力由双头箭头14(图4)表示。)
当马达1通电时,驱动构件2将会旋转并使得磁体5朝向磁体11,这将导致从动构件7转动。当构件2达到操作速度时,从磁体5到磁体11的重复排斥“踢力”14将使得旋转12和13同步;当构件2承载四个磁体5并且构件7具有八个磁体11时,构件7将以构件2的速度的一半旋转。构件7驱动物体8,例如泵或发电机,从而通过轴9产生动力。
驱动2和从动7构件之间的齿轮比(图1)将分别取决于磁体5和11的相对数量;在图1实施例中,典型的比可以是2:1,1:1或1:2等。如图所示,构件7的直径大于构件2的直径,因此传递到轴9的扭矩将大于轴4中的扭矩。
图3是图1的复制,但是磁体5和11的相互作用的区域由椭圆A表示。图4是椭圆A的区域的放大图。如图所示,磁体5和11之间在前向运动(12,13)方向上的间隔距离6A远小于磁体5和随后的磁体11之间(即,在反向旋转方向上)的间隔距离6B。两个磁体之间的吸引力或排斥力基本上与间隔距离的平方成反比。因此,前向力FA基本上与1/6A2成比例,反向力FB与1/6B2成比例。例如,为了指示FA和FB之间的差异,可以缩小图4,其中6A是18mm而6B是47mm。因此,FA/FB=(47/18)2=6.818,即,FA比FB强近7倍。因此,绝大多数净排斥力14,即FA-FB,被引导向驱动构件7的前向(13)旋转。相对距离6A和6B将取决于通过啮合2和7而传递的动力和旋转12和13的速度。随着旋转构件2,7中的净角动量增加,较高的旋转速度将导致每单位时间更多的排斥踢力,因此传递更顺畅。
尽管示出了电动马达1(图2)作为动力源,但是柴油发动机或空气马达等同样适用。类似地,输出8可以驱动任何适当的物体,例如,泵、发电机或机器人设备等物体。图5示出了如何使用图1中的布置来驱动另一旋转输出。这里,从动磁体11成为驱动器,与构件19上的磁体17接合,引起绕着轴线18的旋转。输出19可以是旋转装置(未示出),或进一步的动力输出20。尽管教导了轴向输入驱动4(如图1所示),但是圆周输入驱动(未示出但类似于构件17-21)同样是可能的。
图6和7示出了本发明基本原理的第二变型,其中,驱动构件2和从动构件7及其磁体5和11被加倍并且分别示出为2’和7’及其磁体5’和11’。这种布置应该增加啮合的动力传递能力。
图8和9示出了本发明的原理,其中,磁体105和111彼此靠近而不接触,而不是相互接合(图1-7)。如前所述,向马达100供电103,其中马达100可旋转地112驱动构件102。这是该原理的早期试验,其中在驱动构件102和从动构件107上仅分别有两个磁体105和111。构件102旋转112靠近但是脱离于从动构件107,如106所示,并且,磁体105与位于构件107的圆周附近的磁体111接合。如前所述,所有磁体105和111被法向安装,从而使得(例如)它们的N极靠近构件102和107,并且因此它们的S极位于它们的远端。
如图所示(图9),构件102和107是共平面的,因此磁体105和111彼此平行并且接近于两个N极相邻且两个S极相邻,从而产生最大排斥力114(图9),使得从动构件107旋转113远离于每个磁体105。(排斥力由双头箭头114表示。)如果当力103被供应到马达100时构件107正在旋转,则两个旋转112和113将同步,并且每个磁体105将接近106并在它们通过时对磁体111施加排斥“踢力”114。构件107通过轴109驱动泵108,但同样可以驱动发电机以产生电力。
这种“近距离通过”布置的一个优点是在驱动102和从动107构件之间可能发生滑动,例如,如果从动构件107上的负载变得过大。这将保护马达100免受因失速而造成的损坏。
由于驱动构件102和从动构件107(图8)分别仅承载两个磁体105和111,每个将以相同的速度通过相反方向而旋转112,113。取决于在向马达100供电之前从动轮107的初始旋转速度,如图8所示,旋转速度的比可以是2:1,1:1或1:2等。如图所示,构件107的直径大于构件102的直径,因此传递到轴109的扭矩将大于轴104中的扭矩。
图10和11示出了图8和9的布置的变型,其中,驱动构件102平行于从动构件107的平面但在其下方。间隔件115保持闭合106,但是非接触,其抵靠对齐多个磁体105和111。如图所示,磁体通常分别安装在构件102和107上,同样N极和S极直接抵靠。这种布置比图8和9中所示的布置更紧凑,但是操作原理是相同的,并且使用相同的附图标记。
图12和13示出了本发明原理的进一步变型,但是具有通过构件116的第二动力输出,由多个磁体111和117的相互作用驱动到轴118和机器人物体119(或者发电机)和输出120。如前所述,单个输入103被使用但是提供两个不同的输出109和119。所有三个构件102、107和116都是共平面的。
根据需要,可以通过改变构件102、107和116的相对直径以及每个多个中的磁体数量来适应本发明的实施例。根据需要,可以提供多个第二输出(takes off)116-120;这样,本发明的设备可以同时驱动许多不同的机器人系统,例如,在太空飞船上。在图12中,教导了两级动力输出并且已经在实践中实现。然而,马达100必须足够强大以提供输入力,从而驱动两个磁排斥105-111和111-117的组合,以产生有用的输出109,119。
在图8-13中,多个仅示出了两个驱动105和两个从动111磁体;这一直是以清晰的逻辑方式教导本发明的原理。图14和15示出了一种增加传递动力的方法,其中多个驱动磁体105A成对地适用于特别改进的构件102A。这里,成对的磁体105A将在每次通过时给予磁体111A“双踢力”,即,增加扭矩传递。另外(图15),每个磁体105A和111A被加倍。这里,当磁体105A和111A通过时,排斥力可能大于图8-13中表示的排斥力。
利用图8-15中所示的布置,有时可能会发生当驱动构件102启动时从动构件107将不会开始旋转。在这些情况下,如果在马达101启动之前从动构件107转动113,则构件102和107将自动同步。
众所周知,能量可以从一种形式转换为另一种形式。例如,高点处的质量将具有势能(mgh,其中m是质量,g是重力加速度,h是高度),如果允许它滚下山坡,它将会转换其中一部分为动能(1/2mv2,其中v为速度)。
在转换过程中,由于摩擦和空气阻力,部分潜在能量将会丢失。
以类似的方式,如果两个相似的磁极彼此相向,则在它们之间产生排斥力。由于磁体的物理尺寸和形状,精确定义该力可能是复杂的,但是它可以近似为平方反比关系,即,F=KM1M2/d2,其中F是力(吸引力或排斥力),K是常数,M1和M2是两个磁体的强度,d是间隔距离。从该等式可以看出,随着间隔距离减小,力迅速增加。该特性可用于将一部分磁势能转换成另一种形式的能量。
输入动力源和多个磁体中的永磁体之间的排斥力组合以在输出构件中产生动力。
当如所描述的那样操作时,一些磁势能将被转换成输出能量,即,旋转动能或电能。
在图2所示的设备中,输入3和输出10的电力被测量并独立验证。输出动力是从动构件7上的磁体数量和其旋转速度13的乘积的函数。构件7上的磁体11的数量越多,其旋转便更顺畅。另外,更多的磁体将增加质量并因此增加构件7的动量,从而给出更均匀的动力输出10。
上面的描述针对基于永久的、基本上条状的磁体,虽然包括稀土元素在内的磁体非常强大,但是本发明同样适用于电磁体。在这种情况下,换向器(未示出)将与轴4,9,18,104,109和118中的一些/全部同轴地提供,并且,用于激励电磁体的动力,即5,11,17,105,111和117的等同物仅供给在适当的邻近处,构件2,7,16,102,107和116的实心的旋转的角度。
电磁体可以具有优于永磁体的边缘优势,其在于:直到旋转12,13(图1-7)和112,113(图8-15)已达到磁体5和11的最接近的邻近点,磁体才可能被激励,因此当它们彼此移动远离时,在最接近的邻近处和之后,当磁体先于较强的前向“踢力”(FA,6A)靠近时,消除了较小的反向踢力(FB,6B{图4})。条形磁体和电磁体的组合在相同或不同的驱动和/或从动构件上同样是可能的。
本领域技术人员将理解本发明的原理及其许多实际应用,例如齿轮传动,发电或直流电压转换,所有这些都落入本发明的范围内。然而,一个重要方面是动力传递的非接触性质。啮合系统的润滑在空间中是一个问题,因为润滑剂倾向于蒸发并在远离接触区域的表面上迁移。因此,机械动力传递的非接触式工具在卫星等和其他机器人设备中具有优势,例如,用于核退役。在通过隔离屏障传递驱动和/或动力的情况下也是有用的。
在上述实施例中,驱动和从动构件上的磁体布置成彼此排斥。对于本领域技术人员显而易见的是,磁体可以布置成用于吸引,必要时进行适当调整,同时保持在本发明的范围内。
虽然在前述说明书中努力引起对被认为特别重要的本发明的那些特征的注意,但应该理解,无论是否特别强调,申请人要求保护关于本文提及的和/或附图中示出的任何可专利特征或特征的组合。

Claims (24)

1.一种磁力耦合设备,用于将驱动力从驱动构件传递到从动构件,其中,所述驱动构件具有至少一个第一磁体,并且所述从动构件具有一个或多个第二磁体,并且其中,所述驱动构件和所述从动构件布置成使得:当所述驱动构件旋转时,所述至少一个第一磁体接近所述第二磁体中的一个并因此在其上施加力,从而引起所述从动构件旋转。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一磁体和所述第二磁体在使用中布置成:在所述从动构件旋转时变得相互并置但不相互接触。
3.根据权利要求1或2所述的设备,其中,所述第一磁体的磁极和所述第二磁体的磁极对齐以优化所述力。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述磁极对齐以使得所述力是排斥的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,在所述驱动构件上布置有多个第一磁体。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述磁体布置在所述驱动构件和所述从动构件上,使得当所述驱动构件旋转时,一系列第一磁体与一系列第二磁体并置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,第一组磁体和第二组磁体能够啮合。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的设备,其中,第一组磁体和第二组磁体布置成在所述驱动构件和从动构件旋转时保持在间隔开的圆形轨迹中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述驱动构件在使用中布置成由输入动力源驱动。
10.根据权利要求9所述的设备,其中,所述输入动力源包括电动力或机械动力。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述从动构件连接到输出装置。
12.根据权利要求11所述的设备,其中,所述输出装置包括(但不限于):泵、发电机、齿轮中的任一种。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述驱动构件包括在间隔位置处围绕所述驱动构件的周边布置的多个第一磁体。
14.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述从动构件包括在间隔位置处围绕所述从动构件的周边布置的多个第二磁体。
15.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述第一磁体布置在所述驱动构件上,使得其南北轴线基本上平行于所述驱动构件的旋转轴线。
16.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述第二磁体布置在所述从动构件上,使得其南北轴线基本上平行于所述从动构件的旋转轴线。
17.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述驱动构件包括轴和基本上平面的本体,所述磁体安装在所述本体上。
18.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中,所述从动构件包括轴和基本上平面的本体,所述磁体安装在所述本体上。
19.根据权利要求17或18所述的设备,其中,所述平面的本体包括盘状或环形的本体。
20.根据权利要求17-19中任一项所述的设备,其中,所述多个磁体相对于其各自的基本上平面的本体而基本上法向地布置。
21.根据权利要求17和18所述的设备,其中,所述驱动构件的所述平面的本体和所述从动构件的所述平面的本体位于基本上共同的平面中。
22.一种在驱动构件和从动构件之间形成磁力耦合的方法,所述驱动构件具有至少一个第一磁体,并且所述从动构件具有一个或多个第二磁体,其中,所述方法包括:布置所述驱动构件和所述从动构件,使得当所述驱动构件旋转时,所述至少一个第一磁体接近所述第二磁体中的一个并因此在其上施加力,从而引起所述从动构件旋转。
23.根据权利要求22所述的方法,其中,所述磁体设置在所述驱动构件和所述从动构件上,使得当所述驱动构件旋转时,一系列第一磁体与一系列第二磁体并置。
24.根据权利要求22或23所述的方法,其中,所述方法包括:通过包括电动力或机械动力的输入动力源来为所述驱动构件提供动力。
CN201880015445.3A 2017-03-03 2018-02-27 磁力耦合和方法 Pending CN110383653A (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1703452.1A GB2560187A (en) 2017-03-03 2017-03-03 Magnetic power transmission
GB1703452.1 2017-03-03
GB1721117.8 2017-12-18
GBGB1721117.8A GB201721117D0 (en) 2017-03-03 2017-12-18 Magnetic energy conversion
GB1800156.0 2018-01-05
GBGB1800156.0A GB201800156D0 (en) 2017-03-03 2018-01-05 Magnetic energy conversion
PCT/GB2018/050494 WO2018158562A1 (en) 2017-03-03 2018-02-27 Magnetic coupling and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110383653A true CN110383653A (zh) 2019-10-25

Family

ID=58543971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880015445.3A Pending CN110383653A (zh) 2017-03-03 2018-02-27 磁力耦合和方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200076289A1 (zh)
EP (1) EP3590182B1 (zh)
JP (1) JP2020510169A (zh)
CN (1) CN110383653A (zh)
GB (4) GB2560187A (zh)
WO (1) WO2018158562A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4202563A1 (fr) * 2021-12-23 2023-06-28 The Swatch Group Research and Development Ltd Mécanisme horloger muni d'un engrenage magnétique

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB549590A (en) * 1940-08-21 1942-11-27 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to magnetic gearing
US20040041479A1 (en) * 2000-10-11 2004-03-04 Andrew French Drive apparatus
JP2005253292A (ja) * 2004-02-04 2005-09-15 Techno Network Shikoku Co Ltd 高トルク伝達非接触歯車
WO2007055421A1 (ja) * 2005-11-10 2007-05-18 Crystalbay Co., Ltd. 非接触回転伝達装置
CN101171444A (zh) * 2005-04-08 2008-04-30 安德鲁·博伊德·弗伦奇 磁性驱动装置
CN101262165A (zh) * 2007-03-06 2008-09-10 刘新广 磁传动器
WO2016184513A1 (de) * 2015-05-20 2016-11-24 Festo Ag & Co. Kg Getriebe

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2243555A (en) * 1940-08-21 1941-05-27 Gen Electric Magnet gearing
BE791979A (fr) * 1971-12-02 1973-03-16 Baermann Max Engrenage a vis sans fin a aimantation permanente
FR2546253B1 (fr) * 1983-05-20 1988-09-16 Aaton Sa Dispositif d'accouplement magnetique entre deux arbres rotatifs menant et mene
US6998723B2 (en) * 2002-08-06 2006-02-14 Carl Cheung Tung Kong Electrical generating system having a magnetic coupling
CN100535449C (zh) * 2005-07-19 2009-09-02 磐石国际股份有限公司 磁动式多轴风扇及其动力传输系统
DE102009056227A1 (de) * 2009-11-28 2011-06-09 Christian Zschoch Magnetisches Zahnrad
US9337712B2 (en) * 2011-03-04 2016-05-10 Allen G. Storaasli Eccentric magnetic gear system based on repulsion

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB549590A (en) * 1940-08-21 1942-11-27 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to magnetic gearing
US20040041479A1 (en) * 2000-10-11 2004-03-04 Andrew French Drive apparatus
JP2005253292A (ja) * 2004-02-04 2005-09-15 Techno Network Shikoku Co Ltd 高トルク伝達非接触歯車
CN101171444A (zh) * 2005-04-08 2008-04-30 安德鲁·博伊德·弗伦奇 磁性驱动装置
WO2007055421A1 (ja) * 2005-11-10 2007-05-18 Crystalbay Co., Ltd. 非接触回転伝達装置
CN101262165A (zh) * 2007-03-06 2008-09-10 刘新广 磁传动器
WO2016184513A1 (de) * 2015-05-20 2016-11-24 Festo Ag & Co. Kg Getriebe

Also Published As

Publication number Publication date
EP3590182A1 (en) 2020-01-08
GB201803141D0 (en) 2018-04-11
GB201800156D0 (en) 2018-02-21
EP3590182B1 (en) 2023-07-26
JP2020510169A (ja) 2020-04-02
US20200076289A1 (en) 2020-03-05
GB2560260A (en) 2018-09-05
GB201721117D0 (en) 2018-01-31
WO2018158562A1 (en) 2018-09-07
GB2560187A (en) 2018-09-05
GB201703452D0 (en) 2017-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102204068B (zh) 电机
US7024963B2 (en) Drive apparatus
US8508089B2 (en) Magnetic drive motor assembly and associated methods
US8696504B2 (en) Dual power driving system with epicycle gear sets transmitted in series
US8253294B1 (en) Increased efficiency dual rotational electric motor/generator
US20060123936A1 (en) Drive apparatus
US8786153B2 (en) Kinetic energy accumulator and an energy transfer system incorporating a kinetic energy accumulator
JP2008545366A (ja) トルクコンバータおよびトルクコンバータを使用するシステム
RU2708566C2 (ru) Ветроэнергетическая установка, размещенная на транспортном средстве
CN110383653A (zh) 磁力耦合和方法
US6369477B1 (en) Roller-type electric motor
KR20030043838A (ko) 자기력을 이용한 회전력 증강장치
US9641045B2 (en) Electromagnetic platform motor (EPM) (EPM-1) (EPM-2)
US20110138803A1 (en) System of Transferring and Storing Energy and Method of Use Thereof
US8664816B1 (en) Magnetic reaction apparatus, assembly and associated methods for optimization of a cyclic drive input
CN206202730U (zh) 一种单驱动多级同步可重复折展太阳能帆板展开机构
MXPA03004457A (es) Metodo y dispositivo para transmitir magneticamente fuerza.
KR20080079562A (ko) 영구자석을 이용한 회전동력에너지 발생장치
CN110943597B (zh) 一种磁力驱动装置
US20240348136A1 (en) System and method for exploiting reaction force
JP2011097815A (ja) 磁力駆動エンジン
US20080164772A1 (en) Machine for operation of electric generators and/or other machines (The Cleveland Engine)
KR100748076B1 (ko) 동력발생장치
KR20220157614A (ko) 영구자석의 자력을 이용한 자기자력 동력 보조 장치
CN114977726A (zh) 循环永动发电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191025