CN112054650A - 一种磁阻式磁力丝杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁阻式磁力丝杆，包括动子丝杆，包括丝杆光轴和丝杆螺纹，丝杆螺纹为螺旋形并设置在丝杆光轴外表面，丝杆螺纹的螺纹之间设置有螺旋空隙；转子，包括转子外壳、转子磁铁和转子磁铁槽，转子磁铁为螺旋形磁铁并设置在转子外壳的内表面，转子磁铁槽为开设在转子外壳的内表面上的螺旋形浅槽，转子磁铁的一侧嵌设在转子磁铁槽内，转子外壳同轴套设于动子丝杆的外侧，并与动子丝杆之间设有空隙。本发明的磁阻式磁力丝杆，具有制作成本低、磁材料用量少、鲁棒性强的优点，应用于波浪发电场合时，当波浪力较小时，磁阻式磁力丝杆可以正常传递波浪力，当波浪力过大时，磁阻式磁力丝杆会发生打滑，起到自我保护的作用。

Description

一种磁阻式磁力丝杆

技术领域

本发明涉及机械传动的技术领域，尤其涉及一种磁阻式磁力丝杆。

背景技术

波浪能开发的关键技术之一就是波浪能的采集和传递。波浪具有推力峰值大，推力变化迅速的特点，传统机械传动设备在这种环境下工作容易损坏。磁力丝杆作为一种非直接接触式机械传动装置，利用内部磁场实现运动部件的力学耦合，其主要力学传动部件之间无直接机械接触，因此磁力丝杆的鲁棒性强，使用寿命长，耐冲击，特别适用于波浪能的采集与传递。传统磁力丝杆大多是全永磁式磁力丝杆，即磁力丝杆动子和转子均安装有大量永磁体，成本高昂，制作难度大，磁性材料有效利用率低，因此在实际应用中并不普及。另一种磁力丝杆是电励磁式磁力丝杆，将绕组线圈通电激发磁场，利用电磁场实现力学耦合，这种丝杆磁密度低，通电电流大，需要额外的控制系统辅助运行，因此实际应用也很少。

中国发明专利申请号CN201910467851.X公开了一种磁阻式磁力丝杠自动门系统及其定位方法，其中所用磁阻式磁力丝杠是一种内转子的外部贴磁，外动子的内部贴磁的丝杠，即在两个运动部件上均设置磁铁，这类似于传统全永磁式磁力丝杆，因此磁性材料用量仍然较大，对大规模应用而言成本依然较高。

综上所述，现有的磁力丝杆和电励磁式磁力丝杆难以满足采集波浪能的采集、传递和使用经济性的要求。

发明内容

针对上述产生的问题，本发明的目的在于提供一种磁阻式磁力丝杆，以减少磁性材料用量，降低制作成本，提高实用性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种磁阻式磁力丝杆，包括动子丝杆，包括丝杆光轴和丝杆螺纹，所述丝杆螺纹由导磁材料制成，所述丝杆螺纹为螺旋形并设置在所述丝杆光轴外表面，所述丝杆螺纹的螺纹之间设置有螺旋空隙，所述丝杆螺纹由螺旋形分段螺纹块拼接而成；转子，包括转子外壳、转子磁铁和转子磁铁槽，所述转子外壳为圆筒状结构，所述转子磁铁为螺旋形磁铁并设置在所述转子外壳的内表面，所述转子磁铁槽为开设在所述转子外壳的内表面上的螺旋形浅槽，所述转子磁铁槽的螺旋形状与所述转子磁铁的螺旋形状相同，所述转子磁铁的一侧嵌设在所述转子磁铁槽内，所述转子外壳同轴套设于所述动子丝杆的外侧，并与所述动子丝杆之间设有空隙。

上述的一种磁阻式磁力丝杆，其中，所述丝杆光轴为长直丝杆，所述转子磁铁与所述丝杆螺纹的螺旋方向相同，螺距相同，导程相同。

上述的一种磁阻式磁力丝杆，其中，所述转子磁铁由螺旋形分段磁铁拼接而成，每匝所述转子磁铁至少由两片分段磁铁拼接而成。

上述的一种磁阻式磁力丝杆，其中，所述转子磁铁采用平行充磁或径向充磁，充磁方式由内径面指向外径面。

上述的一种磁阻式磁力丝杆，其中，所述丝杆螺纹由分段螺旋形的螺纹块拼接于所述丝杆光轴外表面或者与所述丝杆光轴呈一体式结构。

上述的一种磁阻式磁力丝杆，其中，所述转子外壳由两半圆筒形单体拼接成圆筒状或者采用铁磁性材料一体加工成型。

优选地，所述转子磁铁至少为单螺旋结构。

本发明由于采用上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

1、本发明的一种磁阻式磁力丝杆，具有制作成本低、磁材料用量少、鲁棒性强的优点。

2、本发明的磁阻式磁力丝杆具有过载自动保护能力，应用于波浪发电场合时，当波浪力较小时，磁阻式磁力丝杆可以正常传递波浪力，当波浪力过大时，磁阻式磁力丝杆会发生打滑，起到自我保护的作用。磁阻式磁力丝杆的力学传递没有通过机械接触实现，而是借助转子磁铁的空间磁场，通过磁阻的形式实现耦合，因此维护周期长，工作磨损小，可靠性更高。

附图说明

图1是本发明的磁阻式磁力丝杆的结构示意图。

图2是本发明的磁阻式磁力丝杆的局部剖面结构示意图。

附图标记：1、动子丝杆；11、丝杆光轴；12、丝杆螺纹；13、螺旋空隙； 2、转子；21、转子外壳；22、转子磁铁；23、转子磁铁槽。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图和具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2，图1是本发明的磁阻式磁力丝杆的结构示意图；图2 是本发明的磁阻式磁力丝杆的局部剖面结构示意图。

本发明实施例提供的一种磁阻式磁力丝杆，包括动子丝杆1和转子2，转子2套设在动力丝杆的外侧。

其中，动子丝杆1包括丝杆光轴11和丝杆螺纹12，丝杆螺纹12由导磁材料制成，丝杆螺纹12为螺旋形并设置在丝杆光轴11外表面，丝杆螺纹12 的螺纹之间设置有螺旋空隙13，丝杆螺纹12由螺旋形分段螺纹块拼接而成。

转子2包括转子外壳21、转子磁铁22和转子磁铁槽23，转子外壳21 为圆筒状结构，转子磁铁22为螺旋形磁铁并设置在转子外壳21的内表面，转子磁铁22沿转子外壳21的轴向延伸，转子磁铁槽23为开设在转子外壳21的内表面上的螺旋形浅槽，转子磁铁槽23的螺旋形状与转子磁铁22的螺旋形状相同，转子磁铁槽23的螺旋导程与转子磁铁22的螺旋导程相同，转子磁铁槽23的宽度与转子磁铁22的宽度相同，转子磁铁22的一侧嵌设在转子磁铁槽23内，转子磁铁槽23具有一定深度，可以起到固定转子磁铁22 的作用，提高转子磁铁22的安装稳定性，转子外壳21同轴套设于动子丝杆 1的外侧，并与动子丝杆1之间设有空隙，转子磁铁22与动子丝杆1无直接机械接触，转子2和动子丝杆1通过两端的轴承限定位置，保证同心。

还需要指出的是，本文提及的方位词“外”和“内”是以本发明的附图中零部件的相对位置为基准定义的，只是为了描述技术方案的清楚及方便，应当理解，此方位词的应用对本申请的保护范围不构成限制。

与现有技术相比，本发明提供的一种磁阻式磁力丝杆，丝杆光轴11上螺旋形设置丝杆螺纹12，丝杆螺纹12采用导磁材料，转子磁铁22与所述丝杆螺纹12的螺旋方向相同、螺距相同及导程相同，丝杆螺纹12会被转子磁铁 22产生的磁场所吸引，转子2与动子丝杆1通过磁阻效应耦合在一起，动子丝杆1不含有磁铁，节省磁性材料用量，鲁棒性强。动子丝杆1与转子2之间无接触，借助转子磁铁22的空间磁场，通过磁阻的形式实现耦合，因此维护周期长，工作磨损小，可靠性更高。

进一步地，丝杆光轴11为长直丝杆，转子磁铁22与丝杆螺纹12的螺旋方向相同，螺距相同，导程相同。

转子磁铁22由螺旋形分段磁铁拼接而成，每匝转子磁铁22至少由两片分段磁铁拼接而成。

还有，转子磁铁22的各片磁铁采用相同的充磁方法，可以是平行充磁或径向充磁，充磁方式由内径面指向外径面，转子磁铁22的螺旋匝之间为空隙。

进一步优化上述技术方案，丝杆螺纹12与丝杆光轴11一体加工成型，或者先加工丝杆光轴11，再将丝杆螺纹12安装在丝杆光轴11的外表面。

进一步地，转子外壳21由两半圆筒形单体拼接成圆筒状或者采用铁磁性材料一体加工成型。

在本发明的实施例中，转子磁铁22至少为单螺旋结构，转子磁铁22的螺旋匝的空隙内可以填充材料，用于增强转子磁铁22的稳定性。

本发明的工作原理：丝杆螺纹12和转子磁铁22的螺旋方向一致，转子磁铁22在转子外壳21内腔激发出空间磁场，该磁场也是螺旋形的；丝杆螺纹12由导磁材料制成；磁场总是倾向于沿着磁阻最小的路径通过，而导磁材料的磁阻小，空气的磁阻大，因此，丝杆螺纹12总会被转子磁铁22产生的磁场所吸引，即转子2与动子丝杆1通过磁阻效应耦合在一起；当动子丝杆 1受力做直线运动时，在磁阻耦合的作用下，转子2会受到转矩产生旋转，当转子2受力旋转时，在磁阻的耦合作用下，动子丝杆1会受力作直线运动，从而实现直线运动与旋转运动的相互转换。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此本发明将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种磁阻式磁力丝杆，其特征在于，包括：

动子丝杆(1)，包括丝杆光轴(11)和丝杆螺纹(12)，所述丝杆螺纹(12)由导磁材料制成，所述丝杆螺纹(12)为螺旋形并设置在所述丝杆光轴(11)外表面，所述丝杆螺纹(12)的螺纹之间设置有螺旋空隙(13)，所述丝杆螺纹(12)由螺旋形分段螺纹块拼接而成；

转子(2)，包括转子外壳(21)、转子磁铁(22)和转子磁铁槽(23)，所述转子外壳(21)为圆筒状结构，所述转子磁铁(22)为螺旋形磁铁并设置在所述转子外壳(21)的内表面，所述转子磁铁槽(23)为开设在所述转子外壳(21)的内表面上的螺旋形浅槽，所述转子磁铁槽(23)的螺旋形状与所述转子磁铁(22)的螺旋形状相同，所述转子磁铁(22)的一侧嵌设在所述转子磁铁槽(23)内，所述转子外壳(21)同轴套设于所述动子丝杆(1)的外侧，并与所述动子丝杆(1)之间设有空隙。

2.根据权利要求1所述的磁阻式磁力丝杆，其特征在于，所述丝杆光轴(11)为长直丝杆，所述转子磁铁(22)与所述丝杆螺纹(12)的螺旋方向相同，螺距相同，导程相同。

3.根据权利要求1所述的磁阻式磁力丝杆，其特征在于，所述转子磁铁(22)由螺旋形分段磁铁拼接而成，每匝所述转子磁铁(22)至少由两片分段磁铁拼接而成。

4.根据权利要求3所述的磁阻式磁力丝杆，其特征在于，所述转子磁铁(22)采用平行充磁或径向充磁，充磁方式由内径面指向外径面。

5.根据权利要求1所述的磁阻式磁力丝杆，其特征在于，所述丝杆螺纹(12)由分段螺旋形的螺纹块拼接于所述丝杆光轴(11)外表面或者与所述丝杆光轴(11)呈一体式结构。

6.根据权利要求1所述的磁阻式磁力丝杆，其特征在于，所述转子外壳(21)由两半圆筒形单体拼接成圆筒状或者采用铁磁性材料一体加工成型。

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