CN112510962A - 一种永磁式直角减速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减速器技术领域，一种永磁式直角减速器，包括磁场调制环和两个转子，其中磁场调制环为“L”形结构，其中非金属隔离套沿其延伸方向设有多个间隔设置的安装槽，导磁块置于安装槽中；转子分别设置在磁场调制环上，转子中转子导磁壳体具有圆柱状的回转面，转子永磁体安装在转子导磁壳体回转面，转子永磁体沿回转面轴向方向延伸且间隔设置，且相邻两个转子永磁体的N\S磁极交替排布，转子永磁体与导磁块之间形成气隙，转子轴承的内圈和外圈分别与磁场调制环和转子导磁壳体固定连接。本发明利用磁场是封闭场的特性实现负载对于低速大转矩的需求，装置转矩密度高，且可在驱动系统与负载滚筒垂直放置的工况应用永磁式直角减速器。

Description

一种永磁式直角减速器

技术领域

本发明涉及减速器技术领域，特别涉及永磁式直角减速器。

背景技术

在工业上，大部分设备对运行转矩要求较高，对运行转速则没太大的需求，但常用的异步电机转速相对固定，很难做到低速大转矩的输出，因此需要在电机和负载之间安装减速器，将传动系统转速降低的同时提高传递转矩。

在一些特种场合，如皮带机、刮板机等设备上，由于安装空间有限，驱动系统与负载辊筒往往垂直放置，两者之间需要通过直角减速器进行连接。直角减速器的输入输出轴呈垂直布置，可以使旋转轴的轴线在某一平面旋转 90°，之后连接到负载。

现有减速箱大部分为机械齿轮式，通过不同齿数齿轮之间的啮合实现转矩的增大或减小，机械结构简单有效，但在运行过程中存在以下缺点：

1、当负载冲击性强时，机械齿轮往往会出现打齿的现象，造成齿轮的损坏；

2、当负载转速需求较高时，机械齿轮之间的磨损会造成较大的能量浪费，影响传动系统的效率，同时，磨损也会缩短齿轮的使用寿命

3、机械齿轮需要使用润滑油来维持自身工作状态，降低运行过程中的温升，在使用时需要定期对设备进行检修、注油等；

4、电机与负载之间纯刚性的机械连接，负载振动状态会传递到电机上，影响电机的运行状态，缩短整个系统的使用寿命；

5、自身无过载保护功能，当负载卡死时，容易直接损坏；

6、机械齿轮式减速箱运行噪音较大。

现有技术中，大部分永磁减速器为同轴式结构，当驱动系统与负载垂直放置时，还需要一个直角减速器进行转接；仅有的可以使输入输出轴直角布置的永磁减速器采用锥形齿轮结构，设备径向尺寸大，设备整体转矩密度低，难以满足实际需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出的永磁式直角减速器，解决了背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种永磁式直角减速器，包括

磁场调制环，其中磁场调制环为“L”形结构，该磁场调制环包括第一直线段、与第一直线段垂直的第二直线段、以及连接第一直线段和第二直线段的连接段；磁场调制环包括非金属隔离套和多个导磁块，所述非金属隔离套沿其延伸方向设有多个间隔设置的安装槽，该安装槽两端分别延伸至第一直线段和第二直线段，所述导磁块置于安装槽中；以及

两个转子，两个所述转子分别设置在第一直线段和第二直线段处，所述转子包括转子导磁壳体、偶数个转子永磁体和转子轴承，其中转子导磁壳体具有圆柱状的回转面，所述转子永磁体安装在转子导磁壳体回转面，所述转子永磁体沿回转面轴向方向延伸且间隔设置，且相邻两个转子永磁体的N\S 磁极交替排布，所述转子永磁体与导磁块之间形成气隙，所述转子轴承的内圈和外圈分别与磁场调制环和转子导磁壳体固定连接；

所述导磁块的数量为M₃，两个所述转子中，输入端转子永磁体的数量为 2M₁，输出端转子永磁体的数量为2M₂，所述导磁块的数量M₃满足 M₃＝M₁+M₂或者M₃＝M₁-M₂。

作为优选的，所述导磁壳体的回转面上设有多个分隔凸起，该分隔凸起以回转面轴心为中心放射状延伸，且相邻两个分隔凸起之间形成扇形的凹槽，所述转子永磁体设置在凹槽内。

作为优选的，所述凹槽内设有用于限制转子永磁体沿回转面轴向移动的限位结构。

使用本发明的有益效果是：

本发明通过一个转子在磁场调制环上转动，使得该转子产生的磁场通过磁场调制环传递到另一个转子处，进而带动另一个转子转动，实现动力的非接触式传递，形成磁力减速器。本发明利用磁场是封闭场的特性实现负载对于低速大转矩的需求，装置转矩密度高，且可在驱动系统与负载滚筒垂直放置的工况应用永磁式直角减速器，克服了传统永磁减速器存在的使用限制。

附图说明

图1为本发明永磁式直角减速器外形示意图。

图2为本发明永磁式直角减速器结构图。

图3为图2中A-A方向的剖视图。

图4为图2中B-B方向的剖视图。

附图标记包括：

1-高速端转子；2-磁场调制环；3-低速端转子；

11-高速端转子导磁壳体；12-高速端转子永磁体；13-高速端转子永磁体盖；14-高速端转子轴承；15-高速端转子压盖；

21-导磁块；22-非金属隔离套；

31-低速端转子导磁壳体；32-低速端转子永磁体；33-低速端转子永磁体盖；34-低速端转子轴承；35-低速端转子压盖。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

如图1-图4所示，本实施例提出的永磁式直角减速器，包括

磁场调制环2，其中磁场调制环2为“L”形结构，该磁场调制环2包括第一直线段、与第一直线段垂直的第二直线段、以及连接第一直线段和第二直线段的连接段；磁场调制环2包括非金属隔离套22和多个导磁块21，非金属隔离套22沿其延伸方向设有多个间隔设置的安装槽，该安装槽两端分别延伸至第一直线段和第二直线段，导磁块21置于安装槽中；以及

两个转子分别设置在第一直线段和第二直线段处，转子包括转子导磁壳体、偶数个转子永磁体和转子轴承，其中转子导磁壳体具有圆柱状的回转面，转子永磁体安装在转子导磁壳体回转面，转子永磁体沿回转面轴向方向延伸且间隔设置，且相邻两个转子永磁体的N\S磁极交替排布，转子永磁体与导磁块21之间形成气隙，转子轴承的内圈和外圈分别与磁场调制环2和转子导磁壳体固定连接；

导磁块21的数量为M₃，两个所述转子中，输入端转子永磁体的数量为 2M₁，输出端转子永磁体的数量为2M₂，导磁块21的数量M₃满足M₃＝M₁+M₂或者M₃＝M₁-M₂。

导磁壳体的回转面上设有多个分隔凸起，该分隔凸起以回转面轴心为中心放射状延伸，且相邻两个分隔凸起之间形成扇形的凹槽，转子永磁体设置在凹槽内。

凹槽内设有用于限制转子永磁体沿回转面轴向移动的限位结构。

实施例1

本实施例中，以转子分别为高速端转子1和低速端转子3，且高速端转子1和低速端转子3均套装在磁场调制环2外部为例。在其他实施例中，磁场调制环2内部具有空腔，高速端转子1和低速端转子3也可以插装在插装在磁场调制环2内，也可以分别套装在磁场调制环2外或者插装在磁场调制环2内。高速端转子1和低速端转子3的布置形式形成4种形式。

其中高速端转子1和低速端转子3上安装有均布的永磁体，高速端转子 1与低速端转子3垂直布置，磁场调制环2主体为导磁钢，呈L形。在永磁式直角减速器运行时，高速端转子1高速旋转，磁场调制环2固定不动，低速端转子3会低速旋转，高速端转子1与低速端转子3之间的转速倍数即为减速器的增扭倍数。

如图2所示，高速端转子1包含高速端转子导磁壳体11、高速端转子永磁体12、高速端转子永磁体盖13、高速端转子轴承14和高速端转子压盖15。如图3所示，高速端转子导磁壳体11为环形，有2M₁个永磁体安置槽均布在高速端转子导磁壳体11内部；高速端转子永磁体12安置在槽内，按照不同 N\S磁极交替排布。

如图4所示，低速端转子3包含低速端转子导磁壳体31、低速端转子永磁体32、低速端转子永磁体盖33、低速端转子轴承34、低速端转子压盖35。如图4所示，低速端转子导磁壳体31为环形，有2M₂个永磁体安置槽均布在低速端转子导磁壳体31内部；低速端转子永磁体32安置在槽内，按照不同 N/S磁极交替排布。

磁场调制环2包括非金属隔离套22和导磁块21，导磁块21呈L型，导磁块21共有(M₂-M₁)或(M₂+M₁)个，导磁块21的数量M₃会对永磁式直角减速器的减速比及低速端转子3的旋转方向产生影响。当导磁块21的数量 M₃＝M₂-M₁时，从驱动侧看高速端转子1的旋转方向与从负载侧看低速端转子3 的旋转方向相反；当导磁块21的数量M₃＝M₂+M₁时，从驱动侧看高速端转子1 的旋转方向与从负载侧看低速端转子3的旋转方向相同。

在使用过程中，驱动系统带动高速端转子1旋转，高速端转子1带动高速转子永磁体12旋转产生旋转磁场，旋转磁场通过磁场调制环2内的导磁块 21与低速端转子永磁体32的磁场耦合，实现转矩的传递。高速端转子1与低速端转子3的转速比为M₂/M₁，高速端转子1与低速端转子3转矩比为M1/M2，实现了能量由高速小转矩向低速大转矩的传递。由于磁场调制环2为L型，使永磁式直角减速器可以在驱动系统与负载滚筒垂直放置的工况仍得到良好的应用。

如图2所示，高速端转子永磁体盖13安装在高速端转子导磁壳体11内，用于避免高速端转子永磁体12产生轴向移动；高速端转子轴承14安置在磁场调制环2和高速端转子1之间，用于支撑及分隔动静部件，本实施例中，静止部分为磁场调制环2和高速端转子轴承14的内圈，同理，还有低速端转子轴承34的内圈，其余为运动部分；高速端转子压盖15安装在高速端转子导磁壳体11和高速端转子轴承14之间，用于密封及支撑高速端转子1。类似的，低速端转子永磁体盖33安装在低速端转子导磁壳体31内，用于避免低速端转子永磁体32产生轴向移动；低速端转子轴承34安置在磁场调制环 2和低速端转子3之间，用于支撑及分隔动静部件；低速端转子压盖35安装在低速端转子导磁壳体31和低速端转子轴承34之间，用于密封及支撑低速端转子3。

每个导磁块21折弯处的曲率半径不相同，所有导磁块共同组成一个L 型筒状磁场调制环2，由非金属隔离套22固定，磁场调制环2安置在高速端转子1和低速端转子3之间，高速端转子1和低速端转子3分别高速端转子轴承14和低速端转子轴承34通过安置在磁场调制环2上。

如图3所示，高速端转子导磁壳体11内部开有均布的槽，槽内安装有高速端转子永磁体12。高速端转子永磁体12与非金属隔离套22之间有气隙，两者之间不接触，依靠高速端转子轴承14保持相对位置。导磁块21在非金属隔离套22内均布，并依靠非金属隔离套22保持相对位置。

类似的，如图4所示，低速端转子导磁壳体31内部开有均布的凹槽，凹槽内安装有低速端转子永磁体32。低速端转子永磁体32与非金属隔离套 22之间有气隙，两者之间不接触，依靠低速端转子轴承34保持相对位置。导磁块21在非金属隔离套22内均布，并依靠非金属隔离套22保持相对位置。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种永磁式直角减速器，其特征在于：包括

磁场调制环，其中磁场调制环为“L”形结构，该磁场调制环包括第一直线段、与第一直线段垂直的第二直线段、以及连接第一直线段和第二直线段的连接段；磁场调制环包括非金属隔离套和多个导磁块，所述非金属隔离套沿其延伸方向设有多个间隔设置的安装槽，该安装槽两端分别延伸至第一直线段和第二直线段，所述导磁块置于安装槽中；以及

两个转子，两个所述转子分别设置在第一直线段和第二直线段处，所述转子包括转子导磁壳体、偶数个转子永磁体和转子轴承，其中转子导磁壳体具有圆柱状的回转面，所述转子永磁体安装在转子导磁壳体回转面，所述转子永磁体沿回转面轴向方向延伸且间隔设置，且相邻两个转子永磁体的N\S磁极交替排布，所述转子永磁体与导磁块之间形成气隙，所述转子轴承的内圈和外圈分别与磁场调制环和转子导磁壳体固定连接；

所述导磁块的数量为M₃，两个所述转子中，输入端转子永磁体的数量为2M₁，输出端转子永磁体的数量为2M₂，所述导磁块的数量M₃满足M₃＝M₁+M₂或者M₃＝M₁-M₂。

2.根据权利要求1所述的永磁式直角减速器，其特征在于：所述导磁壳体的回转面上设有多个分隔凸起，该分隔凸起以回转面轴心为中心放射状延伸，且相邻两个分隔凸起之间形成扇形的凹槽，所述转子永磁体设置在凹槽内。

3.根据权利要求2所述的永磁式直角减速器，其特征在于：所述凹槽内设有用于限制转子永磁体沿回转面轴向移动的限位结构。

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