CN112821716A - 一种筒式混合磁性联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筒式混合磁性联轴器。该联轴器包括筒式结构一和筒式结构二，筒式结构一包括外筒、安装筒一以及多个磁铁一，筒式结构二包括内筒、安装筒二以及多个磁铁二。安装筒一位于外筒中并与外筒连接，多个磁铁一环绕安装筒一的中心轴设置并安装在安装筒一上。安装筒二位于内筒外并与内筒连接，多个磁铁二环绕安装筒二的中心轴设置，并安装在安装筒二上。本发明存在两种工况，当磁铁一和磁铁二在径向空间局部重叠时，本发明工况一类似于永磁同步联轴器；磁铁一和磁铁二在径向空间不重叠时，本发明工况二类似于永磁涡流联轴器；本发明可以通过改变外筒和内筒轴向相对位置而改变磁矩，实现运转中工况稳定的转换。

Description

一种筒式混合磁性联轴器

技术领域

本发明涉及联轴器技术领域的一种磁性联轴器，尤其涉及一种筒式混合磁性联轴器。

背景技术

联轴器是指联接两轴或轴与回转件，在传递运动和动力过程中一同回转，在正常情况下不脱开的一种装置。永磁联轴器同时也作为一种安全装置用来防止被联接机件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。同步式永磁涡流联轴器磁能利用率较低，所提供的扭矩有限。而涡流式永磁涡流联轴器无法实现同步耦合，也无法实现较为精确的转速控制。混合联轴器可以分别实现同步式永磁涡流联轴器和涡流式永磁涡流联轴器的功能。但是，现有的混合联轴器不能在运行时实现工况的稳定调节。

发明内容

为解决现有的联轴器在同步过程中不可调的技术问题，本发明提供一种筒式混合磁性联轴器。

本发明采用以下技术方案实现：一种筒式混合磁性联轴器，其包括：

筒式结构一，其包括外筒、安装筒一以及多个磁铁一；所述外筒与所述安装筒一同轴设置，所述安装筒一位于所述外筒中并与所述外筒连接；多个磁铁一环绕所述安装筒一的中心轴设置，并安装在所述安装筒一上；所述磁铁一沿着所述安装筒一的径向充磁，相邻的两个磁铁一的充磁方向相反；

筒式结构二，其位于所述筒式结构一中，且包括内筒、安装筒二以及分别与多个磁铁一对应的多个磁铁二；所述内筒与所述安装筒二同轴设置，所述安装筒二位于所述内筒外并与所述内筒连接；多个磁铁二环绕所述安装筒二的中心轴设置，并安装在所述安装筒二上；多个磁铁二沿着所述安装筒二的径向充磁，相邻的两个磁铁二的充磁方向相反；所述安装筒一与所述安装筒二能够发生轴向运动以改变所述磁铁一和对应的磁铁二的轴向相对位置；当所述磁铁一和对应的磁铁二在径向空间局部重叠时，所述混合磁性联轴器实现一个永磁同步联轴器的运行工况一；当所述磁铁一和对应的磁铁二在径向空间不重叠时，所述混合磁性联轴器实现一个永磁涡流联轴器的运行工况二；所述混合磁性联轴器能通过改变所述外筒与所述内筒的相对位置而改变磁矩以对运转工况在所述运行工况一和所述运行工况二之间转换。

本发明通过设置筒式结构一与筒式结构二来实现联轴器的主动部分和从动部分的联合，外筒与内筒同轴设置，而磁铁二与磁铁一分别位于两个同轴设置的安装筒上，这样在两个安装筒随着外筒和内筒发生轴向变化时，磁铁一和磁铁二之间的磁场作用会产生变化，如此可以同步改变外筒和内筒的相对位置而改变磁矩，而且可以实现同步涡流可调效果，解决了有的联轴器在同步过程中不可调的技术问题。

作为上述方案的进一步改进，多个磁铁一排列在一个圆环一上，多个磁铁二排列在一个圆环二上，所述圆环一的内径大于所述圆环二的外径。

作为上述方案的进一步改进，所述磁铁一与所述磁铁二均为磁圈，且厚度方向为所述外筒的径向。

作为上述方案的进一步改进，所述安装筒一上开设有分别与多个磁铁一对应的多个嵌入孔一，每个磁铁一安装在对应的嵌入孔一中；所述安装筒二上开设有分别与多个磁铁二对应的多个嵌入孔二，每个磁铁二安装在对应的嵌入孔二中。

作为上述方案的进一步改进，所述磁铁一的厚度与所述嵌入孔一的深度相同，所述磁铁二的厚度与所述嵌入孔二的深度相同。

作为上述方案的进一步改进，所述嵌入孔一与所述嵌入孔二均为通孔，所述磁铁一的内外表面分别与所述安装筒一的内外表面位于同一曲面一上，所述磁铁二的内外表面分别与所述安装筒二的内外表面位于同一曲面二上。

作为上述方案的进一步改进，所述外筒与所述安装筒一一体成型，所述内筒与所述安装筒二一体成型。

作为上述方案的进一步改进，所述外筒和所述内筒均为铁筒，所述安装筒一与所述安装筒二均为铜筒。

作为上述方案的进一步改进，所述外筒与所述安装筒一可拆卸式连接，所述内筒与所述安装筒二可拆卸式连接。

作为上述方案的进一步改进，所述联轴器还包括：

外壳，所述筒式结构一与所述筒式结构二均活动安装在所述外壳中。

相较于现有的联轴器，本发明的筒式混合磁性联轴器具有以下有益效果：

1、该筒式混合磁性联轴器，其通过设置筒式结构一与筒式结构二来实现联轴器的主动部分和从动部分的联合，外筒与内筒同轴设置，而磁铁二与磁铁一分别位于两个同轴设置的安装筒上，这样在两个安装筒随着外筒和内筒发生轴向变化时，磁铁一和磁铁二之间的磁场作用会产生变化，如此可以改变外筒和内筒的相对位置而改变磁矩，可以实现异步转同步效果。这样，该联轴器解决了现有的联轴器在工作时不可即时且稳定切换同步工况技术问题。

2、该筒式混合磁性联轴器，其外筒与内筒作为主动轴和从动轴，当传递扭矩过大时，两者之间会出现转速差，进而会在筒式结构一与筒式结构二之间产生涡流，使得主从动之间形成联合，而且由于磁铁一与磁铁二在轴向上可以调节，这样可以改变主从动轴之间联合的强度，从而满足不同的联合需求。在综合涡流和磁矩的作用下，联轴器的可以承担更大的负载扭矩，可以实现同步转异步效果，进而达到各种变速功能。解决了现有的联轴器在工作时不可即时且稳定的切换异步工况的技术问题。

附图说明

图1为本发明实施例1的筒式混合磁性联轴器的立体结构示意图。

图2为图1中的筒式混合磁性联轴器在另一个视角观察的立体图。

图3为图1中的筒式混合磁性联轴器的筒式结构一的立体结构示意图。

图4为图1中的筒式混合磁性联轴器的筒式结构二的立体结构示意图。

图5为图1中的筒式混合磁性联轴器的多个磁铁一和磁铁二的立体结构示意图。

符号说明：

1 筒式结构一 2 筒式结构二

11 外筒 21 内筒

12 安装筒一 22 安装筒二

13 磁铁一 23 磁铁二

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种筒式混合磁性联轴器，该联轴器包括筒式结构一1和筒式结构二2。该联轴器为筒式联轴器，而筒式结构一1和筒式结构二2则为该联轴器的主动部分和从动部分。这两个筒式结构可以通过其他结构(如连轴装置外壳)进行活动安装，保证这两个筒式结构之间不发生直接接触，进而实现主从动轴的联合作用。

请参阅图3，筒式结构一1包括外筒11、安装筒一12以及多个磁铁一13。外筒11与安装筒一12同轴设置，安装筒一12位于外筒11中并与外筒11连接。多个磁铁一13环绕安装筒一12的中心轴设置，并安装在安装筒一12上。磁铁一13沿着安装筒一12的径向充磁，相邻的两个磁铁一13的充磁方向相反。这些磁铁可以按照充磁方向分为两类，并且均匀排列在同一个圆环一上，而且安装在安装筒一12上。在安装时，这些磁铁一13可以通过胶粘的形式安装在安装筒一12上，也可以通过卡接或其他结构进行连接。另外，相邻的两块磁铁一13之间会相隔而不会直接接触。外筒11与安装筒一12之间可以可拆卸式连接，而且外筒11可以为铁筒，安装筒一12可以为铜筒，这样以便于产生涡流。

在本实施例中，多个磁铁一13排列在一个圆环一上，这个圆环一与外筒11同轴设置。为了方便安装，磁铁一13为磁圈，而且其厚度方向在外筒11的径向上。安装筒一12上开设有多个嵌入孔一，多个嵌入孔一分别与多个磁铁一13对应，每个磁铁一13安装在对应的嵌入孔一中。并且，磁铁一13的厚度与嵌入孔一的深度相同，而且嵌入孔一为通孔，这样磁铁一13的内外表面分别与安装筒一12的内外表面位于同一曲面一上。

请参阅图4和图5，筒式结构二2位于筒式结构一1中，且包括内筒21、安装筒二22以及多个磁铁二23。内筒21与外筒11、安装筒二22同轴设置。安装筒二22位于内筒21外，并与内筒21连接。多个磁铁二23分别与多个磁铁一13对应，并且环绕安装筒二22的中心轴设置，并安装在安装筒二22上。多个磁铁二23沿着安装筒二22的径向充磁，相邻的两个磁铁二23的充磁方向相反。每个磁铁二23与对应的磁铁一13相邻的两侧的磁极方向相反，而且在安装筒一12与安装筒二22发生轴向运动时，每个磁铁二23与对应的磁铁一13能够位于外筒11的同一径向上而使安装筒一12与安装筒二22联合。内筒21与安装筒二22之间可以可拆卸式连接，而且内筒21可以为铁筒，安装筒二22可以为铜筒，这样以便于产生涡流。

在本实施例中，多个磁铁二23排列在一个圆环二上，圆环一的内径大于圆环二的外径。而且，磁铁一13与磁铁二23均为磁圈，且厚度方向为外筒11的径向。另外，为了方便安装，磁铁二23也为磁圈，而且其厚度方向在内筒21的径向上，也在外筒11的径向上。安装筒二22上开设有多个嵌入孔二，多个嵌入孔二分别与多个磁铁二23对应，每个磁铁二23安装在对应的嵌入孔二中。其中，磁铁二23的厚度与嵌入孔二的深度相同，而且嵌入孔二为通孔，这样磁铁二23的内外表面分别与安装筒二22的内外表面位于同一曲面二上。

其中，在外筒11与内筒21两者中，一者为主动轴而另一者为从动轴。由于外筒11与内筒21均为铁盘，同时两个安装筒则为铜筒，这样在外筒11与内筒21产生相对转动时，即这两者出现了转速差，此时会在两个安装筒上产生涡流，使这两个安装筒之间产生涡流的联合作用。而且，由于安装筒一12和安装筒二22可以产生轴向的运动，这样磁铁一13与其对应的磁铁二23在轴向上的位置发生改变，使得这两个磁铁之间的磁场作用发生改变，从而可以调节联轴器的磁矩。在综合涡流和磁矩的作用下，联轴器的主动部分和从动部分的扭矩实际上可调，可以实现不同的变速功能。安装筒一12与安装筒二22能够发生轴向运动以改变磁铁一13和对应的磁铁二23的轴向相对位置。当磁铁一13和对应的磁铁二23在径向空间局部重叠时，混合磁性联轴器实现一个永磁同步联轴器的运行工况一；当磁铁一13和对应的磁铁二23在径向空间不重叠时，混合磁性联轴器实现一个永磁涡流联轴器的运行工况二；混合磁性联轴器能通过改变外筒与内筒的相对位置而改变磁矩以对运转工况在运行工况一和运行工况二之间转换。

综上所述，相较于现有的联轴器，本实施例的筒式混合磁性联轴器具有以下优点：

1、该筒式混合磁性联轴器，其通过设置筒式结构一1与筒式结构二2来实现联轴器的主动部分和从动部分的联合，外筒11与内筒21同轴设置，而磁铁二23与磁铁一13分别位于两个同轴设置的安装筒上，这样在两个安装筒随着外筒11和内筒21发生轴向变化时，磁铁一13和磁铁二23之间的磁场作用会产生变化，如此可以改变外筒11和内筒21的相对位置而改变磁矩，可以实现异步转同步效果。这样，该联轴器解决了现有的联轴器在工作时不可即时且稳定切换同步工况技术问题。

2、该筒式混合磁性联轴器，其外筒11与内筒21作为主动轴和从动轴，当两者之间出现转速差时，会在筒式结构一1与筒式结构二2之间产生涡流，使得主从动之间形成联合，而且由于磁铁一13与磁铁二23在轴向上可以调节，这样可以改变主从动轴之间联合的强度，从而满足不同的联合需求。在综合涡流和磁矩的作用下，联轴器的可以承担更大的负载扭矩，可以实现同步转异步效果，进而达到各种变速功能。解决了现有的联轴器在工作时不可即时且稳定的切换异步工况的技术问题。

实施例2

本实施例提供了一种筒式混合磁性联轴器，该联轴器与实施例1中的联轴器相似，区别在于外筒11与安装筒一12一体成型，内筒21与安装筒二22一体成型。这样，在安装磁铁一13或磁铁二23时，只需要将磁铁直接装到对应的安装筒上即可，安装非常方便。同时，为了能够产生涡流，安装筒部分可以采用铜材料，而外筒11或内筒21部分可以采用其他材料，而在这两者之间可以采用一体成型的材料进行过度，使得这两者连接更加紧密。

实施例3

本实施例提供了一种筒式混合磁性联轴器，该联轴器在实施例1的基础上增加了外壳。其中，筒式结构一1与筒式结构二2均活动安装在外壳中。该外壳可以采用现有的联轴器的外壳，而本实施例的联轴器与现有的联轴器的区别在于外壳内部的结构。这样，外壳可以起到定位的作用，而且还能够起到防护的作用，可以避免灰尘进入，还可以防止其他物体碰撞联轴器的内部结构。

实施例4

本实施例提供了一种永磁联轴器的安装方法，该安装方法用于安装实施例1或2中的筒式混合磁性联轴器。其中，该安装方法包括以下这些步骤，实现对联轴器的组装。

第一步，组装筒式结构一1：先将多个磁铁一13按照磁极的方向进行划分，再将多个磁铁一13分别安装在安装筒一12上，使得相邻的两个磁铁一13的充磁方向相反，最后将安装筒一12与外筒11同轴设置并连接在一起。

第二步，组装筒式结构二2：先将多个磁铁二23按照磁极的方向进行划分，再将多个磁铁二23分别安装在安装筒二22上，使得相邻的两个磁铁二23的充磁方向相反，最后将安装筒二22与内筒21同轴设置并连接在一起。

第三步，组装两个筒式结构，完成联轴器的组装：将筒式结构二2插入在筒式结构一1中，使得外筒11、安装筒一12、内筒21、安装筒二22均同轴设置，并通过在轴向移动和转动内筒21、安装筒二22，使得每个磁铁二23与对应的磁铁一13相邻的两侧的磁极方向相反，并且安装筒一12与安装筒二22的相对位置达到预定位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种筒式混合磁性联轴器，其特征在于，其包括：

筒式结构一，其包括外筒、安装筒一以及多个磁铁一；所述外筒与所述安装筒一同轴设置，所述安装筒一位于所述外筒中并与所述外筒连接；多个磁铁一环绕所述安装筒一的中心轴设置，并安装在所述安装筒一上；所述磁铁一沿着所述安装筒一的径向充磁，相邻的两个磁铁一的充磁方向相反；

筒式结构二，其位于所述筒式结构一中，且包括内筒、安装筒二以及分别与多个磁铁一对应的多个磁铁二；所述内筒与所述外筒、所述安装筒二同轴设置；所述安装筒二位于所述内筒外，并与所述内筒连接；多个磁铁二环绕所述安装筒二的中心轴设置，并安装在所述安装筒二上；多个磁铁二沿着所述安装筒二的径向充磁，相邻的两个磁铁二的充磁方向相反；所述安装筒一与所述安装筒二能够发生轴向运动以改变所述磁铁一和对应的磁铁二的轴向相对位置；当所述磁铁一和对应的磁铁二在径向空间局部重叠时，所述混合磁性联轴器实现一个永磁同步联轴器的运行工况一；当所述磁铁一和对应的磁铁二在径向空间不重叠时，所述混合磁性联轴器实现一个永磁涡流联轴器的运行工况二；所述混合磁性联轴器能通过改变所述外筒与所述内筒的相对位置而改变磁矩以对运转工况在所述运行工况一和所述运行工况二之间转换。

2.如权利要求1所述的筒式混合磁性联轴器，其特征在于，多个磁铁一排列在一个圆环一上，多个磁铁二排列在一个圆环二上，所述圆环一的内径大于所述圆环二的外径。

3.如权利要求1所述的筒式混合磁性联轴器，其特征在于，所述磁铁一与所述磁铁二均为磁圈，且厚度方向为所述外筒的径向。

4.如权利要求1所述的筒式混合磁性联轴器，其特征在于，所述安装筒一上开设有分别与多个磁铁一对应的多个嵌入孔一，每个磁铁一安装在对应的嵌入孔一中；所述安装筒二上开设有分别与多个磁铁二对应的多个嵌入孔二，每个磁铁二安装在对应的嵌入孔二中。

5.如权利要求4所述的筒式混合磁性联轴器，其特征在于，所述磁铁一的厚度与所述嵌入孔一的深度相同，所述磁铁二的厚度与所述嵌入孔二的深度相同。

6.如权利要求5所述的筒式混合磁性联轴器，其特征在于，所述嵌入孔一与所述嵌入孔二均为通孔，所述磁铁一的内外表面分别与所述安装筒一的内外表面位于同一曲面一上，所述磁铁二的内外表面分别与所述安装筒二的内外表面位于同一曲面二上。

7.如权利要求1所述的筒式混合磁性联轴器，其特征在于，所述外筒与所述安装筒一一体成型，所述内筒与所述安装筒二一体成型。

8.如权利要求1所述的筒式混合磁性联轴器，其特征在于，所述外筒和所述内筒均为铁筒，所述安装筒一与所述安装筒二均为铜筒。

9.如权利要求1所述的筒式混合磁性联轴器，其特征在于，所述外筒与所述安装筒一可拆卸式连接，所述内筒与所述安装筒二可拆卸式连接。

10.如权利要求1所述的筒式混合磁性联轴器，其特征在于，所述联轴器还包括：

外壳，所述筒式结构一与所述筒式结构二均活动安装在所述外壳中。

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