CN113612366A - 一种抑制扭矩波动的开槽筒式永磁涡流联轴器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制扭矩波动的开槽筒式永磁涡流联轴器,它包括主动端装配体、从动端装配体,主动端装配体套在从动端装配体外且两者同轴设置,两者存在一定的间隙,该间隙优选为单边5‑6mm;主动端装配体包括外背铁环、涡流环、多个导磁填充块;外背铁环、涡流环同轴设置,外背铁环套在涡流环外且过盈配合;涡流环的左段沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅰ,涡流环的右段沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅱ;径向贯通槽Ⅰ的个数与径向贯通槽Ⅱ的个数相等且两者交错设置;导磁填充块内嵌在径向贯通槽内;从动端装配体与径向贯通槽Ⅰ、径向贯通槽Ⅱ对应的位置上设置有左右两段永磁体。本发明在提高传扭能力的同时大大抑制了扭矩波动。
Description
技术领域
本发明发涉及永磁涡流传动技术领域,尤其涉及一种筒式永磁涡流联轴器。
背景技术
永磁涡流联轴器是利用磁性物质产生磁场实现运动或动力传递的一种装置。永磁涡流传动的原理是:以高性能的稀土永磁材料钕铁硼作为磁源,通过主动端装配体(从动端装配体)涡流环转子和从动端装配体(主动端装配体)永磁转子之间的相对运动在导体转子上产生感应涡流,感应涡流产生的磁场再与原生磁场相互作用,从而在主动端装配体与从动端装配体之间传递运动或动力。
现有永磁涡流联轴器分为盘式和筒式两种,目前筒式的缺点是:产生在平滑整体涡流环的杂散涡流导致了无效功率的损耗,也同时加重了设备的散热负担,进而又出现了开槽涡流环来代替平滑整体涡流环,虽然开槽涡流环的结构设计提高了装置的传输扭矩,但是同时又大大增加了扭矩波动,限制了其在一些需要精确控制扭矩传递的场合应用。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种开槽筒式永磁涡流联轴器,它在提高永磁涡流联轴器的传扭能力的同时大大抑制了永磁涡流联轴器的扭矩波动。
本发明一种抑制扭矩波动的开槽筒式永磁涡流联轴器,它包括主动端装配体、从动端装配体,主动端装配体套在从动端装配体外且两者同轴设置,两者存在一定的间隙,该间隙优选为单边5-6mm;主动端装配体包括外背铁环、涡流环、多个导磁填充块;外背铁环、涡流环同轴设置,外背铁环套在涡流环外且过盈配合;涡流环的左段沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅰ,涡流环的右段沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅱ;径向贯通槽Ⅰ的个数与径向贯通槽Ⅱ的个数相等且两者交错设置;导磁填充块内嵌在径向贯通槽内;从动端装配体与径向贯通槽Ⅰ、径向贯通槽Ⅱ对应的位置上设置有左右两段永磁体。
进一步地,涡流环左段任一个径向贯通槽Ⅰ的中心线与涡流环右段相应的相邻两个径向贯通槽Ⅱ之间的槽间距的中心线重合,涡流环右段任一个径向贯通槽Ⅱ的中心线与涡流环左段相应的相邻两个径向贯通槽Ⅰ之间的槽间距的中心线重合。
进一步地,径向贯通槽Ⅰ的宽度小于相邻两个径向贯通槽Ⅱ之间的槽间距;径向贯通槽Ⅱ的宽度小于相邻两个径向贯通槽Ⅰ之间的槽间距。
进一步地,外背铁环内孔的左段和右段均设置有安装浅槽,左段的安装浅槽位置与径向贯通槽Ⅰ的位置相对应、右段的安装浅槽位置与径向贯通槽Ⅱ的位置相对应;导磁填充块镶嵌在安装浅槽和径向贯通槽Ⅰ、径向贯通槽Ⅱ内,导磁填充块的内端面略低于涡流环的内环面。
进一步地,径向贯通槽Ⅰ和径向贯通槽Ⅱ的形状均为扇环形,所有槽的形状、尺寸相同;导磁填充块的形状为扇环形,所有导磁填充块的形状、尺寸相同。
进一步地,从动端装配体包括保持架、内背铁环、多个永磁体磁块;保持架、内背铁环同轴设置,保持架套在内背铁环外且过盈配合;保持架左段的外表面上沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅳ,保持架右段的外表面上沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅲ,永磁体磁块镶嵌在径向贯通槽Ⅳ和径向贯通槽Ⅲ内。
进一步地,径向贯通槽Ⅳ的个数与径向贯通槽Ⅲ的个数相等且两者平齐设置;保持架左段每一个径向贯通槽Ⅳ的中心线与保持架右段每一个径向贯通槽Ⅲ的中心线平齐。
进一步地,径向贯通槽Ⅳ和径向贯通槽Ⅲ的形状均为扇环形,所有槽的形状、尺寸相同;永磁体磁块的形状为扇环形,所有永磁体磁块的形状、尺寸相同。
进一步地,永磁体磁块径向充磁且充磁方向相同,相邻永磁体磁块的磁极极性相反。
进一步地,涡流环为导电材料,优选为纯铜;外背铁环和导磁填充块为导磁材料,优选为纯铁;永磁体磁块优先选用钕磁铁;保持架材料优先选用铝。
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器的优点是:一、涡流环左右两段各开有一圈径向贯通槽,槽内填充与外背铁环同材料的高导磁材料,开槽空间所在的磁路磁阻与未开槽时相同路径的磁路磁阻相比要小,这样在永磁体性能基本不变的情况下,根据磁路欧姆定律可知开槽后所对应的磁路磁通量会变大,在转差率一定的条件下,气隙磁感应强度就会增加,从而使传递的扭矩增大;加之左右两段产生同向扭矩,大大提升了永磁涡流联轴器的传扭能力;二、涡流环左右两段开的径向贯通槽个数相等且两者之间交错设置错开一定角度,其左段任一个贯通槽Ⅰ的中心线与右段相邻两个贯通槽Ⅱ之间的槽间距的中心线平齐,其右段任一个贯通槽Ⅱ的中心线与左段相邻两个贯通槽Ⅰ之间的槽间距的中心线平齐,保持架上与涡流环左右两段贯通槽对应设置有多个永磁体磁块,左右磁圈完全对称保证涡流环面对的是同一个环境,使得左侧涡流环产生的扭矩波峰或波谷与右侧涡流环产生的扭矩波谷或波峰在同一个相位达到,即左右两个扭矩波动是周期对称且绝对值相等、符号相反,从而使整体扭矩值趋于平均,抑制了扭矩波动。
附图说明
图1是本发明开槽筒式永磁涡流联轴器的爆炸图;
图2是本发明开槽筒式永磁涡流联轴器的主视图;
图3是图2的俯视图;
图4是图2的左视图;
图5是径向贯通槽Ⅱ6和径向贯通槽Ⅰ7两者最佳相对位置的示意图。
具体实施方式
实施例1
从图1、图2、图3、图4可知,本发明一种抑制扭矩波动的开槽筒式永磁涡流联轴器,它包括主动端装配体、从动端装配体,主动端装配体套在从动端装配体外且两者同轴设置,两者存在一定的间隙,该间隙优选为单边5-6mm;主动端装配体包括外背铁环1、涡流环2、多个导磁填充块8;外背铁环1、涡流环2同轴设置,外背铁环1套在涡流环2外且过盈配合;涡流环2的左段沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅰ7,涡流环2的右段沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅱ6;径向贯通槽Ⅰ7的个数与径向贯通槽Ⅱ6的个数相等且两者交错设置;导磁填充块8内嵌在径向贯通槽内;从动端装配体与径向贯通槽Ⅰ7、径向贯通槽Ⅱ6对应的位置上设置有左右两段永磁体。
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器在主动端装配体的左右两段设置导磁填充块,在从动端装配体的左右两段设置永磁体,其优点是:一、永磁涡流联轴器两端的扭矩波动周期对称且绝对值相等、符号相反,从而大大减小了永磁涡流联轴器的扭矩波动;二、永磁涡流联轴器的左右两段产生同向扭矩,大大提升了永磁涡流联轴器的传扭能力;三、永磁涡流联轴器整体结构紧凑。
实施例2
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器:涡流环2左段任一个径向贯通槽Ⅰ7的中心线与涡流环2右段相应的相邻两个径向贯通槽Ⅱ6之间的槽间距的中心线重合,涡流环2右段任一个径向贯通槽Ⅱ6的中心线与涡流环2左段相应的相邻两个径向贯通槽Ⅰ7之间的槽间距的中心线重合。
本发明通过涡流环2左右两段设置的径向贯通槽Ⅰ7、径向贯通槽Ⅱ6槽两者之间的角度偏差,使两端的扭矩波动周期对称且绝对值相等、符号相反,从而大大抑制了永磁涡流联轴器的扭矩波动。
实施例3
从图5可知,本发明开槽筒式永磁涡流联轴器:径向贯通槽Ⅰ7的宽度小于相邻两个径向贯通槽Ⅱ6之间的槽间距;径向贯通槽Ⅱ6的宽度小于相邻两个径向贯通槽Ⅰ7之间的槽间距。
此种结构的优点是在抑制永磁涡流联轴器的扭矩波动时最大程度地提高了扭矩。
实施例4
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器:外背铁环1内孔的左段和右段均设置有安装浅槽11,左段的安装浅槽11位置与径向贯通槽Ⅰ7的位置相对应、右段的安装浅槽11位置与径向贯通槽Ⅱ6的位置相对应;导磁填充块8镶嵌在安装浅槽11和径向贯通槽Ⅰ7、径向贯通槽Ⅱ6内,导磁填充块8的内端面略低于涡流环2的内环面。
为了使导磁填充块8更好地与外背铁环1连接,导磁填充块8的外端面插在外背铁环1的安装浅槽11内,两者过盈配合。这样在联轴器旋转过程中,导磁填充块8稳定地位于外背铁环1、涡流环2上,防止因导磁填充块8晃动而产生扭矩的波动。
实施例5
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器:径向贯通槽Ⅰ7和径向贯通槽Ⅱ6的形状均为扇环形,所有槽的形状、尺寸相同;导磁填充块8的形状为扇环形,所有导磁填充块8的形状、尺寸相同。
径向贯通槽Ⅰ7、径向贯通槽Ⅱ6和导磁填充块8三者设计为扇环形,使导磁填充块8与径向贯通槽Ⅰ7、径向贯通槽Ⅱ6连接紧密不易松动。
实施例6
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器:从动端装配体包括保持架4、内背铁环5、多个永磁体磁块3;保持架4、内背铁环5同轴设置,保持架4套在内背铁环5外且过盈配合;保持架4左段的外表面上沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅳ10,保持架4右段的外表面上沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅲ9,永磁体磁块3镶嵌在径向贯通槽Ⅳ10和径向贯通槽Ⅲ19内。
本发明永磁涡流联轴器通过在从动端装配体的左右两段设置永磁体磁块3,与主动端装配体两端的导磁填充块8相对应,通过两者的相对运动在导体转子上产生感应涡流,提高了扭矩。
实施例7
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器:径向贯通槽Ⅳ10的个数与径向贯通槽Ⅲ9的个数相等且两者平齐设置;保持架4左段每一个径向贯通槽Ⅳ10的中心线与保持架4右段每一个径向贯通槽Ⅲ9的中心线平齐。
实施例8
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器:径向贯通槽Ⅳ10和径向贯通槽Ⅲ9的形状均为扇环形,所有槽的形状、尺寸相同;永磁体磁块3的形状为扇环形,所有永磁体磁块3的形状、尺寸相同。
径向贯通槽Ⅳ10、径向贯通槽Ⅲ9和永磁体磁块3三者设计为扇环形,使永磁体磁块3与径向贯通槽Ⅳ10、径向贯通槽Ⅲ9连接紧密不易松动。
实施例9
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器:永磁体磁块3径向充磁且充磁方向相同,相邻永磁体磁块3的磁极极性相反。
相邻永磁体磁块3的磁极极性相反,使某一个磁极产生的磁通线能返回到同一磁圈的相邻磁极。
实施例10
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器:涡流环2为导电材料,优选为纯铜;外背铁环1和导磁填充块8为导磁材料,优选为纯铁;永磁体磁块3优先选用钕磁铁;保持架4材料优先选用铝。
其中,涡流环2与外背铁环1的轴向长度相等,端面保持一致;保持架4和内背铁环5的轴向长度相等,端面保持一致。
本发明开槽筒式永磁涡流联轴器的优点是:一、涡流环左右两段各开有一圈径向贯通槽,槽内填充与外背铁环同材料的高导磁材料,开槽空间所在的磁路磁阻与未开槽时相同路径的磁路磁阻相比要小,这样在永磁体性能基本不变的情况下,根据磁路欧姆定律可知开槽后所对应的磁路磁通量会变大,在转差率一定的条件下,气隙磁感应强度就会增加,从而使传递的扭矩增大;加之左右两段产生同向扭矩,大大提升了永磁涡流联轴器的传扭能力;二、涡流环左右两段开的径向贯通槽个数相等且两者之间交错设置错开一定角度,其左段任一个贯通槽Ⅰ的中心线与右段相邻两个贯通槽Ⅱ之间的槽间距的中心线平齐,其右段任一个贯通槽Ⅱ的中心线与左段相邻两个贯通槽Ⅰ之间的槽间距的中心线平齐,保持架上与涡流环左右两段贯通槽对应设置有多个永磁体磁块,左右磁圈完全对称保证涡流环面对的是同一个环境,使得左侧涡流环产生的扭矩波峰或波谷与右侧涡流环产生的扭矩波谷或波峰在同一个相位达到,即左右两个扭矩波动是周期对称且绝对值相等、符号相反,从而使整体扭矩值趋于平均,抑制了扭矩波动。
Claims (10)
1.一种抑制扭矩波动的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:它包括主动端装配体、从动端装配体,主动端装配体套在从动端装配体外且两者同轴设置,两者存在一定的间隙,该间隙优选为单边5-6mm;主动端装配体包括外背铁环(1)、涡流环(2)、多个导磁填充块(8);外背铁环(1)、涡流环(2)同轴设置,外背铁环(1)套在涡流环(2)外且过盈配合;涡流环(2)的左段沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅰ(7),涡流环2的右段沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅱ(6);径向贯通槽Ⅰ(7)的个数与径向贯通槽Ⅱ(6)的个数相等且两者交错设置;导磁填充块(8)内嵌在径向贯通槽内;从动端装配体与径向贯通槽Ⅰ(7)、径向贯通槽Ⅱ(6)对应的位置上设置有左右两段永磁体。
2.根据权利要求1所述的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:涡流环(2)左段任一个径向贯通槽Ⅰ(7)的中心线与涡流环(2)右段相应的相邻两个径向贯通槽Ⅱ(6)之间的槽间距的中心线重合,涡流环(2)右段任一个径向贯通槽Ⅱ(6)的中心线与涡流环(2)左段相应的相邻两个径向贯通槽Ⅰ(7)之间的槽间距的中心线重合。
3.根据权利要求2所述的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:径向贯通槽Ⅰ(7)的宽度小于相邻两个径向贯通槽Ⅱ(6)之间的槽间距;径向贯通槽Ⅱ(6)的宽度小于相邻两个径向贯通槽Ⅰ(7)之间的槽间距。
4.根据权利要求2所述的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:外背铁环(1)内孔的左段和右段均设置有安装浅槽(11),左段的安装浅槽(11)位置与径向贯通槽Ⅰ(7)的位置相对应、右段的安装浅槽(11)位置与径向贯通槽Ⅱ(6)的位置相对应;导磁填充块(8)镶嵌在安装浅槽(11)和径向贯通槽Ⅰ(7)、径向贯通槽Ⅱ(6)内,导磁填充块(8)的内端面略低于涡流环(2)的内环面。
5.根据权利要求1所述的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:径向贯通槽Ⅰ(7)和径向贯通槽Ⅱ(6)的形状均为扇环形,所有槽的形状、尺寸相同;导磁填充块(8)的形状为扇环形,所有导磁填充块(8)的形状、尺寸相同。
6.根据权利要求1所述的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:从动端装配体包括保持架(4)、内背铁环(5)、多个永磁体磁块(3);保持架(4)、内背铁环(5)同轴设置,保持架(4)套在内背铁环(5)外且过盈配合;保持架(4)左段的外表面上沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅳ(10),保持架(4)右段的外表面上沿周向设置有均布的径向贯通槽Ⅲ(9),永磁体磁块(3)镶嵌在径向贯通槽Ⅳ(10)和径向贯通槽Ⅲ(19)内。
7.根据权利要求6所述的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:径向贯通槽Ⅳ(10)的个数与径向贯通槽Ⅲ(9)的个数相等且两者平齐设置;保持架(4)左段每一个径向贯通槽Ⅳ(10)的中心线与保持架(4)右段每一个径向贯通槽Ⅲ9的中心线平齐。
8.根据权利要求6所述的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:径向贯通槽Ⅳ(10)和径向贯通槽Ⅲ(9)的形状均为扇环形,所有槽的形状、尺寸相同;永磁体磁块(3)的形状为扇环形,所有永磁体磁块(3)的形状、尺寸相同。
9.根据权利要求6所述的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:永磁体磁块(3)径向充磁且充磁方向相同,相邻永磁体磁块3的磁极极性相反。
10.根据权利要求9所述的开槽筒式永磁涡流联轴器,其特征是:涡流环(2)为导电材料,优选为纯铜;外背铁环(1)和导磁填充块(8)为导磁材料,优选为纯铁;永磁体磁块(3)优先选用钕磁铁;保持架(4)材料优先选用铝。
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