CN207830501U - 一种永磁丝杠 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及永磁传动技术领域，尤其涉及一种永磁丝杠,包括磁丝杠和匹配设置在磁丝杠上的磁螺母，所述的磁丝杠和磁螺母同轴设置，所述的磁丝杠和磁螺母之间设置有径向间隙，所述的磁丝杠包括丝杠圆筒、丝杠圆筒的外圆周壁上轴向相间缠绕的永磁体一和磁体二。所述的磁螺母包括螺母圆筒、螺母圆筒的内圆周壁上轴向相间缠绕的永磁体三和磁体四。本实用新型可减小磁极的加工制造难度，降低磁极生产成本，提高磁极制造精度，并且拼接组装简单方便，可减少拼接组装时间，提高拼接精度和拼接机械强度。

Description

一种永磁丝杠

技术领域

本实用新型涉及永磁传动技术领域，尤其涉及一种永磁丝杠。

背景技术

永磁丝杠通过将机械式丝杠和螺母之间的接触传动变为丝杠永磁体和螺母永磁体之间的非接触式磁力耦合传动，解决了机械丝杠传动存在的磨损、振动、噪音、润滑等问题，提高了传动可靠性，实现了高效绿色传动。但是，现有的永磁丝杠，其永磁体为螺旋结构，而螺旋永磁体的加工、充磁、装配等均存在很大难度。申请号为201510559344.0的专利《一种输出推力脉动减小的嵌入式磁力丝杠》公开了一种输出推力脉动减小的嵌入式磁力丝杠，将圆弧角均为45度的分段圆弧永磁体和分段圆弧电工铁拼接成螺旋聚磁结构，并表贴在丝杠螺旋电工铁环的内表面和螺母螺旋电工铁环的外表面，一定程度上降低了磁力丝杠的加工难度，但丝杆和螺母的一个导程需要8块圆弧永磁体组合而成，每个磁极的圆心角为45°，磁极块的数量较多，拼接精度和机械强度较低等缺陷仍然存在。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种可减小磁极的加工制造难度，降低磁极生产成本，提高磁极制造精度，并且拼接组装简单方便，可减少拼接组装时间，提高拼接精度和拼接机械强度的永磁丝杠。

为了解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种永磁丝杠，包括磁丝杠和匹配设置在磁丝杠上的磁螺母，所述的磁丝杠和磁螺母同轴设置，所述的磁丝杠和磁螺母之间设置有径向间隙，所述的磁丝杠包括丝杠圆筒、丝杠圆筒的外圆周壁上轴向相间缠绕的永磁体一和磁体二，所述的永磁体一包括至少两个首尾依次相接的半斜环状永磁体一，所述的磁体二包括至少两个首尾依次相接的半斜环状磁体二，所述的磁螺母包括螺母圆筒、螺母圆筒的内圆周壁上轴向相间缠绕的永磁体三和磁体四，所述的永磁体三包括至少两个首尾依次相接的半斜环状永磁体三，所述的磁体四包括至少两个首尾依次相接的半斜环状磁体四，相邻的两个半斜环状永磁体一、相邻的两个半斜环状磁体二、相邻的两个半斜环状永磁体三、相邻的两个半斜环状磁体四的相接的端面之间均没有环向间隙和轴向错位，其轴向投影均为一个封闭的圆环，所述的半斜环状永磁体一和半斜环状磁体二的尺寸和形状相同，所述的半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四的尺寸和形状相同，与圆管轴线既不平行也不垂直的两个平行的斜切面切割圆管时，位于两个平行的斜切面之间的圆管为斜环，斜切面与圆管横截面之间的夹角称为斜切角，过斜环轴线和斜环最高点的平面切割斜环，可得到左侧半斜环和右侧半斜环，所述的半斜环状永磁体一、半斜环状磁体二、半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四的轴向宽度和斜切角相等，所述的半斜环状永磁体一、半斜环状磁体二、半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四均为左侧半斜环或者右侧半斜环。

相邻的半斜环状永磁体一和半斜环状磁体二之间具有轴向间隙，相邻的半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四之间具有轴向间隙，相邻的半斜环状永磁体一和半斜环状磁体二之间的轴向间隙与相邻的半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四之间的轴向间隙相等。

所述的磁体二和磁体四均为软磁体，所述的永磁体一和永磁体三均为径向充磁且充磁方向相反。

所述的磁体二和磁体四均为永磁体，所述的永磁体一和磁体二均为径向充磁且充磁方向相反，永磁体三和磁体四均为径向充磁且充磁方向相反。

所述的永磁体一和磁体二的内表面紧密贴合或者嵌入在丝杠圆筒的外圆周壁上，所述的永磁体三和磁体四的外表面紧密贴合或者嵌入在螺母圆筒的内圆周壁上。

所述的半斜环状永磁体一、半斜环状磁体二、半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四的轴截面为平行四边形。

本实用新型的增益效果是：

1、本实用新型的半斜环状永磁体一、半斜环状磁体二、半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四的形状简单，可通过常规工艺获得，可减小磁极的加工制造难度，降低磁极生产成本，提高磁极制造精度。

2、与公知的磁阻式永磁体组合结构相比，本实用新型提出的基于半斜环状永磁体和半斜环状磁体的磁极组合结构，永磁体块和永磁凸齿块的使用量最少（一个导程只需2块），拼接组装简单方便，可减少拼接组装时间，提高拼接精度和拼接机械强度。

3、本实用新型相邻的半斜环状永磁体一和半斜环状磁体二之间具有轴向间隙，相邻的半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四之间具有轴向间隙，大大的提高了永磁丝杠的磁能利用率。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为本实用新型的实施例二和实施例三的结构示意图。

图4为图3的剖视图。

图5为永磁体一的结构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为永磁体三的结构示意图。

图8为图7的俯视图。

图9为本实用新型的斜切角的示意图。

图10本实用新型实施例二和实施例三在丝杠主动螺母从动通过仿真得到的单位体积永磁体产生的推力与极距比K的关系曲线。

图11本实用新型实施例二和实施例三在螺母主动丝杠从动通过仿真得到的单位体积永磁体产生的转矩与极距比K的关系曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11，图中序号：1为丝杠圆筒、2为螺母圆筒、3-1为半斜环状永磁体一、3-2为半斜环状磁体二、4-1为半斜环状永磁体三、 4-2为半斜环状磁体四、5为径向间隙、6为永磁体一、7为磁体二、8为永磁体三、9为磁体四、10为圆管、11为斜切面、12为斜环和d为轴向间距。

实施例一：参见图1、图2、图5、图6、图7、图8和图9，一种永磁丝杠，包括磁丝杠和匹配设置在磁丝杠上的磁螺母，所述的磁丝杠和磁螺母同轴设置，所述的磁丝杠和磁螺母之间设置有径向间隙5，所述的磁丝杠包括丝杠圆筒1、丝杠圆筒1的外圆周壁上轴向相间缠绕的永磁体一6和磁体二7，所述的永磁体一6包括至少两个首尾依次相接的半斜环状永磁体一3-1，所述的磁体二7包括至少两个首尾依次相接的半斜环状磁体二3-2，所述的磁螺母包括螺母圆筒2、螺母圆筒2的内圆周壁上轴向相间缠绕的永磁体三8和磁体四9，所述的永磁体三8包括至少两个首尾依次相接的半斜环状永磁体三4-1，所述的磁体四9包括至少两个首尾依次相接的半斜环状磁体四4-2，相邻的两个半斜环状永磁体一3-1、相邻的两个半斜环状磁体二3-2、相邻的两个半斜环状永磁体三4-1、相邻的两个半斜环状磁体四4-2的相接的端面之间均没有环向间隙和轴向错位，其轴向投影均为一个封闭的圆环。

所述的磁体二7和磁体四9均为永磁体，所述的永磁体一6和磁体二7均为径向充磁且充磁方向相反，永磁体三8和磁体四9均为径向充磁且充磁方向相反。

所述的半斜环状永磁体一3-1和半斜环状磁体二3-2的尺寸和形状相同，所述的半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2的尺寸和形状相同，与圆管10轴线既不平行也不垂直的两个平行的斜切面11切割圆管10时，位于两个平行的斜切面之11间的圆管为斜环12，斜切面11与圆管10横截面之间的夹角称为斜切角θ，过斜环轴线和斜环最高点的平面切割斜环，可得到左侧半斜环和右侧半斜环，所述的半斜环状永磁体一3-1、半斜环状磁体二3-2、半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2的轴向宽度和斜切角θ相等，所述的半斜环状永磁体一3-1、半斜环状磁体二3-2、半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2均为左侧半斜环或者右侧半斜环。

所述的永磁体一6和磁体二7的内表面紧密贴合或者嵌入在丝杠圆筒1的外圆周壁上，所述的永磁体三8和磁体四9的外表面紧密贴合或者嵌入在螺母圆筒2的内圆周壁上。

所述的半斜环状永磁体一3-1、半斜环状磁体二3-2、半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2的轴截面为平行四边形。

为主动件时，磁螺母为从动件时，磁丝杠从平衡位置开始，磁丝杠旋转一定角度的时候，磁丝杠上的磁体和磁螺母上的磁体发生一定的轴向错位，磁丝杠上的磁体和磁螺母上的磁体之间的耦合磁力将产生轴向分力，螺母在轴向分力的作用下做直线运动，其运动方向是向着消除轴向错位的方向。

本实用新型的半斜环状永磁体一3-1、半斜环状磁体二3-2、半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2的形状简单，可通过常规工艺获得，可减小磁极的加工制造难度，降低磁极生产成本，提高磁极制造精度；本实用新型提出的基于半斜环状永磁体和半斜环状磁体的磁极组合结构，永磁体块和永磁凸齿块的使用量最少（一个导程只需2块），拼接组装简单方便，可减少拼接组装时间，提高拼接精度和拼接机械强度。

实施例二：参见图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11，本实施例的结构与实施例一的结构大部分相同，不同之处为相邻的半斜环状永磁体一3-1和半斜环状磁体二3-2之间具有轴向间隙，相邻的半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2之间具有轴向间隙，相邻的半斜环状永磁体一3-1和半斜环状磁体二3-2之间的轴向间隙与相邻的半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2之间的轴向间隙相等。

永磁体与相邻的半斜环状磁体对应点之间的轴向距离称为节距，轴向相邻半斜环状永磁体与半斜环状磁体之间的轴向间距与节距之比K称为极距比，K为横坐标，对应于K的最大推力（丝杠主动螺母从动）或最大转矩（螺母主动丝杠从动）与永磁体工作体积之比为纵坐标，所谓永磁体工作体积是指螺母圆筒所包围的空间内永磁体的总体积；通过有限元仿真求解得到图10和图11，由图10和图11可以看出，在K=0.3时，单位体积永磁体产生的推力和转矩最大，即磁能利用率最高。

本实用新型相邻的半斜环状永磁体一3-1和半斜环状磁体二3-2之间的轴向间隙，相邻的半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2之间的轴向间隙，大大的提高了永磁丝杠的磁能利用率。

实施例三：参见图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11，本实施例的结构与实施例二的结构大部分相同，不同之处为所述的磁体二和磁体四均为软磁体，所述的永磁体一和永磁体三均为径向充磁且充磁方向相反。

本实用新型本实用新型的半斜环状永磁体一3-1、半斜环状磁体二3-2、半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2的形状简单，可通过常规工艺获得，可减小磁极的加工制造难度，降低磁极生产成本，提高磁极制造精度；相邻的半斜环状永磁体一3-1和半斜环状磁体二3-2之间的轴向间隙，相邻的半斜环状永磁体三4-1和半斜环状磁体四4-2之间的轴向间隙，大大的提高了永磁丝杠的磁能利用率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种永磁丝杠，包括磁丝杠和匹配设置在磁丝杠上的磁螺母，所述的磁丝杠和磁螺母同轴设置，所述的磁丝杠和磁螺母之间设置有径向间隙，其特征在于：所述的磁丝杠包括丝杠圆筒、丝杠圆筒的外圆周壁上轴向相间缠绕的永磁体一和磁体二，所述的永磁体一包括至少两个首尾依次相接的半斜环状永磁体一，所述的磁体二包括至少两个首尾依次相接的半斜环状磁体二，所述的磁螺母包括螺母圆筒、螺母圆筒的内圆周壁上轴向相间缠绕的永磁体三和磁体四，所述的永磁体三包括至少两个首尾依次相接的半斜环状永磁体三，所述的磁体四包括至少两个首尾依次相接的半斜环状磁体四，相邻的两个半斜环状永磁体一、相邻的两个半斜环状磁体二、相邻的两个半斜环状永磁体三、相邻的两个半斜环状磁体四的相接的端面之间均没有环向间隙和轴向错位，其轴向投影均为一个封闭的圆环，所述的半斜环状永磁体一和半斜环状磁体二的尺寸和形状相同，所述的半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四的尺寸和形状相同，与圆管轴线既不平行也不垂直的两个平行的斜切面切割圆管时，位于两个平行的斜切面之间的圆管为斜环，斜切面与圆管横截面之间的夹角称为斜切角，过斜环轴线和斜环最高点的平面切割斜环，可得到左侧半斜环和右侧半斜环，所述的半斜环状永磁体一、半斜环状磁体二、半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四的轴向宽度和斜切角相等，所述的半斜环状永磁体一、半斜环状磁体二、半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四均为左侧半斜环或者右侧半斜环。

2.根据权利要求1所述的一种永磁丝杠，其特征在于：相邻的半斜环状永磁体一和半斜环状磁体二之间具有轴向间隙，相邻的半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四之间具有轴向间隙，相邻的半斜环状永磁体一和半斜环状磁体二之间的轴向间隙与相邻的半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四之间的轴向间隙相等。

3.根据权利要求2所述的一种永磁丝杠，其特征在于：所述的磁体二和磁体四均为软磁体，所述的永磁体一和永磁体三均为径向充磁且充磁方向相反。

4.根据权利要求1所述的一种永磁丝杠，其特征在于：所述的磁体二和磁体四均为永磁体，所述的永磁体一和磁体二均为径向充磁且充磁方向相反，永磁体三和磁体四均为径向充磁且充磁方向相反。

5.根据权利要求1所述的一种永磁丝杠，其特征在于：所述的永磁体一和磁体二的内表面紧密贴合或者嵌入在丝杠圆筒的外圆周壁上，所述的永磁体三和磁体四的外表面紧密贴合或者嵌入在螺母圆筒的内圆周壁上。

6.根据权利要求1所述的一种永磁丝杠，其特征在于：所述的半斜环状永磁体一、半斜环状磁体二、半斜环状永磁体三和半斜环状磁体四的轴截面为平行四边形。