CN208078859U - 一种球面副万向及双万向永磁联轴器 - Google Patents

Abstract

一种球面副万向及双万向永磁联轴器，包括外转子、内转子、球面副定位元件；外转子和内转子均为球面结构，均包括呈球面形的转子载体和法兰轴套，外转子载体内球面设置有外转子永磁磁钢，内转子载体外球面设置有内转子永磁磁钢，外转子永磁磁钢、内转子永磁磁钢也均为球面形，外转子、内转子及球面副定位元件具有共同的几何回转中心，保证外转子、内转子相对转动时最大限度地减少干涉，外转子与内转子可绕空间坐标系的X、Y、Z轴作独立转动。本公开的内外转子间具有球面运动副，保证了两永磁转子的气隙均匀，传递力矩可靠；本公开的永磁联轴器允许的角向安装误差大，隔振减振效果明显，弹性缓冲好，工作过程中抗冲击能力强，安装方便，可靠性高。

Description

一种球面副万向及双万向永磁联轴器

技术领域

本公开涉及机械传动领域，具体地，涉及一种球面副万向及双万向永磁联轴器。

背景技术

目前，永磁联轴器因具有非接触传递扭矩与转速等一系列优势已被广泛应用。现有的永磁联轴器主要有筒式与盘式两种结构类型，其中，筒式永磁联轴器靠径向磁耦合实现动力传递，盘式永磁联轴器靠轴向磁耦合实现动力传递。

现有的筒式永磁联轴器或盘式永磁联轴器相比于传统联轴器而言，其容许安装角度误差较大，虽然此角度误差容许值一般可达到3°～5°，但对于一些远距离、大角度转速与扭矩传递需求，无论筒式或盘式永磁联轴器均不能满足实际工况需求。

中国实用新型专利(授权公告号：CN201310602Y)公开了一种半球面磁力变速器，其包括变速箱和变速机构，变速机构传动连接动力输入、输出轴，所述变速机构为一对相互通过强力磁块异极磁力吸合传动的半球面体；强力磁块固连在两个半球面体上，相邻之间的磁极相反，相互通过磁力吸合传动连接，所述两个半球面体的传动轴分别穿过设置在变速箱的支撑件通过万向联轴器与轴联接。其通过两个半球面之间以磁力吸合非接触传动变速，具有运行平稳，无机械摩擦的技术效果。但是此结构无法实现远距离与大角度的转速与据矩传递需求，且结构复杂、构件数量较多。

中国发明专利(授权公告号：CN104167899A)公开了一种永磁涡流柔性球面联轴器，包括输入轴、输出轴、导体和永磁体。导体通过导体盘座与输入轴相连，永磁体通过磁盘座与输出轴相连，导体与永磁体之间设有气隙，所述磁盘座或导体盘座上设有风扇，所述永磁体上设有通风孔。此永磁涡流柔性球面联轴器存在温升严重，散热差的问题，需借助风扇冷却，传递效率低。所述导体与永磁体之间存在气隙，所述导体一般为非铁磁性材料(如黄铜、铝等)，其与永磁体并无接触，因此实际两者并不构成球面运动副，且两者之间不存在定位元件，无法保证气隙的均匀性，也无法保证异步传递力矩的稳定性。针对目前永磁联轴器不能满足远距离、大角度传递转速与扭矩的使用工况，迫切需要一种能够容许大安装角度误差、无温升、传递效率高、隔振减振效果好、成本低、传递力矩稳定性好且易于推广的万向永磁联轴器。

实用新型内容

本公开的目的是为克服现有技术中高速联轴器对中要求高、振动大、效率低、结构复杂且安全可靠性低的问题，提供一种球面副万向及双万向永磁联轴器。

本公开的一方面提供一种球面副万向永磁联轴器，包括外转子、内转子、球面副定位元件；所述外转子和内转子均为球面结构。

其中，所述外转子包括呈球面形的外转子载体和外转子法兰轴套，所述呈球面形的外转子载体内球面设置有外转子磁钢。

其中，所述外转子磁钢为球面形；所述内转子也包括呈球面形的内转子载体和内转子法兰轴套，所述呈球面形的内转子载体外球面设置有内转子磁钢。

其中，所述内转子磁钢也为球面形。

所述外转子与所述内转子之间通过球面副定位元件进行定位。

所述外转子、内转子及球面副定位元件具有共同的几何回转中心，所述外转子与所述内转子可绕空间坐标系的X、Y、Z轴作独立转动。

优选地，所述外转子载体的外球面与外转子法兰轴套连接，所述外转子法兰轴套与输入轴刚性连接，所述内转子载体的外球面与内转子法兰轴套连接，所述内转子法兰轴套与输出轴刚性连接；反之亦可。

优选地，所述球面副定位元件刚性连接于内转子内部。

优选地，所述球面副定位元件为球面副定位杆，所述球面副定位杆的一端刚性连接于内转子内部，所述球面副定位杆的另一端部表面为球面，与外转子载体内球面形成球面运动副。

优选地，所述外转子内球面还设置有供球面副定位杆的球面端部滑移的限位凹槽。

优选地，所述外转子磁钢和所述内转子磁钢分别由多块球面形磁钢拼接而成并构成球面磁耦合。

本公开的另一方面提供一种球面副双万向永磁联轴器，将两个如前述任一项所述的球面副万向永磁联轴器串联联接，其中，两个所述的球面副万向永磁联轴器的内转子载体间刚性连接一共同的传动轴。

通过上述技术方案，本公开具有如下的技术效果：

1、本公开的外转子与内转子之间具有球面运动副，保证了两永磁转子磁耦合的气隙均匀，传递力矩可靠。

2、本公开的外转子与内转子具有共同的几何回转中心，且两者可绕空间坐标系X、Y、Z轴作独立转动，保证了大角度误差的安装。

3、本公开设置有球面副定位元件，其与外转子、内转子具有共同的几何回转中心，保证外转子、内转子相对转动时最大限度地减少干涉，便于实现大角度误差的安装。

4、本公开的球面副万向永磁联轴器隔振减振效果明显，弹性缓冲好，无温升，传递效率高，工作过程中抗冲击能力强，安装方便，可靠性高。

5、本公开的球面副永磁联轴器可作为一种永磁球关节使用，实现在一定角度范围内的转动。

6、本公开可将两个该球面副永磁联轴器进行串联，可组成球面副双万向永磁联轴器，具有更大的容许角度安装误差。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开的一种优选实施例的球面副万向永磁联轴器结构示意图；

图2是本公开的一种优选实施例的球面副万向永磁联轴器在一种使用状态下的示意图；

图3是本公开的一种球面副双万向永磁联轴器的结构示意图一。

图4是本公开的一种球面副双万向永磁联轴器的结构示意图二。

附图标记说明

1 外转子法兰轴套

2 球面副定位元件

3 外转子载体

4 外转子磁钢

5 内转子磁钢

6 内转子载体

7 内转子法兰轴套

8 限位凹槽

R1 内转子磁钢的外表面半径

R2 外转子磁钢的内表面半径

R3 限位凹槽的半径

R4 球面副定位杆的回转半径

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“左、右”通常是指如图1所示的沿轴向方向的左侧和右侧，使用的方位词如“外”通常是指如图1所示的沿轴向远离磁耦合面的方向，使用的方位词如“内”通常是指如图1所示的沿轴向接近磁耦合面的方向。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的限定词如“第一、第二”等只表述将相对描述对象进行区分，而并非意指相互之间具有任何程度上地优劣比较关系。

作为本公开的一种优选实施例，一种球面副万向永磁联轴器，该球面副万向永磁联轴器主要包括外永磁转子、内永磁转子、球面副定位元件等。

如图1所示，外永磁转子与联轴器左侧的外转子法兰轴套1刚性连接，包括外转子载体3、外转子磁钢4等，其中外转子法兰轴套1具体与外转子载体3刚性联接；外转子载体3为球面形，其内球面安装有外转子磁钢4，该外转子磁钢4为与外转子载体3的内球面适配的球面形。

内永磁转子与联轴器右侧的内转子法兰轴套7刚性连接，包括内转子载体6、内转子磁钢5等，其中内转子法兰轴套7与内转子载体6刚性联接；内转子载体6为球面形，其外球面安装有内转子磁钢5，该内转子磁钢5为与内转子载体6的外球面相适配的球面形。

其中，外转子载体3的外球面与外转子法兰轴套1连接，所述外转子法兰轴套1与输入轴刚性连接，所述内转子载体6的外球面与内转子法兰轴套 7连接，所述内转子法兰轴套7与输出轴刚性连接。在另外的实施例中，反之亦可。

在本实施例中，外转子磁钢4和内转子磁钢5分别由三块小型球面形永磁磁钢拼接制成。作为可选的实施例，外转子磁钢4和内转子磁钢5也可以采用整块永磁磁钢。外转子磁钢4和内转子磁钢5构成球面磁耦合。

该球面副万向永磁联轴器还包括球面副定位元件2，球面副定位元件可以是球面副定位杆，其安装于内转子载体6内部，其一端刚性连接于内转子载体6内部，其另一端部为球面形，与外转子载体3内球面形成球面运动副。

进一步地，在外转子载体的内球面还可以设置有供球面副定位杆的球面端部滑移的限位凹槽8。

其中，R1为内转子磁钢的外表面半径，R2为外转子磁钢的内表面半径， R3为限位凹槽8的半径，R4为球面副定位杆的回转半径。上述各半径间的关系为R4＝R3>R2>R1。

在本公开中，要求外永磁转子、内永磁转子及球面副定位元件具有共同的几何回转中心，保证前两者相对转动时最大限度地减少干涉，便于实现大角度误差的安装。

在本公开中，外永磁转子与内永磁转子之间形成球面运动副，保证了外永磁转子与内永磁转子磁钢耦合的气隙均匀，不会导致偏心吸附而难以分离；同时球面运动副中的外永磁转子与内永磁转子可绕空间坐标系的X、Y、 Z轴作独立转动，即具备X、Y、Z轴三个方向的转动自由度，如图1、2所示。

如图3、4所示，本公开可将如前所述的两个该球面副永磁联轴器进行串联，从而组成球面副双万向永磁联轴器，其中，两个所述的球面副永磁联轴器的内转子载体间刚性连接一共同的传动轴，具有更大的容许角度安装误差。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (7)

1.一种球面副万向永磁联轴器，其特征在于：包括外转子、内转子、球面副定位元件；外转子和内转子均为球面结构，其中，外转子包括呈球面形的外转子载体和外转子法兰轴套，呈球面形的外转子载体内球面设置有外转子永磁磁钢，相应地，外转子永磁磁钢为球面形；内转子也包括呈球面形的内转子载体和内转子法兰轴套，呈球面形的内转子载体外球面设置有内转子永磁磁钢，相应地，内转子永磁磁钢也为球面形；外转子与内转子之间通过球面副定位元件进行定位；外转子、内转子及球面副定位元件具有共同的几何回转中心，外转子与内转子可绕空间坐标系的X、Y、Z轴作独立转动，球面副定位元件为球面副定位杆。

2.如权利要求1所述的一种球面副万向永磁联轴器，其特征在于：外转子载体的外球面与外转子法兰轴套连接，外转子法兰轴套与输入轴刚性连接，内转子载体的外球面与内转子法兰轴套连接，内转子法兰轴套与输出轴刚性连接；反之亦可。

3.如权利要求2所述的一种球面副万向永磁联轴器，其特征在于：球面副定位元件刚性连接于内转子内部。

4.如权利要求3所述的一种球面副万向永磁联轴器，其特征在于：球面副定位杆的一端刚性连接于内转子内部，球面副定位杆的另一端部表面为球面，与外转子载体内球面形成球面运动副。

5.如权利要求4所述的一种球面副万向永磁联轴器，其特征在于：外转子内球面还设置有供球面副定位杆的球面端部滑移的限位凹槽。

6.如权利要求5所述的一种球面副万向永磁联轴器，其特征在于：外转子永磁磁钢和内转子永磁磁钢分别由多块球面形永磁磁钢拼接而成并构成球面磁耦合。

7.一种球面副双万向永磁联轴器，其特征在于：将两个如权利要求1‐6之任一项所述的球面副万向永磁联轴器串联联接，其中，两个所述的球面副万向永磁联轴器的内转子载体间刚性连接一共同的传动轴。