RU2483419C1 - Magnetic reducer - Google Patents

Magnetic reducer Download PDF

Info

Publication number
RU2483419C1
RU2483419C1 RU2012106287/07A RU2012106287A RU2483419C1 RU 2483419 C1 RU2483419 C1 RU 2483419C1 RU 2012106287/07 A RU2012106287/07 A RU 2012106287/07A RU 2012106287 A RU2012106287 A RU 2012106287A RU 2483419 C1 RU2483419 C1 RU 2483419C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
rotor
stator
rotation
ferromagnetic
Prior art date
Application number
RU2012106287/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Юрьевич Афанасьев
Николай Владимирович Давыдов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ"
Priority to RU2012106287/07A priority Critical patent/RU2483419C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2483419C1 publication Critical patent/RU2483419C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: magnetic reducer comprises a stator with a magnetic conductor, having teeth, alternating hollow cylinders of the stator and rotor of slow rotation with ferromagnetic and non-magnetic elements, and a rotor of fast rotation with ferromagnetic and non-magnetic elements. At the same time, according to the invention, the magnetic reducer comprises a fixed inductor of magnetic field, arranged outside the tooth-slot area, and the number of ferromagnetic elements of the rotor of fast rotation is equal to the difference of the number of ferromagnetic elements of hollow cylinders of the stator and rotor of slow rotation. Due to availability of non-magnetic rings in the reducer, which connect hollow cylinders of the stator with the magnetic conductor of the stator, and a sealing disc, the reducer is made with tight separation of fast and slow rotation rotors cavities and as capable of torque transfer to a tight volume, and manufacturer of a fast rotation rotor in the form of a hollow cylinder made it possible to improve dynamic characteristics.EFFECT: development of a reducer with tight separation of cavities of fast and slow rotation rotors, in which there is possibility to transfer torque into a tight volume, improved dynamic characteristics of a contactless magnetic reducer.2 dwg

Description

Изобретение относится к электромагнитным механизмам, а конкретно к бесконтактным магнитным редукторам, и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы при ударных нагрузках.The invention relates to electromagnetic mechanisms, and in particular to non-contact magnetic gears, and can be used as a transmission device in mechanical systems with a long service life under shock loads.

Известен магнитный редуктор, имеющий ротор быстрого вращения с постоянным магнитом, ротор медленного вращения в виде полого цилиндра и статор с магнитопроводом и с зубцами на его внутренней поверхности (авт. свид. №280142, Н02К 51/00, опубл. 26.08.1970. Бюл. №27) - [1].Known magnetic gearbox having a rotor of fast rotation with a permanent magnet, a rotor of slow rotation in the form of a hollow cylinder and a stator with a magnetic circuit and with teeth on its inner surface (ed. Certificate. No. 280142, Н02К 51/00, publ. 08.26.1970. Bull . No. 27) - [1].

Его недостатком является сравнительно малый передаваемый момент.Its disadvantage is the relatively small transmitted moment.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является магнитный редуктор, имеющий ротор быстрого вращения, ротор медленного вращения в виде полого цилиндра и статор с магнитопроводом и с зубцами на его внутренней поверхности, полые цилиндры, поочередно механически связанные с ротором медленного вращения и со статором, ротор быстрого вращения содержит постоянные магниты, намагниченные тангенциально и встречно, и клинообразные полюсные наконечники, полые цилиндры имеют чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы, параллельные оси вращения, угловые размеры всех зубцов и ферромагнитных элементов полых цилиндров одинаковые, магнитные элементы полых цилиндров, связанных со статором, имеют угловое положение, совпадающее с угловым положением зубцов магнитопровода статора, причем количество ферромагнитных элементов полых цилиндров, связанных со статором и с ротором медленного вращения, отличается в пределах одного полюсного деления на единицу (патент №2369955, H02К 51/00, опубл. 10.10.2009. Бюл. №28) - [2].The closest to the proposed invention in terms of technical nature and the effect achieved is a magnetic gearbox having a fast rotation rotor, a slow rotation rotor in the form of a hollow cylinder and a stator with a magnetic circuit and with teeth on its inner surface, hollow cylinders mechanically connected in turn to the slow rotation rotor and with a stator, the rotor of rapid rotation contains permanent magnets magnetized tangentially and counterclockwise, and wedge-shaped pole pieces, hollow cylinders have alternating ferro magnetic and non-magnetic elements parallel to the axis of rotation, the angular dimensions of all the teeth and ferromagnetic elements of the hollow cylinders are the same, the magnetic elements of the hollow cylinders associated with the stator have an angular position coinciding with the angular position of the teeth of the stator magnetic circuit, and the number of ferromagnetic elements of the hollow cylinders associated with a stator and with a rotor of slow rotation, differs within one pole division per unit (patent No. 2369955, H02K 51/00, publ. 10/10/2009. Bull. No. 28) - [2].

Его недостатком является отсутствие возможности герметичного разделения полостей роторов быстрого и медленного вращения, что не позволяет передавать момент в герметичный объем.Its disadvantage is the lack of the ability to tightly separate the cavities of the rotors of fast and slow rotation, which does not allow to transmit the moment into the sealed volume.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в создании редуктора с герметичным разделением полостей роторов быстрого и медленного вращения с возможностью передачи момента в герметичный объем, а также в улучшении динамических характеристик.The technical result to which the claimed invention is directed is to create a gearbox with hermetic separation of the cavities of rotors of fast and slow rotation with the possibility of transmitting torque to a sealed volume, as well as to improve dynamic characteristics.

Технический результат достигается тем, что в магнитный редуктор, содержащий статор с магнитопроводом, имеющим зубцы, чередующиеся полые цилиндры статора и ротора медленного вращения с ферромагнитными и немагнитными элементами и ротор быстрого вращения с ферромагнитными и немагнитными элементами введен неподвижный индуктор магнитного поля снаружи зубцово-пазовой зоны, а количество ферромагнитных элементов ротора быстрого вращения равно разности числа ферромагнитных элементов полых цилиндров статора и ротора медленного вращения.The technical result is achieved by the fact that in the magnetic gearbox containing a stator with a magnetic circuit having teeth, alternating hollow cylinders of the stator and the slow rotor with ferromagnetic and non-magnetic elements and a fast rotor with ferromagnetic and non-magnetic elements, a stationary magnetic field inductor is introduced outside the tooth-groove zone and the number of ferromagnetic elements of the rotor of fast rotation is equal to the difference in the number of ferromagnetic elements of the hollow cylinders of the stator and the rotor of slow rotation.

Сущность заявленного изобретения поясняется на Фиг.1-2, где:The essence of the claimed invention is illustrated in Fig.1-2, where:

Фиг.1 - поперечное сечение магнитного редуктора;Figure 1 is a cross section of a magnetic gear;

Фиг.2 - продольное сечение магнитного редуктора (А-А).Figure 2 is a longitudinal section of a magnetic gearbox (AA).

Здесь: 1 - корпус, 2 - магнитопровод статора, 3 - полюс, 4 - обмотка, 5 - полый цилиндр ротора медленного вращения, 6 - полый цилиндр статора, 7 - полый цилиндр ротора быстрого вращения, 8 - внутренний магнитопровод статора, 9 - диск герметизации, 10-11 - немагнитные кольца статора, 12 - немагнитный диск быстрого вращения, 13 - немагнитный диск медленного вращения, 14 - вал медленного вращения, 15 - вал быстрого вращения.Here: 1 - housing, 2 - stator magnetic circuit, 3 - pole, 4 - winding, 5 - hollow cylinder of the slow rotation rotor, 6 - hollow cylinder of the stator, 7 - hollow cylinder of the fast rotation rotor, 8 - internal stator magnetic circuit, 9 - disk sealing, 10-11 - non-magnetic stator rings, 12 - non-magnetic disk of fast rotation, 13 - non-magnetic disk of slow rotation, 14 - shaft of slow rotation, 15 - shaft of fast rotation.

Статор имеет кольцевой шихтованный магнитопровод 2 с равномерно расположенными полюсами 3 (фиг.1), обращенными к рабочему зазору и имеющими малые зубцы, и крепится к корпусу 1, с которым механически связан немагнитным кольцом 10 полый цилиндр 6 статора, имеющий чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы. К нему немагнитным кольцом 11 крепится внутренний магнитопровод 8 статора с диском 9 герметизации.The stator has an annular lined magnetic core 2 with evenly spaced poles 3 (Fig. 1), facing the working gap and having small teeth, and is attached to the housing 1, with which the hollow cylinder 6 of the stator mechanically connected with the non-magnetic ring 10 has alternating ferromagnetic and non-magnetic elements . An internal magnetic circuit 8 of the stator with a sealing disk 9 is attached to it by a non-magnetic ring 11.

Ротор медленного вращения представляет собой полый цилиндр 5, механически связанный с валом 14 медленного вращения немагнитным диском 13 (фиг.2) и имеющий чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы.The slow rotation rotor is a hollow cylinder 5, mechanically connected to the slow rotation shaft 14 by a non-magnetic disk 13 (FIG. 2) and having alternating ferromagnetic and non-magnetic elements.

Ротор быстрого вращения представляет собой полый цилиндр 7, механически связанный с валом 15 быстрого вращения немагнитным диском 12 и имеющий чередующиеся ферромагнитные и немагнитные элементы.The rotor of rapid rotation is a hollow cylinder 7, mechanically connected to the shaft 15 of the rapid rotation of the non-magnetic disk 12 and having alternating ferromagnetic and non-magnetic elements.

Индуктор, создающий магнитное поле, может быть выполнен в виде полюсов с обмотками, по которым протекает постоянный ток, или в виде постоянных магнитов. В обоих случаях индуктор неподвижен.The inductor that creates the magnetic field can be made in the form of poles with windings through which direct current flows, or in the form of permanent magnets. In both cases, the inductor is stationary.

Угловые размеры всех зубцов и ферромагнитных элементов полых цилиндров статора и ротора медленного вращения одинаковые. Ферромагнитные элементы полого цилиндра 6, связанного со статором, имеют угловое положение, совпадающее с угловым положением зубцов магнитопровода статора. Количества ферромагнитных элементов полых цилиндров, связанных со статором и с ротором медленного вращения, отличаются в пределах одного полюсного деления на два.The angular dimensions of all the teeth and ferromagnetic elements of the hollow cylinders of the stator and slow rotor are the same. The ferromagnetic elements of the hollow cylinder 6 connected to the stator have an angular position coinciding with the angular position of the teeth of the stator magnetic circuit. The number of ferromagnetic elements of the hollow cylinders associated with the stator and the slow rotor rotor differ within one pole division into two.

Полый цилиндр 7 ротора быстрого вращения имеет по два ферромагнитных элемента на полюсное деление.The hollow cylinder 7 of the rotor of rapid rotation has two ferromagnetic elements per pole division.

Магнитный редуктор работает следующим образом. Полюса 3 с обмотками 4 создают неподвижное магнитное поле. При вращении ротора быстрого вращения ферромагнитные элементы полого цилиндра 7 создают волну магнитной индукции, в зоне максимумов которой ферромагнитные элементы полых цилиндров статора и ротора медленного вращения располагаются напротив друг друга. В результате скорости роторов быстрого и медленного вращения связаны соотношениемMagnetic gear works as follows. Poles 3 with windings 4 create a stationary magnetic field. When the fast rotor rotates, the ferromagnetic elements of the hollow cylinder 7 create a magnetic induction wave, in the maximum zone of which the ferromagnetic elements of the hollow cylinders of the stator and the slow rotor are opposite each other. As a result, the rotor speeds of fast and slow rotation are related by

Figure 00000001
Figure 00000001

где ωм, ωб - скорости роторов малой и большой скоростей вращения; zм, zб - количество ферромагнитных элементов на полых цилиндрах малой и большой скоростей вращения.where ω m , ω b - the speed of the rotors of small and large rotation speeds; z m , z b - the number of ferromagnetic elements on the hollow cylinders of small and large rotation speeds.

Передача момента редуктора является упругой. При увеличении момента нагрузки на валу медленного вращения он отстает на некоторый угол от положения, соответствующего холостому ходу.The torque transmission of the gearbox is elastic. With an increase in the load moment on the shaft of slow rotation, it lags by a certain angle from the position corresponding to idling.

Магнитный редуктор не имеет механических контактов между подвижными частями, он не изнашивается, бесшумен в работе, имеет большой срок службы, определяемый подшипниками, допускает ударные нагрузки, так как связь между валами осуществляется через магнитное поле.The magnetic gearbox does not have mechanical contacts between the moving parts, it does not wear out, is noiseless in operation, has a long service life, determined by bearings, allows shock loads, since the connection between the shafts is through a magnetic field.

Роторы медленного и быстрого вращения представляют собой полые цилиндры с малыми осевыми моментами инерции. В связи с этим магнитный редуктор допускает большие угловые ускорения.The rotors of slow and fast rotation are hollow cylinders with small axial moments of inertia. In this regard, the magnetic gearbox allows large angular accelerations.

Поскольку ротор быстрого вращения имеет малую массу, момент трения в его подшипниках мал и магнитный редуктор может работать в качестве мультипликатора, т.е. передавать механическую энергию от вала медленного вращения к валу быстрого вращения.Since the rotor of rapid rotation has a small mass, the friction moment in its bearings is small and the magnetic gearbox can work as a multiplier, i.e. transfer mechanical energy from the shaft of slow rotation to the shaft of fast rotation.

Наличие немагнитных колец, соединяющих полые цилиндры со статором, и диска герметизации позволяет полностью изолировать зоны валов быстрого и медленного вращения друг от друга, что важно при работе магнитного редуктора в агрессивных или взрывоопасных средах.The presence of non-magnetic rings connecting the hollow cylinders with the stator, and the sealing disk allows you to completely isolate the areas of the shafts of fast and slow rotation from each other, which is important when the magnetic gearbox is used in aggressive or explosive environments.

Claims (1)

Магнитный редуктор, содержащий статор с магнитопроводом, имеющим зубцы, чередующиеся полые цилиндры статора и ротора медленного вращения с ферромагнитными и немагнитными элементами, и ротор быстрого вращения с ферромагнитными и немагнитными элементами, отличающийся тем, что введен неподвижный индуктор магнитного поля снаружи зубцово-пазовой зоны, а количество ферромагнитных элементов ротора быстрого вращения равно разности числа ферромагнитных элементов полых цилиндров статора и ротора медленного вращения. A magnetic gearbox comprising a stator with a magnetic circuit having teeth, alternating hollow cylinders of the stator and a slow rotation rotor with ferromagnetic and non-magnetic elements, and a fast rotation rotor with ferromagnetic and non-magnetic elements, characterized in that a stationary magnetic field inductor is introduced outside the tooth-groove zone, and the number of ferromagnetic elements of the rotor of rapid rotation is equal to the difference in the number of ferromagnetic elements of the hollow cylinders of the stator and the rotor of slow rotation.
RU2012106287/07A 2012-02-21 2012-02-21 Magnetic reducer RU2483419C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012106287/07A RU2483419C1 (en) 2012-02-21 2012-02-21 Magnetic reducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012106287/07A RU2483419C1 (en) 2012-02-21 2012-02-21 Magnetic reducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2483419C1 true RU2483419C1 (en) 2013-05-27

Family

ID=48792052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012106287/07A RU2483419C1 (en) 2012-02-21 2012-02-21 Magnetic reducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2483419C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545166C1 (en) * 2013-08-20 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Magnetic reducing gear
RU2583846C1 (en) * 2015-01-12 2016-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Electromagnetic gear

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU280142A1 (en) * Р. Ю. Бансевичюс Каунасский политехнический институт MAGNETIC TRANSMISSION
US2174662A (en) * 1937-07-15 1939-10-03 Jr Lyman C Josephs Transmission
FR1394901A (en) * 1964-02-25 1965-04-09 Electro-mechanical motion transmission device with continuously variable speed as a function of the resistive torque
SU1113896A1 (en) * 1983-05-20 1984-09-15 Одесский Электротехнический Институт Связи Им.А.С.Попова Start-stop receiving device
US4649307A (en) * 1984-04-12 1987-03-10 Bech Jean A Induction-type planetary reducing coupling for very high speed rotating machines
SU1460426A1 (en) * 1987-07-07 1989-02-23 Производственное Объединение "Челябинский Тракторный Завод Им.В.И.Ленина" Bearing unit of turbo-compressor
RU2082042C1 (en) * 1994-07-04 1997-06-20 Александр Владимирович Фадеев Magnetic reduction gear
RU2369955C1 (en) * 2008-04-11 2009-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Magnetic reducer
RU111367U1 (en) * 2011-07-19 2011-12-10 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" MAGNET REDUCER

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU280142A1 (en) * Р. Ю. Бансевичюс Каунасский политехнический институт MAGNETIC TRANSMISSION
US2174662A (en) * 1937-07-15 1939-10-03 Jr Lyman C Josephs Transmission
FR1394901A (en) * 1964-02-25 1965-04-09 Electro-mechanical motion transmission device with continuously variable speed as a function of the resistive torque
SU1113896A1 (en) * 1983-05-20 1984-09-15 Одесский Электротехнический Институт Связи Им.А.С.Попова Start-stop receiving device
US4649307A (en) * 1984-04-12 1987-03-10 Bech Jean A Induction-type planetary reducing coupling for very high speed rotating machines
SU1460426A1 (en) * 1987-07-07 1989-02-23 Производственное Объединение "Челябинский Тракторный Завод Им.В.И.Ленина" Bearing unit of turbo-compressor
RU2082042C1 (en) * 1994-07-04 1997-06-20 Александр Владимирович Фадеев Magnetic reduction gear
RU2369955C1 (en) * 2008-04-11 2009-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева Magnetic reducer
RU111367U1 (en) * 2011-07-19 2011-12-10 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" MAGNET REDUCER

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545166C1 (en) * 2013-08-20 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" Magnetic reducing gear
RU2583846C1 (en) * 2015-01-12 2016-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Electromagnetic gear

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU118136U1 (en) MAGNETIC REDUCER-MULTIPLICATOR
RU2369955C1 (en) Magnetic reducer
CN102035320B (en) Direct drive type sinusoidal magnetic field composite permanent magnet motor
RU2604058C1 (en) Synchronous motor with magnetic reduction
CN102434467A (en) Speed changing magnetic pump
CA2689970C (en) Magnetic amplifier
CN103370561A (en) Magnetic gear mechanism
PH12018550209A1 (en) Homopolar motor for a flywheel energy storage system
EP2632031A3 (en) Power transmission device
WO2015115694A1 (en) Coaxial magnetic gear
RU2474033C1 (en) Magnetic gear
CN103904860B (en) The coaxial sleeve cartridge type permanent magnet eddy current coupling that a kind of end face is fixing
RU2483419C1 (en) Magnetic reducer
RU111367U1 (en) MAGNET REDUCER
CN110336451B (en) Combined eccentric magnetic force harmonic gear transmission device
RU2545166C1 (en) Magnetic reducing gear
CN104158362A (en) Non-coaxial disc-type magnetic gear
CN101825140A (en) Permanent magnet suspension bearing
CN104158380B (en) Linear and rotary motion converter for asymmetric rotor
KR102103200B1 (en) Magnetic gear having air barrier
RU2545509C2 (en) Magnetic reducing gear
RU2015109996A (en) Coaxial Magnetic Reducer-UZYAKOV MULTIPLICATOR
CN103929042A (en) Magnetic gear shift capable of conducting separation and reunion
CN210693744U (en) Permanent magnet eddy current transmission reaction kettle
RU2583846C1 (en) Electromagnetic gear

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140222