一種采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器的制造方法
【專利摘要】一種采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，屬于永磁渦流傳動【技術領域】。與現(xiàn)有的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器相比，本實用新型使用的永磁材料更少，單位質量（體積）永磁材料所能產生的扭矩或傳遞的功率更大，整體結構尺寸更小，可以直接安裝在電動機轉軸上，工作中自身消耗的渦流損失更少，溫度更低。本實用新型包括同軸設置的外轉子、內轉子和端蓋軸；外轉子為渦流環(huán)轉子，由外轉子體和設置在外轉子體上的渦流環(huán)組成；外轉子體由空芯軸、導磁筒體及底盤組成，內轉子為永磁體轉子，由內轉子體和永久磁鐵組組成；內轉子的永久磁鐵組與外轉子的渦流環(huán)相對應，二者之間留有間隙；在內轉子外端設置有端蓋軸，端蓋軸由端蓋和從動軸組成。
【專利說明】一種采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于永磁渦流傳動【技術領域】，特別是涉及一種采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器。
【背景技術】
[0002]永磁渦流傳動技術的基本工作原理是:當永磁體轉子與渦流環(huán)轉子作相對旋轉運動時，永磁體轉子上磁極方向交替排布的永久磁鐵會在由導電材料制成的潤流環(huán)內產生交變磁場，進而在其內感生出交變的渦流電流，該渦流電流又在渦流環(huán)中產生出感生磁場，感生磁場與永磁體轉子上的恒定磁場相互作用，便在兩個轉子之間產生耦合力矩，從而達到傳遞運動和扭矩的作用。永磁渦流傳動裝置的結構形式目前主要有套筒型和平盤型兩種，其應用領域主要包括永磁渦流聯(lián)軸器(傳動器)和永磁渦流調速器。其中套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，具有結構小巧、重量輕便、振動小、永磁材料能效高、渦流損耗小等結構特點，在要求柔性啟動、防堵轉、限轉矩及減震隔振等工作場合得到成功應用。
[0003]但是，現(xiàn)有的永磁渦流傳動技術和同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器產品，存在有如下不足之處:
[0004]1、現(xiàn)有產品的磁路采用的是分立式磁路結構
[0005]磁路結構設計是永磁渦流傳動裝置的技術關鍵，磁路性能的優(yōu)劣會直接關系到永磁渦流傳動裝置使用材料的多少、外形體積的大小、制造成本的高低及工作性能的優(yōu)劣。目前為止，套筒式永磁渦流聯(lián)軸器的磁路結構設計大多采用分立式磁路結構，即在磁轉子圓筒的內表面或外表面上，沿圓周均勻設置偶數(shù)塊永久磁鐵塊，各塊磁鐵沿徑向充磁，相鄰兩塊磁鐵磁性方向相反，并相隔較遠的距離。近年來，隨著高性能永磁材料的成本的降低和普及應用，以及現(xiàn)代充磁技術的發(fā)展，磁路結構優(yōu)化設計理論也得以迅速的發(fā)展、提高及應用，新型的磁路結構大量涌現(xiàn)。將現(xiàn)代磁路結構設計理論與方法應用于永磁渦流傳動技術的改造提升，開發(fā)適用于永磁渦流傳動裝置的新型磁路結構，以提高永磁渦流傳動裝置的工作性能，已勢在必行。
[0006]2、現(xiàn)有產品的結構安裝方式采用的是分離式結構
[0007]目前，絕大部分永磁渦流聯(lián)軸器的主、從磁耦合轉子，都是分別依靠主動軸和從動軸來支撐，主、從轉子之間則沒有直接的機械連接。這種現(xiàn)存結構形式特別適合于電動機與負載轉軸直聯(lián)對接的應用場合，并允許二軸之間存在較大的相對位置誤差，有利于隔振減震。但對于主、從動軸不直接相對連接的工作情況，例如電動機轉軸上直接安裝皮帶輪的情況，現(xiàn)存結構則不能直接使用，通常需要附加一套單獨支撐從動轉子的機構，使結構復雜龐大。因此，開發(fā)一種無需單獨支撐機構或依賴負載轉軸支撐、結構小巧緊湊的永磁渦流聯(lián)軸器產品，具有明確的市場需求。
實用新型內容
[0008]針對現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型提供一種采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，與現(xiàn)有的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器相比，本實用新型使用的永磁材料更少，單位質量(體積)永磁材料所能產生的扭矩或傳遞的功率更大，整體結構尺寸更小，重量更輕，可以直接安裝在電動機轉軸上而無需其它支撐，制造成本更低，工作中自身消耗的渦流損失更少，發(fā)熱更少，溫度更低。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:一種采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，包括同軸設置的外轉子、內轉子和端蓋軸；外轉子為渦流環(huán)轉子，由外轉子體和設置在外轉子體上的渦流環(huán)組成；外轉子體由空芯軸、導磁筒體及底盤組成，空芯軸設置在外轉子體中部，在空芯軸一端設置有底盤，底盤為圓盤形結構，導磁筒體設置在底盤上，且與空芯軸同軸；空芯軸和導磁筒體均為圓筒形結構；渦流環(huán)固定在外轉子體的導磁筒體內表面上；內轉子為永磁體轉子，由內轉子體和永久磁鐵組組成；內轉子體為圓筒形結構，在內轉子體側壁外表面上設置有偶數(shù)組永久磁鐵組；偶數(shù)組永久磁鐵組采用聚磁式磁路結構形式，沿圓周方向均勻分布在內轉子體側壁外表面上，各組永久磁鐵組包含的磁鐵數(shù)量相同；內轉子的永久磁鐵組與外轉子的渦流環(huán)相對應，二者之間留有間隙；在內轉子外端設置有端蓋軸，端蓋軸由端蓋和從動軸組成，端蓋為圓盤形結構，其與內轉子體固定連接；內轉子體與外轉子體的空芯軸之間通過軸承相連接，端蓋上設置有油杯，油杯通過設置在內轉子體內的潤滑油油路與軸承的間隙相連通，端蓋的外側與從動軸固定連接，從動軸與外轉子體的空芯軸同軸設置；所述的聚磁式磁路結構，即每一組永久磁鐵組均由二至五塊緊密接觸的磁鐵組成，所述每一組永久磁鐵組由兩塊磁鐵組成時，所述兩塊磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均< 15°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；所述每一組永久磁鐵組由三塊磁鐵組成時，中間磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向方向相同，兩側磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均< 30°，且角度相同，兩側磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；所述每一組永久磁鐵組由四塊磁鐵組成時，中間兩塊磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均(15°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；外側兩塊磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均< 40°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；所述每一組永久磁鐵組由五塊磁鐵組成時，中間磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向方向相同，與中間磁鐵相鄰的兩側磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均< 20°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；最外側的兩塊磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均< 50°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；所述內轉子體徑向為穿過對應磁鐵中心的內轉子體的直徑方向；同一組永久磁鐵組內磁鐵的充磁極性方向相同，相鄰兩組永久磁鐵組的充磁極性方向相反；所述永久磁鐵組形成的環(huán)形體的最大軸向長度小于渦流環(huán)的軸向長度。
[0010]所述軸承數(shù)目為兩個。
[0011]所述永久磁鐵組內磁鐵的形狀相同，且橫截面為瓦塊形、梯形或矩形。
[0012]所述相鄰永久磁鐵組之間緊密接觸或留有間隙，若留有間隙，則在間隙內填充非導磁隔離墊，非導磁隔離墊采用非導磁材料制成。
[0013]所述永久磁鐵組所形成的環(huán)形體的內徑相同、外徑相同、軸向長度相同且端面對齊，渦流環(huán)兩端面超出永久磁鐵組兩端面，且超出兩端面的長度相等。
[0014]在與所述永久磁鐵組相對應的外轉子體的底盤側壁上設置有若干個冷卻進氣口，在外轉子體底盤的外側壁上設置有引流罩，引流罩與冷卻進氣口一一對應；引流罩的開口朝向外轉子體旋轉時的迎風方向。
[0015]在所述永久磁鐵組外表面設置有磁鐵包封，磁鐵包封由耐腐蝕無磁金屬材料制成；磁鐵包封的最大外徑小于外轉子體的渦流環(huán)的內徑。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]本實用新型采用了聚磁式磁路結構，與采用普通分立式磁路結構的聯(lián)軸器相比具有磁性材料利用率高、用量少、制造成本低、渦流環(huán)中無效電渦流小、能耗損失少、發(fā)熱少溫升低及功率傳遞效率高等特點。本實用新型直接安裝于電動機轉軸上，無需單獨的支撐機構或依賴負載轉軸支撐，結構小巧緊湊，便于使用。本實用新型的轉矩特性適用于負載啟動力矩和電動機啟動電流大的工作條件，以及沖擊負載頻繁出現(xiàn)的工作場合，能夠將電動機帶動負載的直接硬性啟動變?yōu)樨撦d逐步加速的柔性啟動，從而降低電動機的選用標準，既降低了設備初始建設的采購成本，又降低了電動機運行中的無功功耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器的一個實施例(每一組永久磁鐵組均由三塊磁鐵組成)的結構示意圖；
[0019]圖2是圖1的A-A剖視圖；
[0020]圖3是本實用新型的每一組永久磁鐵組均由兩塊磁鐵組成的聚磁式磁路結構的示意圖；
[0021]圖4是本實用新型的每一組永久磁鐵組均由四塊磁鐵組成的聚磁式磁路結構的示意圖；
[0022]圖5是本實用新型的每一組永久磁鐵組均由五塊磁鐵組成的聚磁式磁路結構的示意圖；
[0023]圖中，I—電動機，11—電動機轉軸，12—主動軸鍵，13—定位螺釘，2—外轉子，21—空芯軸，22—底盤，23—導磁筒體，24—引流罩，25—渦流環(huán)，26—固定螺釘，27—外轉子體，28—冷卻進氣口，29—旋轉方向指示箭頭，3—內轉子，31—內轉子體，32—潤滑油油路，33—永久磁鐵組，34—磁鐵包封，35—0°角永久磁鐵，36—30°角永久磁鐵，37—非導磁隔離墊，4—軸承，5—端蓋軸，51—端蓋，52—從動軸，53—油杯，54—螺釘，6—負載皮帶輪，61—從動軸鍵，62—軸端檔圈。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖及實施例對本實用新型作詳細說明。
[0025]如圖1、圖2所示，一種采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，包括同軸設置的外轉子2、內轉子3和端蓋軸5 ;外轉子2為渦流環(huán)轉子，由外轉子體27和設置在外轉子體27上的渦流環(huán)25組成；外轉子體27由空芯軸21、導磁筒體23及底盤22組成，空芯軸21、導磁筒體23及底盤22均由導磁的鋼材制成，空芯軸21設置在外轉子體27中部，在空芯軸21 —端設置有底盤22，底盤22為圓盤形結構，導磁筒體23設置在底盤22上，且與空芯軸21同軸；空芯軸21為圓筒形結構，在空芯軸21內壁表面上設置有鍵槽，鍵槽與設置在電動機轉軸11上的主動軸鍵12相配合，空芯軸21與電動機轉軸11之間通過定位螺釘13相連接；導磁筒體23為薄壁圓筒形結構；渦流環(huán)25為薄壁圓環(huán)形狀，由銅材料制成，通過固定螺釘26設置在外轉子體27的導磁筒體23內表面上。
[0026]內轉子3為永磁體轉子，由內轉子體31、永久磁鐵組33和磁鐵包封34組成；內轉子體31為厚壁圓筒形結構，由導磁材料鋼制成，在內轉子體31側壁外表面設置有十二組永久磁鐵組33 ;永久磁鐵組33與外轉子2的渦流環(huán)25相對應；永久磁鐵組33采用聚磁式磁路結構形式，利用導磁膠沿圓周方向均勻固定在內轉子體31側壁外表面上；在永久磁鐵組33外表面設置有磁鐵包封34，磁鐵包封34將永久磁鐵組33完全包覆加以保護，磁鐵包封34由不銹鋼材料制成；磁鐵包封34的最大外徑小于外轉子體27上渦流環(huán)25的內徑，二者之間留有間隙，作為運動間隙和冷卻氣體流通通道。在與永久磁鐵組33相對應的外轉子體27的底盤22側壁上設置有若干個冷卻進氣口 28，在外轉子體27的底盤22外壁上設置有引流罩24，引流罩24與冷卻進氣口 28 —一對應；引流罩24的開口朝向外轉子體27旋轉時的迎風方向；在外轉子體27的底盤22外壁上設置有旋轉方向指示箭頭29，標示出外轉子體27的旋轉方向，與電動機I的旋轉方向相同。
[0027]在內轉子3外端設置有端蓋軸5，端蓋軸5由端蓋51和從動軸52組成，端蓋51為圓盤形結構，其與內轉子體31之間通過螺釘54相連接；內轉子體31與外轉子體27的空芯軸21之間通過兩個軸承4相連接，軸承4內圈設置在外轉子27的空芯軸21的外壁表面，軸承4外圈設置在內轉子體31的內壁表面，從而將內轉子3與外轉子2相連接，且使內轉子3與外轉子2同軸布置；端蓋51上設置有油杯53，油杯53通過設置在內轉子體31內的潤滑油油路32與軸承的間隙相連通，以便向軸承4提供潤滑油；端蓋51的外側與從動軸52固定連接，從動軸52與外轉子體27的空芯軸21同軸設置，負載皮帶輪6通過從動軸鍵61和軸端檔圈62固定在從動軸52上。
[0028]如圖2所示，本實施例所述的聚磁式磁路結構，即每一組永久磁鐵組33均由三塊緊密接觸的條形磁鐵組成，所述永久磁鐵組33內磁鐵的形狀相同，且橫截面均為瓦塊形；每一組永久磁鐵組33的中間磁鐵為0°角永久磁鐵35，其充磁方向與內轉子體31徑向方向相同，所述內轉子體31徑向為穿過0°角永久磁鐵35中心的內轉子體31的直徑方向；設置在0°角永久磁鐵35左、右兩側的磁鐵為30°角永久磁鐵36,其充磁方向與內轉子體31徑向形成的銳角均為30°，所述內轉子體31徑向為穿過30°角永久磁鐵36中心的內轉子體31的直徑方向；兩側磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組33外側；同一組永久磁鐵組33內磁鐵的充磁極性方向相同，相鄰兩組永久磁鐵組33的充磁極性方向相反；所述永久磁鐵組33的軸向長度小于渦流環(huán)25的軸向長度；所述永久磁鐵組33所形成的環(huán)形體的內徑相同、外徑相同、軸向長度相同且端面對齊，渦流環(huán)25兩端面超出永久磁鐵組33兩端面的長度相等。所述相鄰永久磁鐵組33之間留有間隙，在間隙內填充非導磁隔離墊37，非導磁隔離墊37采用鋁材料制成。
[0029]每一組永久磁鐵組33均由兩塊、四塊、五塊磁鐵組成的聚磁式磁路結構的示意圖分別如圖3、圖4、圖5所示。
[0030]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的一次使用過程:
[0031]在工作時，電動機轉軸11首先通過空芯軸21帶動外轉子2做旋轉運動，而內轉子3及與其連接的從動軸52此時尚未運動；由于內轉子3上相鄰兩組永久磁鐵組33的充磁極性方向均相反，因此當外轉子2與內轉子3作相對旋轉運動時，內轉子3的永久磁鐵組33會在外轉子2的渦流環(huán)25內形成交變磁場；由于渦流環(huán)25是由導電材料銅制成，永久磁鐵組33產生的交變磁場會在其內感生出交變的渦流電流，進而該渦流電流又在渦流環(huán)25中產生出感生磁場；感生磁場與內轉子3永久磁鐵組33的恒定磁場相互作用，便在兩個轉子之間產生耦合力矩，從而帶動內轉子3及從動軸52做與外轉子2方向相同的旋轉運動；此后，在從動軸52輸出力矩一定時，外轉子2與內轉子3之間保持一定的轉速差，外轉子2始終比內轉子3轉速快，二者間始終保持作相對旋轉運動，從而始終維持著上述耦合作用過程，兩轉子間達到傳遞運動動力的目的。
【權利要求】
1.一種采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，其特征在于包括同軸設置的外轉子、內轉子和端蓋軸；外轉子為渦流環(huán)轉子，由外轉子體和設置在外轉子體上的渦流環(huán)組成；外轉子體由空芯軸、導磁筒體及底盤組成，空芯軸設置在外轉子體中部，在空芯軸一端設置有底盤，底盤為圓盤形結構，導磁筒體設置在底盤上，且與空芯軸同軸；空芯軸和導磁筒體均為圓筒形結構；渦流環(huán)固定在外轉子體的導磁筒體內表面上；內轉子為永磁體轉子，由內轉子體和永久磁鐵組組成；內轉子體為圓筒形結構，在內轉子體側壁外表面上設置有偶數(shù)組永久磁鐵組；偶數(shù)組永久磁鐵組采用聚磁式磁路結構形式，沿圓周方向均勻分布在內轉子體側壁外表面上，各組永久磁鐵組包含的磁鐵數(shù)量相同；內轉子的永久磁鐵組與外轉子的渦流環(huán)相對應，二者之間留有間隙；在內轉子外端設置有端蓋軸，端蓋軸由端蓋和從動軸組成，端蓋為圓盤形結構，其與內轉子體固定連接；內轉子體與外轉子體的空芯軸之間通過軸承相連接，端蓋上設置有油杯，油杯通過設置在內轉子體內的潤滑油油路與軸承的間隙相連通，端蓋的外側與從動軸固定連接，從動軸與外轉子體的空芯軸同軸設置；所述的聚磁式磁路結構，即每一組永久磁鐵組均由二至五塊緊密接觸的磁鐵組成,所述每一組永久磁鐵組由兩塊磁鐵組成時，所述兩塊磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均(15°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；所述每一組永久磁鐵組由三塊磁鐵組成時，中間磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向方向相同，兩側磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均< 30°，且角度相同，兩側磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；所述每一組永久磁鐵組由四塊磁鐵組成時，中間兩塊磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均< 15°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；外側兩塊磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均< 40°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；所述每一組永久磁鐵組由五塊磁鐵組成時，中間磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向方向相同，與中間磁鐵相鄰的兩側磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均< 20°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；最外側的兩塊磁鐵的充磁方向與內轉子體徑向形成的銳角均(50°，且角度相同，兩塊磁鐵的充磁方向的交點設置在永久磁鐵組外側；所述內轉子體徑向為穿過對應磁鐵中心的內轉子體的直徑方向；同一組永久磁鐵組內磁鐵的充磁極性方向相同，相鄰兩組永久磁鐵組的充磁極性方向相反；所述永久磁鐵組形成的環(huán)形體的最大軸向長度小于渦流環(huán)的軸向長度。
2.根據(jù)權利要求1所述的采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，其特征在于所述軸承數(shù)目為兩個。
3.根據(jù)權利要求1所述的采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，其特征在于所述永久磁鐵組內磁鐵的形狀相同，且橫截面為瓦塊形、梯形或矩形。
4.根據(jù)權利要求1所述的采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，其特征在于所述相鄰永久磁鐵組之間緊密接觸或留有間隙，若留有間隙，則在間隙內填充非導磁隔離墊，非導磁隔離墊采用非導磁材料制成。
5.根據(jù)權利要求1所述的采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，其特征在于所述永久磁鐵組所形成的環(huán)形體的內徑相同、外徑相同、軸向長度相同且端面對齊，渦流環(huán)兩端面超出永久磁鐵組兩端面，且超出兩端面的長度相等。
6.根據(jù)權利要求1所述的采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，其特征在于在與所述永久磁鐵組相對應的外轉子體的底盤側壁上設置有若干個冷卻進氣口，在外轉子體底盤的外側壁上設置有引流罩，引流罩與冷卻進氣口一一對應；引流罩的開口朝向外轉子體旋轉時的迎風方向。
7.根據(jù)權利要求1所述的采用聚磁式磁路結構的同軸套筒式永磁渦流聯(lián)軸器，其特征在于在所述永久磁鐵組外表面設 置有磁鐵包封，磁鐵包封由耐腐蝕無磁金屬材料制成；磁鐵包封的最大外徑小于外轉子體的渦流環(huán)的內徑。
【文檔編號】H02K51/00GK203457028SQ201320563010
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權日:2013年9月11日
【發(fā)明者】張世偉, 王德喜, 趙克中 申請人:遼陽泰科雷諾科技有限公司