一種轉矩可調的記憶永磁耦合器的製作方法

2024-03-08 05:19:15

本發明涉及一種永磁傳動設備技術領域，尤其涉及一種轉矩可調的記憶永磁耦合器。

背景技術：

目前在工業場合常用的傳統機械聯軸器會將振動從聯軸器的一端傳遞到另一端，在對精度和振動要求高的場合下應用十分不便。同時，現有的電機系統電能浪費較為嚴重，傳統聯軸器不具備節能特性。

永磁磁力耦合器是一種具有節能和減振降噪的性能的新型連接結構。現在存在的永磁耦合器存在不能調節，或者調節機構複雜的缺陷，也存在傳遞轉矩固定，轉矩較小等問題。例如永磁耦合器氣隙調節機構，推進機構，電動執行器等具有的機械結構結構複雜，體積大，安裝不便，故障率高等問題限制了永磁耦合器的應用範圍。

專利申請號(cn201510243928.7)發明中涉及一種可手動調速的永磁耦合器，其中涉及到複雜的手動調節機構，同時會增加耦合器軸向距離。這種純機械式的調節方式在當前不能滿足自動化和高精度的要求。

專利申請號(cn201510157118.x)發明中涉及一種電永磁耦合器，其中涉及到較為複雜接觸系統，同時帶來裝配和加工複雜的問題，同時，其沒有考慮大轉矩的傳遞問題，應用範圍窄。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術存在的不足提供一種結構緊湊、能實現傳遞轉矩調節、大轉矩的傳遞的轉矩可調的記憶永磁耦合器。

本發明所採用的技術方案為：

一種轉矩可調的記憶永磁耦合器，其特徵在於：包括機殼，在機殼內沿其軸向方向依次設有主動轉子、記憶永磁體、調磁環、從動永磁體、從動轉子，兩轉子平行且相對設置，在主動轉子的內側壁上設有呈環形布置的記憶永磁體，在記憶永磁體上繞有充磁繞組，所述充磁繞組通過電刷與充磁控制器相連，所述調磁環與機殼固定相連，所述調磁環的一面與記憶永磁體相對，中間設有第一氣隙，所述從動永磁體呈環形布置在從動轉子的內側壁上，從動永磁體與調磁環的另一面相對設置，並設有第二氣隙。

按上述技術方案，所述調磁環包括導磁塊和非導磁塊，兩者大小相同，交替布置，構成環形調磁環。

按上述技術方案，第一氣隙和第二氣隙的距離相同。

按上述技術方案，所述調磁環、記憶永磁體、從動永磁體滿足ns＝pr1+pr2，其中ns為所述調磁環中導磁塊的個數，pr1為所述從動永磁體產生的極對數，pr2為所述記憶永磁體的極對數。

按上述技術方案，所述記憶永磁體為鋁鎳鈷記憶永磁體。

按上述技術方案，所述主動轉子為環狀，其中心孔內插裝有主動軸，所述從動轉子為環狀，其中心孔內插裝有從動軸，主動軸和從動軸分別通過軸承與端蓋相連，所述端蓋安設在機殼的兩側。

按上述技術方案，充磁繞組的布置方式是：將同極性下的所有線圈按一定規律全部串聯起來，使相鄰記憶永磁體充磁方向相反，即n-s級交替分布。

按上述技術方案，第一氣隙的距離為0.5～1.5㎜，第二氣隙的距離為0.5～1.5㎜。

按上述技術方案，所述主動轉子和從動轉子的材料均為導磁材料。本發明所取得的有益效果為：

1、本發明取消了機械式可調轉矩耦合器的機械調節機構，減小了永磁耦合器的體積，在不增加軸向長度，保持結構緊湊的同時實現了傳遞轉矩的可調節，在安裝時不需要額外的空間。

2、本發明相對於傳統的永磁耦合器採用了新的記憶永磁技術，將記憶永磁體引入到永磁耦合器，通過充磁線圈調節記憶永磁體的磁場大小，從而得到不同大小的磁通強度。通過不同的磁場大小控制永磁耦合器所傳遞的轉矩大小。

3、本發明相對於傳統永磁耦合器採用了新的磁齒輪效應，通過調製環對磁場進行調製，在不增加電磁轉差離合器體積的情況下，達到傳遞大轉矩的目的，大幅提高傳動裝置的轉矩密度，實現更好的轉矩傳動，同時，調製環處於外轉子與內轉子中間，將內外轉子上的磁場相隔開，起到了抗幹擾的作用。

4、本發明使用範圍廣，適用於風電，印刷，造紙，汽車變速器等行業，主動與從動部分間無直接機械聯繫，隔離了主動軸的振動，同時具有節能效果。

附圖說明

圖1為本發明的三維分解示意圖；

圖2為本發明的另一角度的三維分解示意圖；

圖3為本發明中主動轉子上記憶永磁體的布置示意圖；

圖4為本發明中從動轉子示意圖；

圖5為本發明的主剖視圖。

圖中1為主動轉子，2為充磁繞組，3為記憶永磁體，4為非導磁塊，5調磁塊，6從動轉子，7永磁體，8主動軸，9從動軸，10電刷，11充磁控制器，12端蓋，13機殼。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1-5所示，本實施例提供了一種轉矩可調的記憶永磁耦合器，包括機殼13，在機殼13內沿軸向方向依次設有主動轉子1、記憶永磁體3、調磁環、從動永磁體7、從動轉子6，兩轉子平行且相對設置，在主動轉子1的內側壁上設有呈環形布置的記憶永磁體3，在記憶永磁體3上繞有充磁繞組2，充磁繞組2固定在主動轉子1上，所述充磁繞組2的引線穿過主動轉子1的穿線孔後通過電刷10與充磁控制器11相連，所述調磁環固定在機殼上，所述調磁環的一面與記憶永磁體3相對，中間設有第一氣隙，所述從動永磁體7呈環形布置在從動轉子7的內側壁上，從動永磁體7與調磁環的另一面相對設置，並設有第二氣隙，其中，所述主動轉子1為環狀，其中心孔內插裝有主動軸8，所述主動轉子1跟隨所述主動軸8轉動，主動軸8連接動力機，將運動傳遞給主動轉子1。所述從動轉子6為環狀，其中心孔內插裝有從動軸9。在機殼的兩側分別設有端蓋12，主動軸8和從動軸9分別通過軸承(圖中省略)與端蓋相連，從動轉子6轉動時帶動所述從動軸9轉動。其中，主動轉子1和從動轉子6的材料均為導磁材料。通常轉矩隨著兩氣隙長度的增大而減小，因此氣隙長度越小則轉矩越大，性能越優，但氣隙過小將顯著增大裝配難度。故氣隙長度選取應綜合考慮，在滿足轉矩要求的同時，還應便於裝配，其中，第一氣隙和第二氣隙的距離可以相同，即都可以優選1.4㎜。

本實施例中，記憶永磁體3為鋁鎳鈷(alnico)材料，具有記憶永磁效應，記憶永磁體外繞有充磁繞組2，用於給記憶永磁體充去磁，記憶永磁體3設有多塊，各記憶永磁體3沿主動轉子的內側壁周向間隔均勻布置。記憶永磁體材料具有記憶效應，通過充磁控制器進行充去磁，可以使記憶永磁體得到相應的磁感應強度。作為本發明較佳的實施例，附圖3中，8組線圈使記憶永磁體n-s極交替配置，共計4對極。充磁繞組類似於電機的勵磁繞組，本例採用的充磁線圈布置方式，其特點是將同極性下的所有線圈按一定規律全部串聯起來，形成一條並聯支路，即採用單波繞組。充磁效果為相鄰記憶永磁體充磁方向相反，即n-s級交替分布。

本實施例中，所述調磁環包括導磁塊5和非導磁塊4，兩者大小相同，交替布置呈環形，調磁環位於兩轉子中間，與機殼相連，固定不動，兩側分別與記憶永磁體和永磁體相對，中間存在氣隙，調磁環起到調製兩個轉子磁場的目的。

本實施例中，附圖1例中選用導磁塊5個數為7，所述調磁環、alnico永磁體3、從動永磁體7滿足「磁齒輪效應」，即ns＝pr1+pr2。其中ns為所述調磁環中導磁塊5導磁塊的個數，pr1為所述從動永磁體7產生的極對數，pr2為alnico永磁體3的極對數。所述調製塊5能對alnico記憶永磁體3所產生的磁場與永磁體7所產生的磁場進行調製，使調製後的磁場諧波與永磁體7作用，從而帶動所述從動轉子6運動。其中，從動永磁體設有多塊，各從動永磁體沿從動轉子的內側壁周向間隔均勻布置，從動永磁體為稀土永磁材料，從動永磁體極性交替排布，共有3對極。

本發明的工作過程：通過調節充磁控制電路11可以通過脈衝來控制記憶永磁體3的磁通強度，通過充磁繞組調節記憶永磁體的磁場大小，從而得到不同大小的磁通強度。通過不同的磁場大小控制永磁耦合器所傳遞的轉矩大小；同時，記憶永磁體的磁場通過調磁環進行調製，可以實現傳遞大轉矩的目的，大幅提高傳動裝置的轉矩密度，實現更好的轉矩傳動。