CN102868281A - 一种磁体偶极子及基于该磁体偶极子的永磁耦合装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁体偶极子及基于磁体偶极子的永磁耦合装置，包括平行设置的内馈磁板和外馈磁板；内馈磁板朝向外馈磁板的一面上固定有第一永磁体和第二永磁体；第一永磁体和第二永磁体朝向外馈磁板的一端极性相反；永磁耦合装置包括若干环形布置的磁体偶极子，形成一种磁体偶极子的阵列组合；尤其在大规格产品中具有以下优点：1、避免无效热耗，2、减小转动惯量，3、有助于散热，4、减少材料用量，5、减少加工成本。

Description

一种磁体偶极子及基于该磁体偶极子的永磁耦合装置

【技术领域】

本发明属于动力传动领域，具体涉及一种磁体偶极子及基于磁体偶极子的永磁耦合装置。

【背景技术】

现有的永磁耦合装置的基本原理都是利用导体转子与永磁转子之间的相对运动在导体转子上感应出涡旋磁场，该涡旋磁场企图阻碍永磁磁场的运动，从而被拖动。利用这种机理，将动力从动力侧传到负载侧。

第一类永磁调速器为盘状，调节导体转子与永磁转子之间的距离，即调节气隙大小，气隙大，传递的扭矩小，负载转速低，反之亦然。专利号为98802726.7，授权公告号为CN 1140042C，授权公告日为2004年2月25日的专利公开了一种可调节磁耦合器，为第一类永磁调速器。此外，2002年09月04日公开的中国专利公开第CN1367948A公开一种具有可调节的气隙的永久磁联轴器，上述专利均指出在导体转子背面需要加上铁板。而第二类永磁调速器为筒状。则是通过调节永磁转子与导体转子之间的磁场啮合面积，实现将动力从动力侧传到负载侧的传递，啮合面积大，则传递的扭矩大，负载转速高，反之亦然。中国专利号为200920256058.7，授权公告号为CN201577019U，授权公告日为2010年09月08日的专利公开了一种永磁调速器，为第二类永磁调速器。它包括：筒形导体转子、筒形永磁转子和调节器，筒形永磁转子在筒形导体转子内，并随各自安装的旋转轴独立转动，调节器调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对位置，可以改变筒形导体转子与筒形永磁转子之间的作用面积，实现改变筒形导体转子与筒形永磁转子之间传递转矩的大小。

现有技术中，当导体转子与永磁转子相对运动时，在上述铁板上会以很低的效率产生有用的涡电流，并且这个涡电流却在铁板上产生更多的热耗，这不但有悖于设计的初衷，甚至在实施中为减少这些无效的热耗需要付出更多的成本。上述专利存在的缺点是，都是对磁路的设计尚有不足，对磁能利用的效率较低，导致上述专利产品在相同体积下，可传输的功率较小；并且在导体转子上设置有铁磁材料，导致无效热耗增加。上述第一类和第二类永磁调速器均设置了散热体，却没有采取消除或减少无效热耗的措施。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种磁体偶极子及基于磁体偶极子的永磁耦合装置，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁体偶极子，包括平行设置的内馈磁板和外馈磁板；内馈磁板朝向外馈磁板的一面上固定有第一永磁体和第二永磁体；第一永磁体和第二永磁体朝向外馈磁板的一端极性相反。

本发明进一步的改进在于：内馈磁板和外馈磁板是平板、弧形板或V形板。

本发明进一步的改进在于：第一永磁体和第二永磁体间隔设置。

本发明进一步的改进在于：内馈磁板或外馈磁板通过支撑紧固件平行固定在一起。

一种永磁耦合装置，包括若干磁体偶极子、筒形永磁转子基体盘、导体环和导体转子转接基体；若干磁体偶极子的内馈磁板连接形成一体式内馈磁圈，若干磁体偶极子的外馈磁板连接形成一体式外馈磁圈；一体式内馈磁圈和一体式外馈磁圈均安装在筒形永磁转子基体盘上；导体环一端固定在导体转子转接基体上，另一端***一体式内馈磁圈和一体式外馈磁圈之间；一体式内馈磁圈上的相邻内馈磁板之间设有散热孔；一体式外馈磁圈上的相邻外馈磁板之间设有散热孔。

本发明进一步的改进在于：所述永磁耦合装置还包括导体转子转接法兰、导体转子紧固件、永磁转子紧固件、轴承、驱动轴和皮带轮；导体板与导体转子转接法兰固定连接，导体转子转接法兰通过导体转子紧固件固定在驱动轴上，筒形永磁转子基体盘与皮带轮同轴固定连接，轴承的内圈通过永磁转子紧固件固定在驱动轴上，轴承的外圈与皮带轮的内圈固定连接。

一种永磁耦合装置，包括平板型形永磁转子基体盘、平板型形永磁转子基体附盘和导体板；平板型形永磁转子基体盘和平板型形永磁转子基体附盘平行固定在一起；导体板安装于平板型形永磁转子基体盘和平板型形永磁转子基体附盘之间；平板型形永磁转子基体盘和平板型形永磁转子基体附盘的外侧均设有若干嵌槽，相邻嵌槽之间设有散热孔；若干磁体偶极子的内馈磁板和固定于其上的第一永磁体、第二永磁体安装在平板型形永磁转子基体盘上相应的嵌槽中；若干磁体偶极子的外馈磁板相应安装在平板型形永磁转子基体附盘的嵌槽中；第一永磁体、第二永磁***于嵌槽内侧，内馈磁板密封盖住第一永磁体和第二永磁体。

一种永磁耦合装置，包括若干磁体偶极子和导体板；若干磁体偶极子的内馈磁板连接形成一体式内馈磁板，若干磁体偶极子的外馈磁板连接形成一体式外馈磁板；一体式内馈磁板和一体式外馈磁板平行固定在一起；一体式内馈磁板上相邻内馈磁板之间设有散热孔；一体式外馈磁板上相邻外馈磁板之间设有散热孔；所述导体板安装于所述一体式内馈磁板和一体式外馈磁板之间。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：采用一种磁体偶极子形成高效的闭合磁场；导体转子中的导体环或导体板仅由导体构成而去除高电阻率的铁质导磁衬板；本发明的馈磁板可以是留有间隙的阵列组合，也可以是一体式馈磁板，但对应于每两个一组的磁体之间的位置处，开窗作为通风散热孔；尤其在大规格产品中具有以下优点：1、避免无效热耗，2、减小转动惯量，3、有助于散热，4、减少材料用量，5、减少加工成本。

【附图说明】

图1是本发明永磁耦合装置（实施例1）的结构示意图；

图2-1是本发明磁体偶极子的结构示意图（导磁板为平板）；

图2-2是本发明磁体偶极子并含导体板的结构示意图（导磁板为平板）；

图3-1是本发明磁体偶极子的结构示意图（导磁板为弧形板）；

图3-2是本发明磁体偶极子并含导体环的结构示意图（导磁板为弧形板）；

图4-1是本发明产生径向磁场的永磁转子的结构示意图（局部剖视）；

图4-2是本发明产生径向磁场的永磁转子的结构示意图（剖视）；

图4-3是图1的剖视图；

图5-1是本发明产生轴向磁场的永磁转子（实施例2:含基体盘）的结构示意图；

图5-2是本发明永磁耦合装置（实施例2）的结构示意图；

图5-3是图5-2中的基体盘正视图及其剖视图；

图5-4是沿图5-2中C-C线的剖视图；

图5-5是图5-2的***视图；

图5-6是图5-2的***视图；

图6-1是本发明产生轴向磁场的永磁转子（实施例3：无基体盘）的结构示意图；

图6-2是本发明永磁耦合装置（实施例3）的结构示意图；

图6-3是图6-2的***视图；

图7是本发明永磁耦合装置（实施例4）的结构示意图；

图中：1-1：内馈磁板，1-2：外馈磁板，1-1a：一体式内馈磁圈，1-2a：一体式外馈磁圈，1-3：一体式馈磁圈散热孔，2-1：第一永磁体，2-2：第二永磁体，3：筒形永磁转子基体盘，3-1：筒形支撑紧固件，3-2：散热孔，3-4：法兰连接孔；101-1：内馈磁板，101-2：外馈磁板，101-1a：一体式内馈磁板，101-2a：一体式外馈磁板，101-3：一体式馈磁板散热孔，102-1：第一永磁体，102-2：第二永磁体，103：平板型形永磁转子基体盘，103-1：平板形支撑紧固件，103-2：散热孔，103-3：法兰连接孔，103-4：嵌槽，103f：平板型形永磁转子基体附盘；4：永磁转子转接法兰，5：导体转子转接法兰，6：导体环（导体板），7：导体转子转接基体，7-1：散热孔，7-2：法兰连接孔，7-3：导体环连接孔，8：导体转子紧固件，9：永磁转子紧固件，10：轴承，11：驱动轴，12：皮带轮。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图2-1至图3-2所示，本发明一种磁体偶极子，包括馈磁板和永磁体，馈磁板包括内馈磁板1-1和外馈磁板1-2，永磁体包括第一永磁体2-1和第二永磁体2-2。内馈磁板1-1和外馈磁板1-2可以是平板、弧形板或V形板，内馈磁板1-1和外馈磁板1-2平行设置，第一永磁体2-1和第二永磁体2-2固定于内馈磁板1-1朝向外馈磁板1-2的一面上，且第一永磁体2-1和第二永磁体2-2朝向外馈磁板1-2的一端极性相反。设置在内馈磁板1-1上的第一永磁体2-1、第二永磁体2-2与外馈磁板1-2之间具有一定间隙，可以供导体环6（导体板）伸入该间隙中。并且导体环（导体板）的两侧表面分别与磁体和外馈磁板之间留有最好不大于5mm的间隙，以便于安装调整。内馈磁板1-1安装第一永磁体2-1和第二永磁体2-2的一侧为平面、弧形面或V形面，另一侧可以为任意形状。本发明中固定第一永磁体2-1和第二永磁体2-2的馈磁板称为内馈磁板，与内馈磁板平行设置的另一块馈磁板称为外馈磁板。

第一永磁体与第二永磁体之间具有磁力线隔离间隙。内馈磁板1-1和外馈磁板1-2可以通过支撑紧固件3-1平行固定在一起。支撑紧固件3-1为非导磁材料。

实施例1、径向磁场的永磁耦合装置

请参阅图1、图4-1至图4-3所示，本发明一种基于磁体偶极子的永磁耦合装置，包括多个磁体偶极子、筒形永磁转子基体盘3、永磁转子转接法兰4、导体转子转接法兰5、导体环6和导体转子转接基体7。

本实施例中多个磁体偶极子连接在一起（多个磁体偶极子的内馈磁板1-1连接形成一体式内馈磁圈1-1a，多个磁体偶极子的外馈磁板1-2连接形成一体式外馈磁圈1-2a），形成一体式内馈磁圈1-1a和一体式外馈磁圈1-2a，相邻内馈磁板1-1之间设有一体式馈磁圈散热孔1-3，相邻外馈磁板1-2之间也设有一体式馈磁圈散热孔1-3。两对一体式馈磁圈散热孔1-3之间即可以看做是一个磁体偶极子。

一体式内馈磁圈1-1a和一体式外馈磁圈1-2a均安装在筒形永磁转子基体盘3上，通过支撑紧固件3-1紧固，筒形永磁转子基体盘3上设有若干位于一体式内馈磁圈1-1a和一体式外馈磁圈1-2a之间的散热孔3-2；筒形永磁转子基体盘3的上设有若干法兰连接孔。

导体环6一端固定在导体转子转接基体7上，另一端***一体式内馈磁圈1-1a和一体式外馈磁圈1-2a之间。导体转子转接基体7中心设有若干法兰连接孔7-2，边缘处设有若干导体环连接孔7-3，导体转子转接基体7上还设有若干散热孔7-1。

用一组若干个磁体偶极子组合成磁体转子，用环形导体作为导体转子，分别安装在动力传输的主动轴和从动轴上，导体转子置于所述的磁场内，便可实现永磁耦合传输动力。

本实施例中，导体转子与电机同轴连接，永磁转子与负载同轴连接。当电机带动导体转子在装有强力稀土磁铁的永磁转子中旋转，即切割磁力线，因而在导体转子中产生涡电流，进而感生出新的磁场，由于两个磁场力的相互作用，便可拖动永磁转子随之转动，从而可在电机与负载之间以的非接触的方式实现扭矩传递。这种拖动始终存在一定的滑差，即负载获得的转速低于电机的转速。当轴向调节导体环置于磁场中的部位的大小，也就是调节有效磁通的大小，即可实现调速。

实施例2、轴向磁场的永磁耦合装置（密封式含基体盘，阵列式馈磁板）

请参阅图5-1至图5-6所示，本发明另一种基于磁体偶极子的永磁耦合装置，包括平板型形永磁转子基体盘103、平板型形永磁转子基体附盘103f、导体板6；平板型形永磁转子基体盘103和平板型形永磁转子基体附盘103f通过若干平板形支撑紧固件103-1支撑紧固；平板型形永磁转子基体盘103、平板型形永磁转子基体附盘103f和平板形支撑紧固件103-1为非导磁材料。平板型形永磁转子基体盘103上设有若干法兰连接孔103-3，永磁转子转接法兰4通过法兰连接孔103-3固定在平板型形永磁转子基体盘103上。导体板6安装于平板型形永磁转子基体盘103和平板型形永磁转子基体附盘103f之间，并与导体转子转接法兰固定连接。

平板型形永磁转子基体盘103和平板型形永磁转子基体附盘103f的外侧均设有若干嵌槽103-4，相邻嵌槽103-4之间设有散热孔103-2；磁体偶极子的内馈磁板101-1和固定于其上的第一永磁体102-1、第二永磁体102-2安装在平板型形永磁转子基体盘103的嵌槽103-4中；磁体偶极子的外馈磁板101-2安装在平板型形永磁转子基体附盘103f的嵌槽103-4中；第一永磁体102-1、第二永磁体102-2位于嵌槽103-4内侧，内馈磁板101-1密封盖住第一永磁体102-1和第二永磁体102-2。这样就在平板型形永磁转子基体盘103和平板型形永磁转子基体附盘103f上设置了若干磁体偶极子。

导体板与电机同轴连接，永磁转子与负载同轴连接。当电机带动导体板在装有强力稀土磁铁的永磁转子中旋转，即切割磁力线，因而在导体板中产生涡电流，进而感生出新的磁场，由于两个磁场力的相互作用，便可拖动永磁转子随之转动，从而可在电机与负载之间以的非接触的方式实现扭矩传递。

实施例3、轴向磁场的永磁耦合装置（非密封无基体盘，一体式馈磁板）

请参阅图6-1至图6-3所示，本发明另一种基于磁体偶极子的永磁耦合装置，包括一体式内馈磁板101-1a（多个磁体偶极子的内馈磁板1-1连接形成盘形的一体式内馈磁板101-1a）、一体式外馈磁板101-2a（多个磁体偶极子的外馈磁板1-2连接形成盘形的一体式外馈磁板101-2a）和导体板6；一体式内馈磁板101-1a、一体式外馈磁板101-2a通过若干平板形支撑紧固件103-1支撑紧固，导体板6安装于一体式内馈磁板101-1a和一体式外馈磁板101-2a之间。一体式内馈磁板101-1a和一体式外馈磁板101-2a上均设有若干对一体式馈磁板散热孔101-3，一体式馈磁板散热孔101-3将一体式内馈磁板101-1a和一体式外馈磁板101-2a分隔成多个内馈磁板1-1和多个外馈磁板1-2。一体式内馈磁板101-1a的一对一体式馈磁板散热孔101-3之间固定有一个第一永磁体102-1和一个第二永磁体102-2。这样将多个磁体偶极子阵列固定或安装在一起，形成了永磁耦合装置。

导体板与电机同轴连接，永磁转子与负载同轴连接。当电机带动导体板在装有强力稀土磁铁的永磁转子中旋转，即切割磁力线，因而在导体板中产生涡电流，进而感生出新的磁场，由于两个磁场力的相互作用，便可拖动永磁转子随之转动，从而可在电机与负载之间以的非接触的方式实现扭矩传递。

实施例4、径向磁场的软启动皮带轮

请参阅图7所示，本发明另一种基于磁体偶极子的永磁耦合装置，其与实施例1的不同之处在于，导体板6通过导体转子转接法兰5和导体转子紧固件8固定在驱动轴11上，筒形永磁转子基体盘3与皮带轮12同轴固定连接，轴承10的内圈通过永磁转子紧固件9固定在驱动轴11上，轴承10的外圈与皮带轮12的内圈固定连接。

导体板与电机的驱动轴同轴连接，永磁转子与皮带轮同轴连接。当电机带动导体板在永磁转子中旋转，即切割磁力线，因而在导体板中产生涡电流，进而感生出新的磁场，由于两个磁场力的相互作用，便可拖动永磁转子带动皮带轮随之转动，从而可在电机与负载皮带轮之间可以实现缓冲传递扭矩，并可以实现过载保护。

尽管以上对本发明的实施方案进行了详细的描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (8)

1.一种磁体偶极子，其特征在于，包括平行设置的内馈磁板（1-1）和外馈磁板（1-2）；内馈磁板（1-1）朝向外馈磁板（1-2）的一面上固定有第一永磁体（2-1）和第二永磁体（2-2）；第一永磁体（2-1）和第二永磁体（2-2）朝向外馈磁板（1-2）的一端极性相反。

2.根据权利要求1所述的一种磁体偶极子，其特征在于，内馈磁板（1-1）和外馈磁板（1-2）是平板、弧形板或V形板。

3.根据权利要求1所述的一种磁体偶极子，其特征在于，第一永磁体（2-1）和第二永磁体（2-2）间隔设置。

4.根据权利要求1所述的一种磁体偶极子，其特征在于，内馈磁板（1-1）和外馈磁板（1-2）通过支撑紧固件（3-1）平行固定在一起。

5.基于权利要求1至4中任一项所述的一种磁体偶极子的永磁耦合装置，其特征在于，包括若干磁体偶极子、筒形永磁转子基体盘（3）、导体环（6）和导体转子转接基体（7）；若干磁体偶极子的内馈磁板（1-1）连接形成一体式内馈磁圈（1-1a），若干磁体偶极子的外馈磁板（1-2）连接形成一体式外馈磁圈（1-2a）；一体式内馈磁圈（1-1a）和一体式外馈磁圈（1-2a）均安装在筒形永磁转子基体盘（3）上；导体环（6）一端固定在导体转子转接基体（7）上，另一端***一体式内馈磁圈（1-1a）和一体式外馈磁圈（1-2a）之间；一体式内馈磁圈（1-1a）上的相邻内馈磁板（1-1）之间设有散热孔；一体式外馈磁圈（1-2a）上的相邻外馈磁板（1-2）之间设有散热孔。

6.基于权利要求5所述的永磁耦合装置，其特征在于，所述永磁耦合装置还包括导体转子转接法兰（5）、导体转子紧固件（8）、永磁转子紧固件（9）、轴承（10）、驱动轴（11）和皮带轮（12）；导体板（6）与导体转子转接法兰（5）固定连接，导体转子转接法兰（5）通过导体转子紧固件（8）固定在驱动轴（11）上，筒形永磁转子基体盘（3）与皮带轮（12）同轴固定连接，轴承（10）的内圈通过永磁转子紧固件（9）固定在驱动轴（11）上，轴承（10）的外圈与皮带轮（12）的内圈固定连接。

7.基于权利要求1至4中任一项所述的一种磁体偶极子的永磁耦合装置，其特征在于，包括平板型形永磁转子基体盘（103）、平板型形永磁转子基体附盘（103f）和导体板；平板型形永磁转子基体盘（103）和平板型形永磁转子基体附盘（103f）平行固定在一起；导体板（6）安装于平板型形永磁转子基体盘（103）和平板型形永磁转子基体附盘（103f）之间；平板型形永磁转子基体盘（103）和平板型形永磁转子基体附盘（103f）的外侧均设有若干嵌槽，相邻嵌槽之间设有散热孔（103-2）；若干磁体偶极子的内馈磁板（101-1）和固定于其上的第一永磁体（102-1）、第二永磁体（102-2）安装在平板型形永磁转子基体盘（103）上相应的嵌槽中；若干磁体偶极子的外馈磁板（101-2）相应安装在平板型形永磁转子基体附盘（103f）的嵌槽中；第一永磁体（102-1）、第二永磁体（102-2）位于嵌槽（103-4）内侧，内馈磁板（101-1）密封盖住第一永磁体（102-1）和第二永磁体（102-2）。

8.基于权利要求1至4中任一项所述的一种磁体偶极子的永磁耦合装置，其特征在于，包括若干磁体偶极子和导体板；若干磁体偶极子的内馈磁板（1-1）连接形成一体式内馈磁板（101-1a），若干磁体偶极子的外馈磁板（1-2）连接形成一体式外馈磁板（101-2a）；一体式内馈磁板（101-1a）和一体式外馈磁板（101-2a）平行固定在一起；一体式内馈磁板（101-1a）上相邻内馈磁板（1-1）之间设有散热孔；一体式外馈磁板（101-2a）上相邻外馈磁板（1-2）之间设有散热孔；所述导体板安装于所述一体式内馈磁板（101-1a）和一体式外馈磁板（101-2a）之间。

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