CN103236775A

CN103236775A - 一种永磁滑差传动机构

Info

Publication number: CN103236775A
Application number: CN2013101526522A
Authority: CN
Inventors: 邹政耀; 张日波; 胡恒亮
Original assignee: Nanjing Institute of Technology
Current assignee: Nanjing Institute of Technology
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103236775B

Abstract

本发明涉及的是一种永磁滑差传动机构，具有滑差传动功能，具体结构是由一个安装有两个磁盘且开设有槽的槽筒、一个通过弹簧连接两个磁盘的基盘、两对径向磁通的磁铁、一个操纵杆和两个个杠杆组成，能在滑差传动时可靠平稳传递扭矩，且可以无级改变传递扭矩的大小，由基盘6、槽筒13、磁盘14、磁盘10、磁盘2、磁盘9、杠杆4和操纵杆17等组成，适用于车辆、风电发电***、飞行器、机床、通用机械、工矿机械、工程机械等领域。

Description

一种永磁滑差传动机构

技术领域

本发明涉及的是一种永磁滑差传动机构，机构在输入元件和输出元件具有转速差的情况下传递扭矩；利用轴向磁通的永磁力相互作用使得输入元件和输出元件之间非接触，安装于基盘的磁盘相互之间的轴向距离可无级改变，实现机构传递的扭矩可以无级改变；利用槽筒上的槽和基盘上的销配合，槽盘可以轴向滑动，分别让两侧的磁盘发生磁力作用，实现输入元件和输出元件具有转速差时正向可靠传递扭矩，抑制反向扭矩的产生；在槽筒和基盘的磁盘上设置了径向磁通的磁铁，和轴向磁通的永磁力在相位上互补，平顺了机构所传递的扭矩的脉动，使得传递的扭矩大小波动较小；适用于车辆、风电发电***、飞行器、机床、通用机械、工矿机械、工程机械等领域。

背景技术

用于输入输出元件有转速差的传动元件有液力变矩器和液力耦合器，利用液力传动虽然***运行平稳，但是加工精度高，在转速差大的工况下效率低，且体积较大，在汽车上的结构为液力变矩器和行星齿轮排的组合，利用了液力变矩器的特性实现了速比小范围变化时无级变速，为提高***效率和扩展传动比范围，使用多个行星齿轮排组合以扩展其速比范围，据介绍该类型变速器每增加1个挡位，油耗能节省3％，目前其油耗高于装备手动挡变速器的汽车，且增加挡位后使得***机构复杂，设计和安装困难，据报道甚至有双轴式自动变速器，显然使得***体积较大。由于永磁传动具有非接触传动的特点，随稀土永磁铁技术的提高而越来越应用广泛，目前已经具有较多的永磁联轴器和永磁耦合器的应用报道，主要解决密封问题和轴的对中问题，且在不定期具有滑差传动的情况下，其散热问题较大，目前没有专门用作滑差传动的机构，如果能做成滑差传动机构，就能部分替代液力变矩器，且体积和重量均能显著减小。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处提供一种永磁滑差传动机构，为得到高效率的滑差传动机构，使用了槽筒和基盘分别安装磁盘，利用轴向磁通的永磁力传递扭矩；利用安装于基盘的磁盘轴向距离可以无级改变的特点，使得***传递的扭矩大小可以无级变化；安装于槽筒和基盘的磁盘上的径向磁通的磁铁，平顺了轴向磁通永磁力矩的脉动，减小了机构传递的永磁力矩的波动；利用槽筒的槽和基盘的销钉相互之间的约束作用，在滑差传动时槽筒相对于基盘作轴向往复运动，使得两侧的磁盘在不同的时间传递扭矩，有效利用了正向传递的扭矩，抑制了反向传递的扭矩，使得***效率高，发热量减小；槽筒作轴向往复运动的能量来源于永磁力的相斥和相吸，不需要外加能源机构或操纵机构，使得***结构简化，体积小。

为实现上述目的，本发明采用如下技术措施：

一种永磁滑差传动机构，轴1上连接安装有基盘6，基盘6上安装了弹簧22，弹簧22连接磁盘2和磁盘9，磁盘2和磁盘9在轴1上可以进行轴向滑动，相互之间可以是花键配合或平键配合，基盘6上开设有孔18，内部安装有杠杆4，有螺钉16把杠杆4安装于孔18中，操纵杆17操纵杠杆4绕螺钉16转动增大了磁盘2和磁盘9之间的距离，使得机构传递的扭矩增大，弹簧22使得磁盘2和磁盘9之间距离缩小，槽筒13内装有半槽筒12，两个半槽筒12之间形成槽5，槽筒13也可以和半槽筒12做成一体，即在槽筒13上直接开设槽5，加工要难度变大，基盘6上有销钉11，销钉11***槽5中，在槽筒13和基盘6之间有相对运动时，销钉11在槽5中滑动就改变了槽筒13和基盘5的相对位置，槽筒13进行轴向往复运动，槽筒12相对于基盘6的运动规律如附图4所示，在磁盘2上安装有磁铁3，在磁盘9上安装有磁铁8，在半槽筒12上安装有磁铁20和磁铁21，假设磁铁3和磁铁20在槽筒13即将作轴向移动前相互作用，两者作用初期的相对位置如图6所示，在槽筒13移动到另一侧时，磁铁8和磁铁21相互作用，两者作用后期的相对位置如图7所示，这两对磁铁的作用相互之间有重合，用以平顺轴向磁通的磁盘传递扭矩时的脉动，达到减小机构传递扭矩的波动，使得机构传递的扭矩较稳定，磁盘14、磁盘10、磁盘2和磁盘9上的磁铁安排是相似的，磁盘10上的磁铁19的安排如图8所示，磁铁19的数量为偶数，槽筒13连接轴15。

该方法包括以下具体步骤：

1)磁盘2和磁盘9在操纵杆17的作用下轴向距离变大，则机构传递的扭矩变大，当两者之间的距离最大时所传递的扭矩也变为最大，在弹簧22的作用下磁盘2和磁盘9的轴向距离变小，所传递的扭矩也变小，到最小位置时所传递的扭矩可以忽略；

2)基盘6上有销钉11，销钉11***槽筒13的槽5中，在槽筒13和基盘6之间有相对转速时，销钉11在槽5运动，槽筒13按附图4所示规律做轴向运动，使得机构适中传递正向扭矩，抑制反向扭矩，因为永磁联轴器或者永磁耦合器在传递扭矩时，如果主动元件和从动元件有连续相对转动，则其相互之间的扭矩变化规律近似正弦曲线，有正有负，正向的是需要的，反向的会引起功率损耗，使得平均扭矩大大下降，所以需要槽筒13作轴向往复运动，以抑制反向扭矩。

3)由于轴向磁通磁盘2和磁盘14、磁盘9和磁盘10传递的正向扭矩有较大的脉动，对***的平稳性不好，所以设置了磁铁3和磁铁20、磁铁8和磁铁21，这两对磁铁在槽筒13做轴向运动前后起作用，减小了正向扭矩的波动，使得机构传递平稳。

4)槽筒的移动能量来自于磁盘2和磁盘14、磁盘9和磁盘10之间的磁力，当磁盘2和磁盘14传递正向扭矩接近终了时，两者之间的磁力为相斥，同时相斥力接近最大，此时销钉11在槽5中运动到槽5沿轴向布置，则槽筒13作轴向运动，在该时刻磁盘9和磁盘10之间的磁力为相吸，相吸力也接近最大，保证了槽筒13快速进行轴向运动，同时磁铁3和磁铁20、磁铁8和磁铁21之间的磁力对槽筒13的移动起到了增势作用。

一种永磁滑差传动机构是采取以下方案实现：一种永磁滑差传动机构具体结构是由一个安装有两个磁盘且开设有槽的槽筒、一个通过弹簧连接两个磁盘的基盘、两对径向磁通的磁铁、一个操纵杆和两个个杠杆组成；其特征在于轴(1)同轴连接安装基盘(6)，所述基盘(6)连接安装弹簧(22)，所述弹簧(22)连接安装磁盘(2)和磁盘(9)，所述磁盘(2)和磁盘(9)通过花键或平键安装在所述轴(1)上，所述基盘(6)上开设有孔(18)，所述孔(18)安装有杠杆(4)，螺钉(16)固定所述杠杆(4)于所述孔(18)中，操纵杆(17)连接安装杠杆(4)，槽筒(13)同轴安装有半槽筒(12)，所述两个半槽筒(12)之间形成槽(5)，所述基盘(6)外圆面装有销钉(11)，所述销钉(11)***所述槽(5)中，所述磁盘(2)外圆上安装有磁铁(3)，所述磁盘(9)外圆上安装有磁铁(8)，所述半槽筒内孔(12)上安装有磁铁(20)和磁铁(21)，磁盘(14)、磁盘(10)、所述磁盘(2)和所述磁盘(9)上的磁铁安排是相似的，所述磁盘(10)安装磁铁(19)，所述磁铁(19)的数量为偶数，所述槽筒(13)连接轴(15)。

本发明“一种永磁滑差传动机构”，设置了槽筒和基盘分别安装磁盘，利用轴向磁通的永磁力传递扭矩，利用安装于基盘的磁盘轴向距离可连续改变的特点，使得机构传递的扭矩大小可以无级变化，安装于槽筒和基盘的磁盘上径向磁通的磁铁，平顺了轴向磁通永磁力矩的脉动，利用槽筒的槽和基盘的销钉相互之间的约束作用，在滑差传动时槽筒相对于基盘作轴向往复运动，有效利用了正向传递的扭矩，槽筒作轴向往复运动的能量来源于永磁力的相斥和相吸，不需要外加能源机构或操纵机构，使得***结构简化，体积小，适用于车辆、风电发电***、飞行器、机床、通用机械、工矿机械、工程机械等领域。

本发明一种永磁滑差传动机构的特点：

1、本发明一种永磁滑差传动机构通过槽筒的轴向滑动，分别和槽筒13左右两侧的磁盘发生永磁作用力，利用了正向的传递扭矩，抑制了反方向的传递扭矩，使得机构能够实现主从动件之间的扭矩传递。

2、安装在基盘上的两个磁盘之间的距离可以改变，当两者之间的距离最大时，机构传递最大的扭矩，当两者之间的距离最小时，机构几乎不传递扭矩。

3、在槽筒和基盘之间具有径向磁通的磁铁对，该磁铁对用以平顺轴向磁通磁铁的脉动，使得永磁滑差传动机构的扭矩脉动较小。

4、机构设计中槽筒的移动动力来源于磁盘的永磁作用力，当一侧正向作用扭矩接近终了时，此时槽筒和基盘之间的轴向永磁力为相斥力，该力推动槽筒向另一侧移动，同时另一侧的轴向永磁力为相吸，吸引槽筒向另一侧移动，达到快速移动槽筒的目的。

5、槽筒13和基盘6之间具有的径向磁通磁铁对位置安排上具有如下特征：槽筒13的磁铁安排在和基盘6磁铁正对偏外侧，这样在槽筒需要滑动时能可靠控制槽筒移动的方向和增加槽筒移动的磁力。

6、槽筒和基盘之间传递扭矩主要依靠永磁力传递，槽13和销5主要承担槽筒轴向滑动的规律控制，因此槽和销的尺寸并不大。

本发明涉及的是一种永磁滑差传动机构，具体结构是由一个安装有两个磁盘且开设有槽的槽筒、一个通过弹簧连接两个磁盘的基盘、两对径向磁通的磁铁、一个操纵杆和两个个杠杆组成，能在滑差传动时可靠平稳传递扭矩，适用于车辆、风电发电***、飞行器、机床、通用机械、工矿机械、工程机械等领域。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

附图1～附图8是一种永磁滑差传动机构实施实例，本发明的实际使用并不局限于实施例。

具体实施方式

参照附图1～附图8，一种永磁滑差传动机构结构特征为(如附图1～附图2)：附图1为传递最大扭矩的状态，附图2为不传递扭矩或传递扭矩可以忽略的状态，基盘6的尺寸为直径120mm，销钉11的尺寸为6mm，槽筒13的内径为122mm，外径为136mm，槽5的宽度为6mm，深5mm，磁盘14、磁盘2、磁盘9和磁盘10上均安装了10片钕铁硼永磁铁，数量可以按照实际尺寸调整，钕铁硼永磁铁尺寸为20mm×20mm×5mm，磁铁3、磁铁8、磁铁20和磁铁21为瓦形磁铁，宽度为10mm，附图3为杠杆4在基盘6中的安装位置，螺钉16的螺纹为M8，粗的部分由螺纹，槽筒13相对于基盘6的转角和轴向距离的关系如附图4所示，附图5展示了槽5的立体形状，附图6和附图7展示了磁铁3、磁铁8、磁铁20和磁铁21在起作用前后的位置，箭头为基盘6相对于槽筒13的旋转方向，即基盘6的转速比槽筒13的转速高，在应用过程中也可以槽筒13的转速比基盘6的转速高，附图8展示了磁铁19在磁盘10中的布置形式。

Claims

1.一种永磁滑差传动机构，具有滑差传动功能的机构，其特征在于结构是由轴(1)同轴连接安装基盘(6)，所述基盘(6)连接安装弹簧(22)，所述弹簧(22)连接安装磁盘(2)和磁盘(9)，所述磁盘(2)和磁盘(9)通过花键或平键安装在所述轴(1)上，所述基盘(6)上开设有孔(18)，所述孔(18)安装有杠杆(4)，螺钉(16)固定所述杠杆(4)于所述孔(18)中，操纵杆(17)连接安装杠杆(4)，槽筒(13)同轴安装有半槽筒(12)，所述两个半槽筒(12)之间形成槽(5)，所述基盘(6)外圆面装有销钉(11)，所述销钉(11)***所述槽(5)中，磁盘(14)、磁盘(10)、所述磁盘(2)和所述磁盘(9)上的磁铁安排是相似的，所述磁盘(10)安装磁铁(19)，所述槽筒(13)连接轴(15)。

2.根据权利要求1所述的一种永磁滑差传动机构，其特征在于：所述槽筒(13)同轴和所述半槽筒(12)可以做成一体，所述槽(5)直接开设在所述槽筒(13)上。

3.根据权利要求1所述的一种永磁滑差传动机构，其特征在于：所述磁盘(2)外圆上安装有磁铁(3)，所述磁盘(9)外圆上安装有磁铁(8)，所述半槽筒内孔(12)上安装有磁铁(20)和磁铁(21)。