CN111313650A - 一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器，涉及永磁涡流传动技术领域。本发明包括安装于永磁偶合器负载端的永磁转子组件；永磁转子组件位于第一导体盘与第二导体盘之间；永磁转子组件包括相对同轴配合的第一转子盘和第二转子盘；第一转子盘和第二转子盘内安装有一个同轴的齿轮环，和若干与齿轮环啮合的齿轮组件。本发明通过改变磁铁在径向的位置，相当于改变了磁场的作用半径，从而改变传递转矩和输出转速，调节方便快捷，应用适应性强，有利于变速永磁偶合器的推广应用。

Description

一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器

技术领域

本发明属于永磁涡流传动技术领域，特别是涉及一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器。

背景技术

永磁磁力耦合器是利用磁场作用力实现力或转矩无接触传递的一种新型传动装置。该装置具有性能稳定、没有高次谐波污染以及不存在电磁干扰等优点。

可安装在电动机与负载之间，实现电动机软起动，不会过载致使电动机线圈烧毁。在材料方面，采用了性能更好的钕铁硼永磁材料作为磁源，使得传递功率有较大提高。但是，高磁能积的永磁材料价格相对高昂，导致永磁磁力耦合器的成本相对较高，故而需要对变速盘式磁力耦合器进行设计与优化。利用较少的材料实现较强的磁场，传递尽量大的转矩，实现最优性价比。

变速盘式永磁耦合器工作原理变速盘式永磁磁力耦合器的主、从磁转子的结构。主动转子内嵌永磁体，永磁体材料为高磁能积的钕铁硼永磁材料。永磁体轴向磁化且N、S极相间排列。在从动转子上开槽，嵌入铜条，边缘接触部分用薄环铜片包裹。耦合器的主动转子与从动转子不接触，存在一定的气隙。当电动机带动主动转子转动时，由于铜条导体切割磁力线，在铜条导体上会产生闭合的感应电流，感应电流产生的感应磁场与永磁磁场相互耦合，产生相互作用力进而产生转矩。当气隙大小发生变化时，主、从动转子的相互作用力随之变化，其结果就会改变滑差和传递的转矩。气隙变小，气隙磁密增大，导致作用力增加，滑差变小；气隙增大，气隙磁密减少，导致作用力减小，滑差变大。现有技术的气隙的调节依靠丝杠传动来实现。

现有公开的专利CN104242598B-可调节耦合磁通的永磁调速、制动或负载装置，包括主动盘为永磁耦合盘，被动盘/制动盘为磁通开关式永磁盘；或者磁通开关式永磁盘用作主动盘，永磁耦合盘用作被动盘/制动盘；永磁耦合盘和磁通开关式永磁盘呈气隙磁场耦合结构，二者可互换安装顺序、或互为主被动盘、或互换内外嵌套位置。本发明适用于联轴传动和负载调速、自动变速器、制动和刹车、旋转负载、切断/结合动力、电动机节能、家用电器、密封泵、石油化工、风力发电等技术领域，用作设计制造永磁调速器、调速联轴器和自动变速器、刹车装置、负载/加载装置、离心负载调速器或离合器或新型节能家用电器的技术方案。上述方案结构过于臃肿，相对复杂，间接地增加了成本。

现有的变速永磁偶合器，需要通过人工拆装螺栓、垫片来改变气隙，从而改变传递转矩和输出转速，调节工作量大，耗时多。这些问题造成用户接受度低，不利于产品的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器，该永磁偶合器不需要改变气隙，而是改变磁铁在径向的位置，相当于改变了磁场的作用半径，从而改变传递转矩和输出转速。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器，包括安装于永磁偶合器驱动端的导体转子组件；所述导体转子组件包括第一导体盘和第二导体盘，所述第一导体盘外缘与第二导体盘外缘通过连接件连接；

安装于永磁偶合器负载端的永磁转子组件；所述永磁转子组件位于第一导体盘与第二导体盘之间；所述永磁转子组件包括相对同轴配合的第一转子盘和第二转子盘；所述第一转子盘和第二转子盘内安装有一个同轴的齿轮环，和若干与齿轮环啮合的齿轮组件；

其中，所述齿轮组件内固定有一磁铁，相邻两齿轮组件的磁铁磁极相反；

其中，所述齿轮环包括齿盘，位于所述齿盘的端面开有一个或多个拨动孔；

其中，所述第二转子盘端面开有一与拨动孔相互贯通的弧形槽孔。

进一步地，所述连接件包括隔筒和螺栓组件，所述隔筒位于第一导体盘和第二导体盘之间，通过螺栓组件固定。

进一步地，所述第一导体盘的外表面和第二导体盘的外表面分别固定有散热片；所述第一导体盘的内表面和第二导体盘的内表面分别固定有铜导体盘。

进一步地，所述第一导体盘中心位置固定有用于驱动端的固定件。

进一步地，所述第一转子盘与第二转子盘相对的表面开有一第一环形槽道，沿第一环形槽道的表面均布若干第一贯通孔；所述第二转子盘开有与第一环形槽道相对应的第二环形槽道，沿第二环形槽道的表面均布若干与第一贯通孔相对应的第二贯通孔。

进一步地，所述第一转子盘的中心开有第一轴孔；所述第二转子盘的中心开有与第一轴孔对应的第二轴孔；所述第二轴孔固定有用于负载端的固定件。

进一步地，所述磁铁端面与齿轮组件的端面相互平行；所述齿轮组件周侧面设有齿；所述齿轮组件的齿与齿轮环啮合。

进一步地，所述齿轮组件在第二转子盘的第二贯通孔和第一转子盘的第一贯通孔之间转动配合；所述齿轮环套设在第一转子盘的第一环形槽道和第二转子盘的第二环形槽道之间转动配合。

进一步地，所述齿轮组件包括第一中心线和半径R，所述磁铁包括第二中心线；所述第二中心线与第一中心线的间距小于半径R。

进一步地，所述弧形槽孔的长大于或等于齿轮组件的周长。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的永磁偶合器不需要改变气隙，而是通过改变磁铁在径向的位置，相当于改变了磁场的作用半径，从而改变传递转矩和输出转速，调节方便快捷，应用适应性强，有利于变速永磁偶合器的推广应用。

2、本发明的永磁偶合器通过将永磁转子组件的相对同轴配合的第一转子盘和第二转子盘内安装有一个同轴的齿轮环，和若干与齿轮环啮合的齿轮组件，进行调节磁铁在径向的位置，进而改变了磁场的作用半径，实现调节传递转矩和输出转速的目的，具有结构简单，实用性强。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为可变磁铁位置变速的永磁偶合器的结构示意图；

图2为导体转子组件的结构示意图；

图3为永磁转子组件的结构示意图；

图4为第一转子盘的结构示意图；

图5为第二转子盘的结构示意图；

图6为齿轮环的结构示意图；

图7为齿轮组件的结构示意图；

图8为齿轮组件与磁铁位置布置的示意图；

图9为实施例一中的永磁转子组件结构侧视图；

图10为实施例二中的永磁转子组件结构侧视图；

图11为实施例三中的永磁转子组件结构侧视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-第一导体盘，2-第一转子盘，3-固定件，4-第二转子盘，5-隔筒，6-散热片，7-第二导体盘，8-铜导体盘，9-齿轮组件，10-磁铁，11-齿轮环，201-第一轴孔，202-第一环形槽道，203-第一贯通孔，401-第二轴孔，402-第二环形槽道，403-第二贯通孔，901-齿，902-第一中心线，1001-第二中心线，1101-拨动孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“中心”、“安装于”、“中”、“长度”、“内”、“外缘”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

请参阅图1所示，本发明为一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器，包括安装于永磁偶合器驱动端的导体转子组件；安装于永磁偶合器负载端的永磁转子组件。

请参阅图2所示，导体转子组件包括第一导体盘1和第二导体盘7，第一导体盘1外缘与第二导体盘7外缘通过连接件连接；连接件包括隔筒5和螺栓组件，隔筒5位于第一导体盘1和第二导体盘7之间，通过螺栓组件固定，使得第一导体盘1和第二导体盘7之间存在一定的间距，用于与永磁转子组件间隙配合。

在第一导体盘1中心位置固定有用于驱动端的固定件3；第一导体盘1的外表面和第二导体盘7的外表面分别固定有散热片6；第一导体盘1的内表面和第二导体盘7的内表面分别固定有铜导体盘8。

请参阅图3-5所示，永磁转子组件位于第一导体盘1与第二导体盘7之间；永磁转子组件包括相对同轴配合的第一转子盘2和第二转子盘4；第一转子盘2和第二转子盘4内安装有一个同轴的齿轮环11，和若干与齿轮环11啮合的齿轮组件9；第一转子盘2与第二转子盘4相对的表面开有一第一环形槽道202，沿第一环形槽道202的表面均布若干第一贯通孔203；第二转子盘4开有与第一环形槽道202相对应的第二环形槽道402，沿第二环形槽道402的表面均布若干与第一贯通孔203相对应的第二贯通孔403。

第一转子盘2的中心开有第一轴孔201；第二转子盘4的中心开有与第一轴孔201对应的第二轴孔401；第二轴孔401固定有用于负载端的固定件3。

请参阅图7-9所示，齿轮组件9内固定有一磁铁10，相邻两齿轮组件9的磁铁10磁极相反；磁铁10端面与齿轮组件9的端面相互平行；齿轮组件9周侧面设有齿901；齿轮组件9的齿901与齿轮环11啮合；齿轮组件9在第二转子盘4的第二贯通孔403和第一转子盘2的第一贯通孔203之间转动配合；齿轮环11套设在第一转子盘2的第一环形槽道202和第二转子盘4的第二环形槽道402之间转动配合。

齿轮组件9包括第一中心线902和半径R，磁铁10包括第二中心线1001；第二中心线1001与第一中心线902的间距小于半径R。第二转子盘4端面开有一与拨动孔1101相互贯通的弧形槽孔404，弧形槽孔404的长大于或等于齿轮组件9的周长。

请参阅图9所示，为拨动孔1101位于弧形槽孔404一端部位置时，磁铁10位于远离第二转子盘4中心的位置，磁铁10的第二中心线1001与第二转子盘4直径相互垂直。

请参阅图6所示，齿轮环11包括齿盘1102，位于齿盘1102的端面开有一个拨动孔1101。

实施例二

请参阅图1所示，本发明为一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器，包括安装于永磁偶合器驱动端的导体转子组件；安装于永磁偶合器负载端的永磁转子组件。

请参阅图2所示，导体转子组件包括第一导体盘1和第二导体盘7，第一导体盘1外缘与第二导体盘7外缘通过连接件连接；连接件包括隔筒5和螺栓组件，隔筒5位于第一导体盘1和第二导体盘7之间，通过螺栓组件固定，使得第一导体盘1和第二导体盘7之间存在一定的间距，用于与永磁转子组件间隙配合。

在第一导体盘1中心位置固定有用于驱动端的固定件3；第一导体盘1的外表面和第二导体盘7的外表面分别固定有散热片6；第一导体盘1的内表面和第二导体盘7的内表面分别固定有铜导体盘8。

请参阅图3-5所示，永磁转子组件位于第一导体盘1与第二导体盘7之间；永磁转子组件包括相对同轴配合的第一转子盘2和第二转子盘4；第一转子盘2和第二转子盘4内安装有一个同轴的齿轮环11，和若干与齿轮环11啮合的齿轮组件9；第一转子盘2与第二转子盘4相对的表面开有一第一环形槽道202，沿第一环形槽道202的表面均布若干第一贯通孔203；第二转子盘4开有与第一环形槽道202相对应的第二环形槽道402，沿第二环形槽道402的表面均布若干与第一贯通孔203相对应的第二贯通孔403。

第一转子盘2的中心开有第一轴孔201；第二转子盘4的中心开有与第一轴孔201对应的第二轴孔401；第二轴孔401固定有用于负载端的固定件3。第二转子盘4端面开有一与拨动孔1101相互贯通的弧形槽孔404，弧形槽孔404的长大于或等于齿轮组件9的周长。

请参阅图7-8所示，齿轮组件9内固定有一磁铁10，相邻两齿轮组件9的磁铁10磁极相反；磁铁10端面与齿轮组件9的端面相互平行；齿轮组件9周侧面设有齿901；齿轮组件9的齿901与齿轮环11啮合；齿轮组件9在第二转子盘4的第二贯通孔403和第一转子盘2的第一贯通孔203之间转动配合；齿轮环11套设在第一转子盘2的第一环形槽道202和第二转子盘4的第二环形槽道402之间转动配合。

齿轮组件9包括第一中心线902和半径R，磁铁10包括第二中心线1001；第二中心线1001与第一中心线902的间距小于半径R。

请参阅图10所示，为拨动孔1101位于弧形槽孔404中部位置时，磁铁10位于与第二转子盘4直径方向平行的位置，磁铁10的第二中心线1001与第二转子盘4直径相互平行或相同方向位置。

请参阅图6所示，齿轮环11包括齿盘1102，位于齿盘1102的端面开有一个或多个拨动孔1101。

实施例三

请参阅图1所示，本发明为一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器，包括安装于永磁偶合器驱动端的导体转子组件；安装于永磁偶合器负载端的永磁转子组件。

请参阅图2所示，导体转子组件包括第一导体盘1和第二导体盘7，第一导体盘1外缘与第二导体盘7外缘通过连接件连接；连接件包括隔筒5和螺栓组件，隔筒5位于第一导体盘1和第二导体盘7之间，通过螺栓组件固定，使得第一导体盘1和第二导体盘7之间存在一定的间距，用于与永磁转子组件间隙配合。

在第一导体盘1中心位置固定有用于驱动端的固定件3；第一导体盘1的外表面和第二导体盘7的外表面分别固定有散热片6；第一导体盘1的内表面和第二导体盘7的内表面分别固定有铜导体盘8。

请参阅图3-5所示，永磁转子组件位于第一导体盘1与第二导体盘7之间；永磁转子组件包括相对同轴配合的第一转子盘2和第二转子盘4；第一转子盘2和第二转子盘4内安装有一个同轴的齿轮环11，和若干与齿轮环11啮合的齿轮组件9；第一转子盘2与第二转子盘4相对的表面开有一第一环形槽道202，沿第一环形槽道202的表面均布若干第一贯通孔203；第二转子盘4开有与第一环形槽道202相对应的第二环形槽道402，沿第二环形槽道402的表面均布若干与第一贯通孔203相对应的第二贯通孔403。

第一转子盘2的中心开有第一轴孔201；第二转子盘4的中心开有与第一轴孔201对应的第二轴孔401；第二轴孔401固定有用于负载端的固定件3。第二转子盘4端面开有一与拨动孔1101相互贯通的弧形槽孔404，弧形槽孔404的长大于或等于齿轮组件9的周长。

请参阅图7-8所示，齿轮组件9内固定有一磁铁10，相邻两齿轮组件9的磁铁10磁极相反；磁铁10端面与齿轮组件9的端面相互平行；齿轮组件9周侧面设有齿901；齿轮组件9的齿901与齿轮环11啮合；齿轮组件9在第二转子盘4的第二贯通孔403和第一转子盘2的第一贯通孔203之间转动配合；齿轮环11套设在第一转子盘2的第一环形槽道202和第二转子盘4的第二环形槽道402之间转动配合。

齿轮组件9包括第一中心线902和半径R，磁铁10包括第二中心线1001；第二中心线1001与第一中心线902的间距小于半径R。

请参阅图11所示，为拨动孔1101位于弧形槽孔404另一端部位置时，磁铁10位于靠近与第二转子盘4中心的位置，磁铁10的第二中心线1001与第二转子盘4直径相互垂直位置。

请参阅图6所示，齿轮环11包括齿盘1102，位于齿盘1102的端面开有一个或多个拨动孔1101。

位于齿盘1102的端面开有一个或多个拨动孔1101还配合有一紧固螺钉，在调整完齿轮环11的位置后，通过紧固螺钉将齿轮环11进行固定，防止齿轮环11受力自行调整位置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种可变磁铁位置变速的永磁偶合器，包括

安装于永磁偶合器驱动端的导体转子组件；

所述导体转子组件包括第一导体盘(1)和第二导体盘(7)，所述第一导体盘(1)外缘与第二导体盘(7)外缘通过连接件连接；

安装于永磁偶合器负载端的永磁转子组件；所述永磁转子组件位于第一导体盘(1)与第二导体盘(7)之间；

其特征在于：

所述永磁转子组件包括相对同轴配合的第一转子盘(2)和第二转子盘(4)；所述第一转子盘(2)和第二转子盘(4)内安装有一个同轴的齿轮环(11)，和若干与齿轮环(11)啮合的齿轮组件(9)；

其中，所述齿轮组件(9)内固定有一磁铁(10)，相邻两齿轮组件(9)的磁铁(10)磁极相反；

其中，所述齿轮环(11)包括齿盘(1102)，位于所述齿盘(1102)的端面开有一个或多个拨动孔(1101)；

其中，所述第二转子盘(4)端面开有一与拨动孔(1101)相互贯通的弧形槽孔(404)。

2.根据权利要求1所述的可变磁铁位置变速的永磁偶合器，其特征在于，所述连接件包括隔筒(5)和螺栓组件，所述隔筒(5)位于第一导体盘(1)和第二导体盘(7)之间，通过螺栓组件固定。

3.根据权利要求1或2所述的可变磁铁位置变速的永磁偶合器，其特征在于，所述第一导体盘(1)的外表面和第二导体盘(7)的外表面分别固定有散热片(6)；所述第一导体盘(1)的内表面和第二导体盘(7)的内表面分别固定有铜导体盘(8)。

4.根据权利要求3所述的可变磁铁位置变速的永磁偶合器，其特征在于，所述第一导体盘(1)中心位置固定有用于驱动端的固定件(3)。

5.根据权利要求1或2或4所述的可变磁铁位置变速的永磁偶合器，其特征在于，所述第一转子盘(2)与第二转子盘(4)相对的表面开有一第一环形槽道(202)，沿第一环形槽道(202)的表面均布若干第一贯通孔(203)；所述第二转子盘(4)开有与第一环形槽道(202)相对应的第二环形槽道(402)，沿第二环形槽道(402)的表面均布若干与第一贯通孔(203)相对应的第二贯通孔(403)。

6.根据权利要求1或5所述的可变磁铁位置变速的永磁偶合器，其特征在于，所述第一转子盘(2)的中心开有第一轴孔(201)；所述第二转子盘(4)的中心开有与第一轴孔(201)对应的第二轴孔(401)；所述第二轴孔(401)固定有用于负载端的固定件(3)。

7.根据权利要求1或2或4所述的可变磁铁位置变速的永磁偶合器，其特征在于，所述磁铁(10)端面与齿轮组件(9)的端面相互平行；所述齿轮组件(9)周侧面设有齿(901)；所述齿轮组件(9)的齿(901)与齿轮环(11)啮合。

8.根据权利要求5所述的可变磁铁位置变速的永磁偶合器，其特征在于，所述齿轮组件(9)在第二转子盘(4)的第二贯通孔(403)和第一转子盘(2)的第一贯通孔(203)之间转动配合；所述齿轮环(11)套设在第一转子盘(2)的第一环形槽道(202)和第二转子盘(4)的第二环形槽道(402)之间转动配合。

9.根据权利要求5所述的可变磁铁位置变速的永磁偶合器，其特征在于，所述齿轮组件(9)包括第一中心线(902)和半径R，所述磁铁(10)包括第二中心线(1001)；所述第二中心线(1001)与第一中心线(902)的间距小于半径R。

10.根据权利要求1或2或4或8或9所述的可变磁铁位置变速的永磁偶合器，其特征在于，所述弧形槽孔(404)的长大于或等于齿轮组件(9)的周长。

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