TWI463765B - Magnetic coupling - Google Patents

Description

磁力聯軸器

本發明係有關一種聯軸器之技術，尤指一種以磁力傳遞扭力，透過非接觸式且非機械聯結方式來傳遞扭力，更能調整扭力，以小輪帶動大輪、大輪帶動小輪或兩輪一樣大互相帶動的原理，使傳輸轉速減小或增大或一樣，並使扭力加大或減小或一樣之磁力聯軸器。

轉動機械種類相當多，用途也相當廣泛，而轉動機械需要透過驅動結構使其不斷的轉動。傳統的傳動結構通常是使用皮帶輪或以聯軸器直接接觸連結，以機械連結的方式來傳動扭力，達到驅動轉動之目的。

由於每條皮帶出廠時就有容許的安裝張力，為了避免過緊讓皮帶、軸或軸承提早損壞。所以在實際實用時必須調整到容許安裝張力，才能長久保持傳動組件和皮帶在最佳使用狀態。然而，在長久使用後，皮帶輪、以皮帶帶動的聯軸器或一般的機械連結的聯軸器大都會因為時間、溫度或對心問題，而在一定的時間內斷裂。尤其是以皮帶帶動的聯軸器，常常在使用後一個月內就必須要調整皮帶的鬆緊度，在使用四個月至六個月內就要更換皮帶，否則皮帶會因為上述種種因素而斷裂，所以要定期的調整皮帶及更換皮帶，需要很多的時間、金錢及人力。並且軸承也會因為長期受到皮帶的側拉力造成快速損壞，對轉動機械來說是一種隱患，並且至今都沒有找到解決此一問題的方法或結構。

因此，本發明主要是提供一種磁力聯軸器，最主要是以磁力傳遞扭力，非直接接觸轉動機械，非機械連結傳遞扭力，並可調整傳遞扭力的大小，提昇整體的可靠度，非接觸方式更能避免產生震動，並且無需定期更換皮帶，所以無需維修，整體結構更加單純，更能提昇使用效能，此即本發明最重要精神所在及所欲積極揭露之處。

本發明之目的為提供一種磁力聯軸器，主要係應用於轉動機械，特別是一種非直接接觸、非機械聯結而使傳輸轉速減小、增大或一樣)，並使扭力加大、減小或一樣)，以依照不同需求調整扭力，提升整體可靠度。

本發明之目的為提供一種磁力聯軸器，整體構造簡單且無需維護，更能消除避免轉動時所產生的震動及消除週期性的負載堵轉。

為達上述目的，本發明係提供一種磁力聯軸器，應用於轉動機械，用以連接驅動機構或負載機構，包含一磁盤以及一導體盤。磁盤係呈圓形，具有複數環形排列的永久磁鐵，磁盤中心設有一輪轂(hub)，輪轂(hub)用以連接驅動機構或負載機構；導體盤係呈圓形，導體盤中心設有一輪轂(hub)，導體盤由非磁性金屬材料製成，磁盤設於鄰近導體盤的一表面的外圍，且與導體盤之間具有一氣隙，導體盤相對磁盤的另一表面覆蓋有一磁性金屬。

在一較佳實施例中，非磁性金屬材料係為鋁或銅。磁性金屬係為鐵。磁性金屬呈圓形，磁性金屬的直徑等於導體盤的直徑。磁性金屬的厚度大於該導體盤的厚度，當然在其他實施例中厚度也可以是小於或相同。驅動機構連結磁盤或導體盤轉動，使磁盤上複數永久磁鐵的磁力線切割導體盤產生的渦電流將產生磁場而傳遞所需的扭力。並且，磁盤及導體盤的氣隙距離越近，磁力線的分布越密集，磁盤及導體盤的氣隙距離越遠，磁力線的分布越稀疏，藉此以調整扭力大小。

相較於習知技術，本發明磁力聯軸器，主要以非接觸且非機械連結的方式來傳遞轉動機械所需要的扭力，有別於以往以皮帶輪或聯軸器，習知聯軸器都是接觸式的直接連結，不僅每隔一段時間就需要調整鬆緊度，又無法避免震動，且會因為時間、溫度或對心問題而在使用一段時間後斷裂，必須不斷的更換心的皮帶，造成人力及成本的增加，因此，本發明能完全解除上述的問題，且無需維護能節省成本，更能提高可靠度。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。

以下參照圖式說明本發明之實施例，應注意的是，以下圖式係為簡化之示意圖式，而僅以示意方式說明本發明之基本構想，遂圖式中僅例示與本創作有關之結構而非按照實際實施時之元件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各元件之型態、數量及比例並非以圖示為限，可依實際設計需要作變化，合先敘明。

首先，請參閱圖1、圖2及圖3所示，係為本發明磁力聯軸器一較佳實施例之立體結構圖、俯視圖及側視圖。如圖所示，本發明之磁力聯軸器1包含：一磁盤11以及一導體盤12。

磁盤11係呈圓形，具有複數環形排列的永久磁鐵111，磁盤中心設有一輪轂(hub)110，輪轂(hub)110用以連接驅動機構2或負載機構。

導體盤12係呈圓形，導體盤12的直徑大於磁盤11的直徑，導體盤12由非磁性金屬材料製成，磁盤11設於鄰近導體盤12的一表面的外圍，(在不同實施例可以設在不同位置)，且與導體盤12之間具有一氣隙10，導體盤12相對磁盤11的另一表面覆蓋有一磁性金屬121。磁性金屬121呈圓形，磁性金屬121的直徑等於導體盤12的直徑。磁性金屬121的厚度大於導體盤12的厚度(在其他實施例中，磁性金屬121厚度可以是小於導體盤12的厚度或等於導體盤12的厚度)。

在本實施例中，非磁性金屬材料係為銅，磁性金屬121的材質係為碳鋼。當然非磁性金屬材料的材質並不以銅為限，在其他實施例中也可以是鋁，或其他等效的材質。磁性金屬121的材質也並非以碳鋼為限，在其他實施例中，也可以是具有磁性的等效材質。在實際使用時，磁盤11係設於導體盤12的下方靠近外圍的位置(在不同實施例中，也可以在上方或是水平方向，且不一定在外圍的位置)，並與導體盤12之間具有一氣隙10(如圖3所示)，磁盤11圓心並設有驅動機構2或負載機構，在本實施例中，驅動機構2係為電機機構，當然並非以此為限，驅動機構2在其他實施例中也可為引擎機構、蒸汽渦輪(Steam Turbine)或其他等效機構，負載機構係為風機、泵、空壓機、輸送皮帶等。藉此，驅動機構2帶動磁盤11旋轉，透過磁盤11上複數永久磁鐵111所產生的磁力線切割導體盤12產生的渦電流，而產生磁場，以傳遞所需的扭力，帶動導體盤12旋轉。

並且，軸向調整磁盤11與導體盤12之間的距離即可調整磁力線的多寡，徑向調整磁盤11與導體盤12之間的距離亦可調整磁力線的多寡。具體而言，以軸向調整時，當磁盤11與導體盤12越靠近，也就是說氣隙10距離越小時，所產生的磁力線越密集；反之，當磁盤11與導體盤12越遠離，也就是說氣隙10距離越大時，所產生的磁力線越稀疏。以徑向調整時，除了受磁盤11與導體盤12接近面積而定外，原則上，磁盤11的圓心與導體盤12的圓心越靠近時，磁力線越密集，反之，磁盤11的圓心與導體盤12的圓心越遠離時，磁力線越稀疏。藉此，使用者能依照不同的情況或需求來調整軸向或徑向的距離，以產生密度不同的磁力線，進而傳遞不同的扭力。並以較小的磁盤11帶動較大的導體盤12，達到傳輸轉速減小，而扭力加大的目的。

在不同實施例中，導體盤12中心亦可設有一輪轂(hub)，並用以連接驅動機構2或負載機構，令驅動機構2帶動導體盤12驅動磁盤11)。

並且，在其他實施例中，也可為較大的磁盤11帶動較小的導體盤12，達到傳輸轉速增大，而扭力減小的目的。或是相同大小的的磁盤11及導體盤12相互 帶動，達到達到傳輸轉速一樣，而扭力一樣的目的。而可依照不同的需求作調整。

請再參閱圖4所示，係為本發明磁力聯軸器一較佳實施例之使用狀態參考圖，如圖所示，係將本發明之磁力聯軸器1應用於轉動機械，在本實施例中以風機3作為實施例，使用時係將風機3連結於導體盤12的圓心，藉此，當驅動機構2驅動磁盤11旋轉時，磁盤11上複數永久磁鐵111所產生的磁力線切割導體盤12產生的渦電流而產生磁場，即可傳遞所需的扭力，帶動導體盤12旋轉，進而帶動與導體盤12連結的風機3旋轉。

藉此，以非接觸及非機械連結的方式來驅動轉動機械，具有以下優點：節能、構造簡單、對心簡單、安裝簡單、無需維護、可調整轉動機械轉速、可在惡劣環境中使用、能消除難以排除之震動及隔離震動、消除週期性的負載堵轉、提供高效扭轉傳輸、適合應用於脈衝型負載及可靠度高。

相較於習知技術，本發明磁力聯軸器，主要以非接觸且非機械連結的方式來傳遞轉動機械所需要的扭力，有別於以往以皮帶輪或聯軸器，習知聯軸器都是接觸式的直接連結，不僅每隔一段時間就需要調整鬆緊度，又無法避免震動，且會因為時間、溫度或對心問題而在使用一段時間後斷裂，必須不斷的更換心的皮帶，而在使用一段時間後斷裂，必須不斷的更換心的皮帶，造成人力及成本的增加，因此，本發明能完全解除上述的問題，且無需維護能節省成本，更能提高可靠度。

雖然前述的描述及圖式已揭示本發明之較佳實施例，必須瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使用於本發明較佳實施例，而不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本創作原理之精神及範圍。熟悉本發明所屬技術領域之一般技藝者將可體會，本發明可使用於許多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。因此，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說明本發明，而非用以限制本發明。本發明的範圍應由後附申請專利範圍所界定，並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。

1．．．磁力聯軸器

10．．．氣隙

11．．．磁盤

110．．．輪轂(hub)

111．．．永久磁鐵

12．．．導體盤

121．．．磁性金屬

2．．．驅動機構

3．．．風機

圖1係為本發明磁力聯軸器一較佳實施例之立體結構圖；

圖2係為本發明磁力聯軸器一較佳實施例之俯視圖；

圖3係為本發明磁力聯軸器一較佳實施例之側視圖；以及

圖4係為本發明磁力聯軸器一較佳實施例之使用狀態參考圖。

1．．．磁力聯軸器

10．．．氣隙

11．．．磁盤

110．．．輪轂(hub)

111．．．永久磁鐵

12．．．導體盤

121．．．磁性金屬

2．．．驅動機構

Claims (10)

1. 一種磁力聯軸器，應用於轉動機械，用以連接驅動機構或負載機構，包含：一磁盤，係呈圓形，具有複數環形排列的永久磁鐵，該磁盤中心設有一輪轂(hub)，該輪轂(hub)用以連接驅動機構或負載機構；以及一導體盤，係呈圓形，該導體盤由非磁性金屬材料製成，該導體盤中心設有一輪轂(hub)，該輪轂(hub)用以連接驅動機構或負載機構，其中該磁盤設於鄰近該導體盤的一表面，且與該導體盤之間具有一氣隙，該導體盤相對該磁盤的另一表面覆蓋有一磁性金屬。
2. 如請求項1所述磁力聯軸器，其中該非磁性金屬材料係為鋁或銅或其他導體。
3. 如請求項1所述之磁力聯軸器，其中該磁性金屬係為碳鋼或磁性金屬。
4. 如請求項1所述之磁力聯軸器，其中該磁性金屬呈圓形，該磁性金屬的直徑等於、小於或大於導體盤的直徑。
5. 如請求項1所述之磁力聯軸器，其中該磁盤的直徑小於、等於或大於該導體盤的直徑。
6. 如請求項1所述之磁力聯軸器，其中該驅動機構連結該磁盤或該導體盤轉動，使磁盤上複數永久磁鐵的磁力線切割導體盤產生的渦電流將產生磁場而傳遞所需的扭力。
7. 如請求項1所述之磁力聯軸器，其中該磁盤及導體盤的氣隙距離越近，磁力線的分布越密集，該磁盤及導體盤的氣隙距離越遠，磁力線的分布越稀疏。
8. 如請求項1所述之磁力聯軸器，其中該磁盤的圓心與該導體盤的圓心距離越近，該磁力線的分布越密集，該磁盤的圓心與該導體盤的圓心距離越遠，該磁力線的分布越稀疏。
9. 如請求項1所述之磁力聯軸器，其中驅動機構係為電機機構、引擎機構、蒸汽渦輪(Steam Turbine)等。
10. 如請求項1所述之磁力聯軸器，其中負載機構係為風機、泵、空壓機、輸送皮帶等。