磁力耦合器的改進(jìn)的制作方法
【專利摘要】一種磁力耦合器（20）包括第一和第二耦合部件（21，23），其同心地布置在彼此之內(nèi)。每個(gè)耦合部件（21，23）均具有相應(yīng)多個(gè)的突出永磁體（3）。對(duì)于耦合部件（21，23）中的每個(gè)（5），每個(gè)磁體3均具有相反極性的相對(duì)面，并且連續(xù)磁體（3）以交變極性的連續(xù)磁體（3）的面彼此間隔開。在耦合部件（21）上的磁體（3）與耦合部件（23）上的磁體（3）相對(duì)布置但是與耦合部件（23）上的磁體（3）偏置。還公開了通過嚙合永磁體（圖8）的螺栓或桿（10）裝配的耦合部件，永磁體耦合部件與螺栓或桿的旋轉(zhuǎn)軸線垂直地被極化（圖18c）。
【專利說明】磁力耦合器的改進(jìn)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及磁力耦合器。
【背景技術(shù)】
[0002]在轉(zhuǎn)矩傳輸系統(tǒng)中，磁力耦合器是其它機(jī)械耦合器的公知的替代物。磁力耦合器提供了效率提高的轉(zhuǎn)矩傳輸，而不會(huì)通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致能量損失，并且允許從動(dòng)部件與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)隔離。磁力耦合器能夠被配置以便當(dāng)出現(xiàn)過大轉(zhuǎn)矩時(shí)滑動(dòng)，并且消除了與旋轉(zhuǎn)軸密封有關(guān)的諸如固有泄漏和摩擦的問題。
[0003]用于磁力耦合器的現(xiàn)有提出方案包括WO 2010/121303和US 2008/0217373。
[0004]發(fā)明概述
[0005]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案旨在提供比先前提出的磁力耦合器更高效、更安全且更經(jīng)濟(jì)的磁力稱合器。
[0006]在該說明書的背景下，術(shù)語“磁力耦合器”一般用于指代部件磁耦合在一起的布置，包括可能稱為例如磁耦合器、磁驅(qū)動(dòng)器和磁互鎖器的布置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種磁力耦合器，包括:第一永磁體，其安裝到第一耦合部件上并且提供第一極化面；以及第二永磁體，其安裝到第二耦合部件上并且提供第二極化面；其中所述第一耦合部件和第二耦合部件彼此相對(duì)布置但是彼此偏移，并且所述第一極化面和第二極化面具有相反的極性且面向彼此。
[0008]優(yōu)選地，所述磁體從所述耦合部件伸出。
[0009]優(yōu)選地，所述磁體為菱形形狀。
[0010]優(yōu)選地，每個(gè)所述磁體均具有相反極性的兩個(gè)極化面。
[0011]如上所述的磁力耦合器優(yōu)選地包括具有相應(yīng)的第一磁體的多個(gè)所述第一耦合部件，多個(gè)所述第一耦合部件被布置為與具有相應(yīng)的第二磁體的多個(gè)所述第二耦合部件相對(duì)地且交錯(cuò)地布置。
[0012]在另一方案中，本發(fā)明提供了磁力耦合器，包括第一耦合部件和第二耦合部件，第一耦合部件和第二耦合部件中的每個(gè)均具有從耦合部件伸出的相應(yīng)的永磁體組；其中，對(duì)于每個(gè)組，每個(gè)磁體均具有相反極性的相對(duì)面并且連續(xù)的磁體彼此間隔開，連續(xù)磁體的所述面具有交變的極性；耦合部件與彼此相對(duì)布置但是彼此偏移布置的相應(yīng)的磁體組并置。
[0013]每個(gè)組的每個(gè)磁體可以伸入到其它組的兩個(gè)磁體之間的空間中，相對(duì)的面具有相反的極性。
[0014]優(yōu)選地，所述耦合部件旋轉(zhuǎn)部件，其相應(yīng)的磁體圍繞其周邊布置。
[0015]優(yōu)選地，所述耦合部件以一個(gè)在另一個(gè)內(nèi)同心的方式布置。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方案，提供磁性耦合部件，包括承載件和安裝到所述承載件上的多個(gè)永磁體，其中每個(gè)磁體均形成有至少一個(gè)凹部，并且多個(gè)桿設(shè)置在承載件上并且嚙合所述凹部以將磁體緊固到所述承載件上。
[0017]優(yōu)選地，每個(gè)磁體均具有位于磁體的基部的相對(duì)側(cè)的一對(duì)所述凹部。[0018]優(yōu)選地,所述承載件包括一對(duì)元件,在所述一對(duì)元件之間布置有磁體,每個(gè)元件均曾在與另一元件上的桿交錯(cuò)的桿組。
[0019]優(yōu)選地，每個(gè)磁體從承載件伸出以限定凸極。
[0020]優(yōu)選地，每個(gè)磁體被極化以在磁體的一側(cè)提供北極并且在另一側(cè)提供南極。
[0021]優(yōu)選地，所述桿呈螺栓的形式。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一方案,提供磁性耦合部件,包括永磁材料主體,所述永磁材料主體被布置為繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述主體沿與所述旋轉(zhuǎn)軸線垂直的方向被極化。
[0023]優(yōu)選地，所述主體為圓筒狀的。
[0024]優(yōu)選地，所述主體具有圓形截面。
[0025]如上的磁性耦合部件可以包括并排布置的多個(gè)所述主體，所述多個(gè)主體的極化方向以螺旋模式彼此偏移。
[0026]可以結(jié)合圓形部件來提供磁性耦合部件，耦合部件作為渦輪傳動(dòng)件與所述圓形部件磁耦合。
[0027]如上的磁性耦合部件可以彼此軸向間隔的方式布置在磁力耦合器中。
[0028]如上的磁性耦合部件可以同心地在彼此之內(nèi)布置的方式布置在磁力耦合器中。
[0029]金屬套筒可以設(shè)置在至少一個(gè)磁性耦合部件的主體周圍。
[0030]在根據(jù)本發(fā)明的任一前述方案所述的磁性耦合器或磁性耦合部件中，所述或每個(gè)永磁體或永磁材料主體優(yōu)選地包括稀土材料。
[0031]優(yōu)選地,所述稀土材料包括釹。
[0032]磁力稱合器優(yōu)選地包括根據(jù)本發(fā)明的任一前述方案的彼此磁稱合的多個(gè)磁性率禹合部件。
[0033]這種磁力耦合器可為旋轉(zhuǎn)耦合器或線性耦合器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]為了更好地理解本發(fā)明并且顯示本發(fā)明的實(shí)施方案如何實(shí)施，現(xiàn)在將通過實(shí)施例的方式參照附圖，其中:
[0035]圖1示出了在等距視圖中菱形極化磁體的一個(gè)實(shí)施例；
[0036]圖2示出了并排布置且對(duì)稱軸線彼此平行的圖1的一對(duì)菱形極化磁體，并且顯示出它們之間的磁力；
[0037]圖3示出了如圖2布置但是彼此軸向偏移的一對(duì)菱形磁體；
[0038]圖3a圖示出在半空互鎖的兩個(gè)磁體；
[0039]圖4為與圖3類似的視圖，但是示出了另一磁體和磁力；
[0040]圖5為與圖3類似的視圖，但是示出了進(jìn)一步軸向偏移但是其縱軸線更靠近在一起的磁體；
[0041]圖6示出了在等距視圖中磁性耦合部件的實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)施例；
[0042]圖7示出了在圖6的磁性耦合部件中螺栓和磁體的配置的分解視圖；
[0043]圖8示出了具有耦合板和環(huán)件的圖6和圖7的磁性耦合部件的分解視圖；
[0044]圖9示出了圖6、圖7和圖8的徑向磁性耦合部件的平面圖；
[0045]圖10示出了圖6、圖7和圖8的徑向磁性耦合部件的側(cè)視圖；[0046]圖11示出了通過圖10的側(cè)視圖的剖面A-A，示出了螺栓和磁體的集成；
[0047]圖1la示出了包括內(nèi)磁性耦合部件和外磁性耦合部件的磁力耦合器；
[0048]圖12示出了具有徑向或垂直向極化作用的磁性耦合部件的一個(gè)實(shí)施例；
[0049]圖13示出了作為驅(qū)動(dòng)部件和從動(dòng)部件的圖12的兩個(gè)磁性耦合部件，在兩個(gè)磁性耦合部件之間留有氣隙；
[0050]圖14示出了與圖13類似的布置，但是其中驅(qū)動(dòng)部件在直徑上比從動(dòng)部件大；
[0051]圖15示出了圖12的磁性耦合部件的布置的一個(gè)實(shí)施例，具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件至多個(gè)從動(dòng)部件；
[0052]圖16示出了圖12的磁性耦合部件的布置的另一實(shí)施例，從動(dòng)部件與驅(qū)動(dòng)部件成角度偏置；
[0053]圖17示出了圖12的磁性耦合部件的布置的另一實(shí)施例，中間的從動(dòng)部件轉(zhuǎn)送90度的轉(zhuǎn)矩傳輸；
[0054]圖18示出了圖12的磁性耦合部件的布置的另一實(shí)施例，為從動(dòng)部件容納在驅(qū)動(dòng)部件內(nèi)的鼓配置；
[0055]圖18a示出了具有垂直向極化作用的兩個(gè)磁性耦合部件；
[0056]圖18b示出了安裝到相應(yīng)的軸上的沿一方向運(yùn)動(dòng)的圖18a的兩個(gè)磁性部件；
[0057]圖18c為與圖18b類似的視圖，示出了沿相反方向的運(yùn)動(dòng)；
[0058]圖18d為與圖18b類似的視圖，示出了呈鼓配置的耦合部件；
[0059]圖18e為與圖18d對(duì)應(yīng)的剖切視圖；
[0060]圖19示出了圖12的磁性耦合部件的布置的實(shí)施例，其被布置呈在圓形配置中驅(qū)動(dòng)軸向極化的磁體陣列；
[0061]圖20示出了與其旋轉(zhuǎn)軸線垂直地極化的柱形磁體；
[0062]圖21示出了具有螺旋極化配置的接合在一起的圖20的多個(gè)柱形磁體的一個(gè)實(shí)施例；
[0063]圖22示出了在使用時(shí)作為磁性渦輪傳動(dòng)件驅(qū)動(dòng)圓形磁體陣列的圖21的多個(gè)柱形磁體；以及
[0064]圖23示出了被布置為驅(qū)動(dòng)圖21的另外多個(gè)柱形磁體的圖21的多個(gè)柱形磁體。
[0065]發(fā)明詳述
[0066]在圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似或相應(yīng)的部件。
[0067]應(yīng)當(dāng)理解，在下面描述的和/或在附圖中圖示的各個(gè)特征是優(yōu)選的而不是必要的。所描述和/或圖示的特征的組合不被視為唯一可能的組合。除非做出相反說明，否則在可實(shí)現(xiàn)的情況下可以在不同的組合中省略、改變或組合單個(gè)特征。僅作為一個(gè)實(shí)施例，如圖6至圖11所示的磁體3的形狀不是在這些實(shí)施方案中使用的唯一可能的形狀，并且這種形狀的磁體3不必不變地用于圖6至圖11所示的其它所有部件。
[0068]圖1示出了提供菱形形狀的永磁體3，多個(gè)肋件31位于相對(duì)側(cè)上，用于將磁體3保持在圓形或線性主體內(nèi)的適當(dāng)位置處，所述圓形或線性主體設(shè)置有被定形以接納帶肋件側(cè)31并且與帶肋件側(cè)31嚙合的互補(bǔ)凹部。磁體3如圖1所示被極化，北極N極沿磁體3的一側(cè)延伸，并且南極S極沿相對(duì)側(cè)對(duì)稱地延伸。
[0069]磁體3可以由稀土 (例如，釹)制成，稀土能夠被成型和燒結(jié)，并且通過菱形鋼絲切割以定形。菱形形狀提供了與機(jī)械齒輪類似的相對(duì)纖細(xì)的截面，并且因此能夠在單位面積內(nèi)使用更多的磁體。然而，可以采用菱形的替代形狀，例如圓形或橢圓形。
[0070]在圖2中，兩個(gè)磁體3并排布置，其對(duì)稱軸線彼此平行并且對(duì)準(zhǔn)在由虛線所示的中心軸線上。上磁體3的南極S面向下磁體3的北極N，并且因此在兩個(gè)磁體3之間有吸引力。如果釋放，則磁體將粘貼在一起。
[0071]在圖3中，磁體3的中心已偏移，使得磁體的成角度的面32彼此面對(duì)。在該配置中，已經(jīng)觀察到令人吃驚的現(xiàn)象，即，即使在一個(gè)菱形磁體上的N面向另一磁體上的S，磁體現(xiàn)在以相當(dāng)大的力相對(duì)于彼此半空互鎖，也就是，它們采用相對(duì)于彼此平衡的未知。這是非常重要的，因?yàn)槿绻朋w3成環(huán)或成直線布置，諸如旋轉(zhuǎn)耦合器或線性耦合器，它們不會(huì)擺脫對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)，這在現(xiàn)有技術(shù)裝置中會(huì)發(fā)生。
[0072]該現(xiàn)象示于圖3a中，該圖示出了安裝在相應(yīng)的主體14上的兩個(gè)磁體13，相應(yīng)的主體14可樞轉(zhuǎn)地安裝在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)15處。磁體13的N極和S極彼此面對(duì)，盡管主體14繞其相應(yīng)的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)14自由樞轉(zhuǎn)，但是它們鎖定在如圖所示的位置處，留有相當(dāng)大的氣隙。
[0073]圖4示出了另一磁體3，圖示出右側(cè)(如圖)上的磁體3如何定位在右側(cè)的兩個(gè)面對(duì)的磁體3之間。磁體3之間的磁力用于將磁體3保持在平衡狀態(tài)，以使它們趨于相對(duì)于彼此保持鎖定。圖4被擴(kuò)展而包括在如圖所示的左側(cè)和右側(cè)上交替延伸的磁體組3，該圖可代表線性驅(qū)動(dòng)器或耦合器，或者旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器或耦合器的展開圖。如圖所示，由于磁體3之間的磁耦合力，磁體3在左側(cè)、向上或向下的運(yùn)動(dòng)將引起磁體3在如圖所示的右側(cè)上的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，并且反之亦然。
[0074]在圖5中，即使使磁體處于它們能夠通過彼此的位置，磁體也仍將如圖3和圖4所示那樣試圖互鎖，也就是說，它們不會(huì)通過彼此，除非被迫那樣做?；ユi磁場(chǎng)在該位置上較弱，但是仍具有相同的效果。
[0075]為磁體3配置有磁極以使它們彼此排斥和吸引，提供了自穩(wěn)定組件，并且形成了比常規(guī)系統(tǒng)強(qiáng)大得多的磁力耦合器I。而且，自穩(wěn)定系統(tǒng)更加安全，避免了在高速下磁性元件從組件拋出的危險(xiǎn)，這可能發(fā)生于現(xiàn)有布置中。
[0076]如上所述，將磁體3定位在適當(dāng)?shù)某休d件中要求提供定形的凹部以接納帶肋件側(cè)31并且與帶肋件側(cè)31嚙合。這通常要求昂貴的、精確的切割技術(shù)。圖6至圖11的實(shí)施方案可以在這方面進(jìn)行改進(jìn)。
[0077]磁力耦合器通常包括驅(qū)動(dòng)部件和從動(dòng)部件，驅(qū)動(dòng)部件和從動(dòng)部件被配置為繞共同軸線在軸承上旋轉(zhuǎn)。典型地，軸與驅(qū)動(dòng)部件連接，并且軸與從動(dòng)部件連接，以經(jīng)由驅(qū)動(dòng)部件和從動(dòng)部件來提供轉(zhuǎn)矩傳輸，而在它們之間沒有機(jī)械接觸。圖6示出了形成磁力耦合器I的部分的驅(qū)動(dòng)部件或從動(dòng)部件I的配置。
[0078]如圖6和圖7所示，磁性耦合部件I包括支撐盤4的板2，多個(gè)永磁體3安裝到盤4上。另一環(huán)件5用于將磁體3夾緊在圍繞盤4的位置處。盤4和環(huán)件5通過穿過相應(yīng)孔的螺栓6形式的多個(gè)桿接合在一起。
[0079]設(shè)置螺栓6以將磁體3保持在適當(dāng)位置上降低了精確制造要求，并且因此能夠減少與必須使用專用設(shè)備相關(guān)的成本。用于磁體的收容環(huán)以及其它類似的替代物必須被制造成極其精確的尺寸，并且因此通常通過激光器切割以定形。并入螺栓6替代收容環(huán)避免了在制造過程中對(duì)使用昂貴的激光器切割處理的需要。螺栓6不要求與收容環(huán)同等的制造精度。構(gòu)成磁力耦合器I的其它元件同樣不要求這樣的精確工程，諸如板2、盤4和環(huán)件5，并且全部利用等離子體切割器來制造，等離子體切割器提供了更廉價(jià)的制造替代物。
[0080]磁體3圍繞盤4的周邊以基本相等的間隔沿周向布置。當(dāng)磁性耦合部件I與另一磁性耦合部件磁耦合而使得一個(gè)形成驅(qū)動(dòng)部件且另一個(gè)形成從動(dòng)部件時(shí)，驅(qū)動(dòng)部件上的每個(gè)磁體被配置以與從動(dòng)部件上的相應(yīng)磁體磁耦合，驅(qū)動(dòng)部件上的每個(gè)磁體與從動(dòng)部件上的相應(yīng)磁體之間留有氣隙。
[0081]磁體3被極化和布置成使得它們?nèi)缭隍?qū)動(dòng)部件和從動(dòng)部件之間那樣排斥地操作?，F(xiàn)有已知的磁力耦合器I被極化和布置呈使得磁體3吸引地操作。在這些現(xiàn)有系統(tǒng)中，磁體必須精細(xì)地平衡以減少可能發(fā)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。這種扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能夠大幅降低扭矩傳輸器以及因此耦合器的效率。通過排斥地操作，由于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的損失最小化，并且因此，提高了磁力耦合器I的效率。這些系統(tǒng)允許使用極大的磁力耦合器1，并且因此，傳輸極大的轉(zhuǎn)矩。這些系統(tǒng)還允許磁性耦合部件之間更大的氣隙。這種布置甚至能夠允許通過諸如壁的障礙物來分割耦合的部件，因此通過障礙物來傳輸轉(zhuǎn)矩。
[0082]圖8的分解視圖示出了磁性耦合部件I以及盤4和環(huán)件5在該布置內(nèi)的定位。盤4和環(huán)件5將磁體3耦合在一起，通過螺栓6緊固在適當(dāng)位置上。如圖9和圖10所示，交錯(cuò)的螺栓6沿相反方向穿過盤4。重要的是，保持磁力耦合器I的重量分配和對(duì)稱性，從而當(dāng)操作時(shí)不會(huì)影響轉(zhuǎn)矩。
[0083]圖11示出了通過圖10的側(cè)視圖的截面A-A，并且在平面圖中示出了磁體3的形狀。圖11還示出了磁體3圍繞盤4的外周的位置。特別地，可以看出，每個(gè)磁體3在其內(nèi)部形成有一對(duì)凹部，每個(gè)凹部被布置為與相應(yīng)一個(gè)螺栓6嚙合以將磁體3緊固在適當(dāng)位置上。
[0084]螺栓6可由通過螺紋連接或以其它方式緊固到盤4和環(huán)件5上的桿替代。
[0085]圖1 Ia不出了磁力f禹合器20,其包括外磁性f禹合部件21和內(nèi)磁性稱合部件23。外磁性耦合部件21包括環(huán)件22，多個(gè)永磁體3安裝在環(huán)件22上。磁體3面向徑向內(nèi)側(cè)并且可以如前面的實(shí)施方案中所述的具有位于相鄰面且彼此相互間隔開的北極和南極。內(nèi)磁性耦合部件23包括環(huán)件24，多個(gè)相似的永磁體3安裝到環(huán)件24上，多個(gè)相似的永磁體3面向徑向外側(cè)并且均伸入到外部件21上的兩個(gè)相對(duì)磁體3之間的空間中。
[0086]在使用時(shí)，作用于耦合部件21、23上的磁力使得耦合部件在大致如圖所示的平衡位置上互鎖。由于耦合部件21、23為圓形的，所以它們?cè)谄渲苓吷系拿績(jī)蓚€(gè)相對(duì)點(diǎn)處都受到相等且相反的磁力作用。如上所述，交錯(cuò)的磁體3均呈現(xiàn)為相對(duì)于相鄰磁體的平衡位置，因此不存在耦合部件21、23從如圖所示的平衡位置相對(duì)于彼此運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。因此，當(dāng)使耦合部件21、23中的一個(gè)繞其軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于相互作用的磁力，另一耦合部件隨著而旋轉(zhuǎn)；相對(duì)的磁體3永不會(huì)彼此接觸。
[0087]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在磁體3大體如圖1至圖11中定形的情況下，存在將使耦合部件21、23呈現(xiàn)平衡位置的磁體3的三種不同的并置。首先，如圖所示，磁體3淺交錯(cuò)。其次，磁體3較深地交錯(cuò)。并且第三，在磁體3不交錯(cuò)的配置中，但是內(nèi)磁體3與外磁體3以小量間隔開。在旋轉(zhuǎn)耦合器20如圖所示的情況，上述三種并置對(duì)應(yīng)于具有相對(duì)于如圖所示的外耦合部件21、略大于圖示的以及略小于圖示的直徑的內(nèi)耦合部件23。
[0088]如圖所示的耦合器20的重要的實(shí)用性優(yōu)點(diǎn)在于，耦合部件21、23自然地趨向于平衡位置。這意味著，與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠以相對(duì)低的精度來裝配耦合器20 ;磁體碰撞而對(duì)部件造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)可忽略；并且磁體在危險(xiǎn)的高速率下排出的風(fēng)險(xiǎn)可忽略。因此，能夠以極低的成本來生產(chǎn)耦合器20。
[0089]由于耦合部件21、23自然的趨向于耦合部件21、23同心的平衡位置，因此用于耦合部件21、23的軸承所經(jīng)受的力比氣體現(xiàn)有技術(shù)方案小得多。這進(jìn)一步有利于以低成本來制造磁性耦合組件。與磁力相比，作用于耦合部件21、23上的重力較低。
[0090]在圖12中，磁性耦合部件I為圓筒狀的并且應(yīng)繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)。磁性耦合部件I被極化以使極化與旋轉(zhuǎn)軸線垂直。
[0091]當(dāng)磁力耦合器由驅(qū)動(dòng)部件7和從動(dòng)部件8構(gòu)成時(shí)，驅(qū)動(dòng)部件7和從動(dòng)部件8均如圖12所示，在它們之間留有氣隙，如圖13所示，驅(qū)動(dòng)部件7通過由它們之間的場(chǎng)提供的磁耦合將轉(zhuǎn)矩傳送到從動(dòng)部件8。所述驅(qū)動(dòng)部件和從動(dòng)部件的極性沿彼此相反的方向且大小相等，從而確保磁力耦合器I的平衡且將旋轉(zhuǎn)從驅(qū)動(dòng)部件7傳送到從動(dòng)部件8。
[0092]雖然在圖12中僅示出了單一極化，但是根據(jù)對(duì)于轉(zhuǎn)矩傳輸所要求的磁場(chǎng)，這樣的磁體3還可以多重極化以提供多個(gè)極。
[0093]雖然在圖12中磁性耦合部件I被顯示為呈圓筒狀形狀，可以使用其它形狀，諸如其它截面的柱形體和塊狀體。
[0094]在圖13所示的配置中，部件I之間的氣隙可以比常規(guī)耦合器大得多。這有利于通過介入不顯著地中斷磁通的結(jié)構(gòu)或功能元件(例如密封件)來實(shí)現(xiàn)部件I之間的分隔。磁性耦合部件I的顯著特征在于，磁場(chǎng)可以比已知的耦合器延伸得更遠(yuǎn)。
[0095]如圖14所示，與從動(dòng)部件8相似布置的驅(qū)動(dòng)部件7能夠用于提供轉(zhuǎn)矩傳輸，其中驅(qū)動(dòng)部件7在直徑上比從動(dòng)部件8大，或者較大直徑的部件8可以為驅(qū)動(dòng)部件，并且較小直徑的部件7可以為從動(dòng)部件。
[0096]一個(gè)驅(qū)動(dòng)部件7還能夠被配置以驅(qū)動(dòng)多個(gè)從動(dòng)部件8，如圖15所示。從動(dòng)部件8不需要沿與驅(qū)動(dòng)部件7相同的旋轉(zhuǎn)軸線定位，但是能夠被設(shè)定成與其成角度。圖16示出了從動(dòng)部件8的旋轉(zhuǎn)軸線與驅(qū)動(dòng)部件7的旋轉(zhuǎn)軸線成45度角的布置。
[0097]在從動(dòng)部件8的旋轉(zhuǎn)軸線與驅(qū)動(dòng)部件7成90度定位的情形下，一個(gè)或多個(gè)中間從動(dòng)磁體8能夠定位在它們之間,如圖17所示。來自驅(qū)動(dòng)部件7的轉(zhuǎn)矩被傳送到與驅(qū)動(dòng)部件7的旋轉(zhuǎn)軸線成45度角的中間從動(dòng)部件8，并且進(jìn)一步傳送到與驅(qū)動(dòng)部件7的旋轉(zhuǎn)軸線成45度角定位的第二從動(dòng)部件8。該布置確保驅(qū)動(dòng)部件7和最后的從動(dòng)部件8之間的更平滑的傳輸。因此，通過在必要時(shí)使用中間從動(dòng)部件8，轉(zhuǎn)矩能夠通過驅(qū)動(dòng)部件7與從動(dòng)部件8的任意角度傳遞。
[0098]如圖18所示，從動(dòng)部件8能夠包含在驅(qū)動(dòng)部件7內(nèi)(或者反之亦然)，從而形成鼓配置的磁力耦合器。
[0099]在圖18a中，磁性耦合部件包括驅(qū)動(dòng)部件7和從動(dòng)部件8，從動(dòng)部件8和驅(qū)動(dòng)部件7中的每個(gè)均為環(huán)形配置并且包括與其軸線垂直地極化的永磁體，如圖所示。在該實(shí)施例中，兩個(gè)部件7和8以相同的極性N-S布置。
[0100]如圖18b所示，驅(qū)動(dòng)部件7和從動(dòng)部件8中的每個(gè)均安裝到相應(yīng)的軸17、18上，軸17,18承載在相應(yīng)的軸承27、28上，軸承27、28允許軸27、28的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和軸向運(yùn)動(dòng)。
[0101]由于相互作用的磁力，驅(qū)動(dòng)部件7和從動(dòng)部件8呈現(xiàn)為它們互鎖的相互間隔平衡位置,如圖18b所示。當(dāng)驅(qū)動(dòng)部件7旋轉(zhuǎn)時(shí),從動(dòng)部件8隨之旋轉(zhuǎn)(并且如果從動(dòng)部件8旋轉(zhuǎn)反之亦然)。而且，當(dāng)驅(qū)動(dòng)部件7移向從動(dòng)部件8時(shí)，S卩，如圖所示向左移動(dòng)，從動(dòng)部件8也向左移動(dòng)。如圖18c所示，當(dāng)從動(dòng)部件8移向驅(qū)動(dòng)部件7時(shí)，即，如圖所示向右,驅(qū)動(dòng)部件7也向右移動(dòng)。
[0102]因此，如之前所述，如圖18b和18c所示的耦合器能夠有效地?zé)o接觸地傳輸轉(zhuǎn)矩，從而減少了對(duì)密封件的需要并且允許諸如壁的物體置于驅(qū)動(dòng)部件7和從動(dòng)部件8之間。
[0103]如果從動(dòng)部件8被布置在驅(qū)動(dòng)部件7的內(nèi)部，如圖18d所示，則從動(dòng)部件8將占據(jù)其N極和S極分別與驅(qū)動(dòng)部件7的S極和N極相對(duì)的平衡位置。從圖18e的剖切圖中可以看出，從動(dòng)部件8的軸向端面與驅(qū)動(dòng)部件7的安裝件37軸向間隔開。如之前所述，軸承27、28允許軸27、28的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和軸向運(yùn)動(dòng)，并且部件7、8中的每個(gè)跟隨另一個(gè)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和軸向運(yùn)動(dòng)。
[0104]安裝件37可由軟鋼制成，以提高耦合器的抗扭強(qiáng)度，以及任選地可以延展以形成圍繞驅(qū)動(dòng)部件7的套筒，從而提高磁場(chǎng)強(qiáng)度。金屬套筒還可以設(shè)置在從動(dòng)部件8的周圍。
[0105]圖19示出了磁力耦合器的布置，其中驅(qū)動(dòng)部件7被配置以驅(qū)動(dòng)圓形輪9，圓形輪9包括軸向極化磁體陣列，以圓形圖案布置且因此形成從動(dòng)部件8。驅(qū)動(dòng)部件7的旋轉(zhuǎn)軸線與從動(dòng)部件8的旋轉(zhuǎn)軸線成90度角。
[0106]圖20示出了柱形磁體10，在其周邊具有限定磁極段的多個(gè)凹口，并且多個(gè)凹口能夠用于在旋轉(zhuǎn)時(shí)吸收轉(zhuǎn)矩。柱形磁體10與其旋轉(zhuǎn)軸線垂直地極化。如果多個(gè)柱形磁體10疊置在一起并且其極化方向被布置成使得它們形成遍布螺旋驅(qū)動(dòng)輪11的長(zhǎng)度的螺旋布置，如圖21所示，則螺旋驅(qū)動(dòng)輪11出具有螺旋北極和南極的磁性耦合部件。
[0107]當(dāng)圖21的螺旋驅(qū)動(dòng)輪11與圓形輪或磁體陣列磁耦合時(shí)，螺旋驅(qū)動(dòng)輪11能夠用于驅(qū)動(dòng)圓形輪或磁體陣列，如圖22所示。這種布置中的磁體形成磁渦輪驅(qū)動(dòng)器，但是不具有由于連接部分之間的摩擦引起的與等同機(jī)械渦輪驅(qū)動(dòng)器相關(guān)聯(lián)的能量損失。從動(dòng)部件8或圓形輪內(nèi)的磁體能夠根據(jù)螺旋驅(qū)動(dòng)輪11相對(duì)于其的布置而被軸向地或徑向地極化。傳動(dòng)比可以極大，例如，可以為100:1的比率。
[0108]圖23示出了分別作為驅(qū)動(dòng)部件和從動(dòng)部件的磁耦合的兩個(gè)螺旋驅(qū)動(dòng)輪11。以此方式，轉(zhuǎn)矩能夠傳輸?shù)骄哂衅叫行D(zhuǎn)軸線的相鄰輸出軸。由于螺旋極化布置，該傳輸比利用固體塊磁體能夠?qū)崿F(xiàn)的傳輸平滑得多。因此，螺旋驅(qū)動(dòng)輪11的這種布置能夠用于直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。事實(shí)上，每當(dāng)在本說明書中顯示和/或描述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件或從動(dòng)部件時(shí)，直線等同布
置可替代。
[0109]諸如部件I和10的磁性耦合部件可由稀土(例如，釹)制成，其能夠被成型和燒結(jié)并且用菱形鋼絲切割以定形。
[0110]使用本發(fā)明的實(shí)施方案的磁力耦合器可以實(shí)際上100%的效率工作并且可承受極高的旋轉(zhuǎn)速度。磁力耦合器可用于具有電動(dòng)機(jī)的磁力變速箱。例如，磁力耦合器能夠用于驅(qū)動(dòng)人工心臟泵。
[0111]使用本發(fā)明的實(shí)施方案的磁力耦合器可以包括磁性耦合部件，磁性耦合部件以同心圓環(huán)布置以形成耦合器，或者以單獨(dú)的環(huán)布置以形成齒輪。
[0112]在本說明書中，動(dòng)詞“包括”具有其正規(guī)詞典含義，以表示非排他性包含。也就是說，詞語“包括”(或其任意衍生詞)的使用包括一個(gè)或多個(gè)特征，不排除還包括另外的特征的可能性。詞語“優(yōu)選的”(或其任意衍生詞)表示優(yōu)選的而非必要的一個(gè)或多個(gè)特征。
[0113]讀者的注意力指向結(jié)合本申請(qǐng)與本說明書同時(shí)遞交或在本說明書之前遞交且公開以接受公眾檢驗(yàn)該說明書的所有的論文和文檔，并且所有這些論文和文檔的內(nèi)容均通過引用合并于本文中。
[0114]本說明書中公開的所有特征(包括任何隨附的權(quán)利要求書、摘要和附圖)、和/或如此公開的任何方法或過程的全部步驟可以任意組合進(jìn)行組合，除了至少一些這樣的特征和/或步驟相互排他的組合之外。
[0115]本說明書中公開的每個(gè)特征(包括任何隨附的權(quán)利要求書、摘要和附圖)可由起到相同的、等同或相似的目的的可選特征來替換，除非明確指出。因此，除非明確指出，否則所公開的每個(gè)特征僅為一類系列等同或相似特征的一個(gè)實(shí)施例。
[0116]本發(fā)明不局限于前面的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。本發(fā)明可擴(kuò)展至在本說明書中公開的特征(包括任何隨附的權(quán)利要求書、摘要和附圖)的任意新穎的特征或任意新穎的組合，或擴(kuò)展至如此公開的任意方法或過程的步驟的任意新穎的步驟或任意新穎的組合。
【權(quán)利要求】
1.磁力耦合器，包括第一耦合部件和第二耦合部件，第一耦合部件和第二耦合部件中的每個(gè)均具有從耦合部件伸出的相應(yīng)的永磁體組；其中，對(duì)于所述組中的每個(gè)，每個(gè)所述磁體均具有相反極性的相對(duì)面并且連續(xù)磁體通過交變極性的連續(xù)磁體的所述面彼此間隔開；所述耦合部件與彼此相反布置但是彼此偏置的相應(yīng)的磁體組并置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力耦合器，其中每組的每個(gè)所述磁體均伸入其它組的兩個(gè)磁體之間的空間中，相對(duì)的面具有相反的極性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁力耦合器，其中所述耦合部件為旋轉(zhuǎn)部件，其相應(yīng)的磁體圍繞其周邊排布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁力耦合器，其中所述耦合部件以一個(gè)在另一個(gè)內(nèi)同心的方式排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的磁力耦合器，其中所述磁體為菱形形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的磁力耦合器，其中所述耦合部件與權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)相符合。
7.磁性耦合部件，其包括承載件以及安裝到所述承載件上的多個(gè)永磁體，其中每個(gè)所述磁體均形成有至少一個(gè)凹部，并且多個(gè)桿設(shè)置在所述承載件上并且嚙合所述凹部以將所述磁體緊固到所述承載件上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁性耦合部件，其中每個(gè)所述磁體均具有位于所述磁體的基部的相對(duì)側(cè)的一對(duì)所述凹部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的磁性耦合部件，其中所述承載件包括一對(duì)元件，在所述一對(duì)元件之間排布有所述磁體,每個(gè)所述元件均承載與另一個(gè)所述元件上的所述桿交錯(cuò)的桿組。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的磁性耦合部件，其中每個(gè)所述磁體從所述承載件伸出以限定凸極。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的磁性耦合部件，其中每個(gè)所述磁體被極化以在所述磁體的一側(cè)提供北極而在另一側(cè)提供南極。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的磁性耦合部件，其中所述桿呈螺栓的形式。
13.磁力耦合器，其包括一對(duì)磁性耦合部件，每個(gè)磁性耦合部件均被布置為繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，至少一個(gè)所述部件包括沿與所述旋轉(zhuǎn)軸線垂直的方向極化的永磁材料主體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁力耦合器，其中所述或每個(gè)所述主體為圓筒狀的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的磁力耦合器，其中所述或每個(gè)所述主體為圓形截面。
16.根據(jù)權(quán)利要求13、14或15所述的磁力耦合器，其中至少一個(gè)所述耦合部件包括并排布置的多個(gè)所述主體，所述多個(gè)主體的極化方向以螺旋模式彼此偏移。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁力耦合器，其中所述一個(gè)耦合部件作為渦輪傳動(dòng)件與包括圓形部件的另一耦合部件磁耦合。
18.根據(jù)權(quán)利要求13、14或15所述的磁力耦合器，其中所述耦合部件在軸向上彼此間隔開。
19.根據(jù)權(quán)利要求13、14或15所述的磁力耦合器，其中所述耦合部件在彼此之內(nèi)同心地布置。
20.根據(jù)權(quán)利要求13至19中任一項(xiàng)所述的磁力耦合器，其中金屬套筒設(shè)置在至少一個(gè)所述耦合部件的所述主體的周圍。
21.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的磁力耦合器或耦合部件，其中所述或每個(gè)永磁體或永磁材料主體包括稀土材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的磁力耦合器或磁性耦合部件，其中所述稀土材料包括釹。
23.基本如上文參照附圖所描述的磁性耦合部件。
24.磁力耦合器，包括根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的彼此磁耦合的多個(gè)磁性耦合部件。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至6或13至24中任一項(xiàng)所述的磁力耦合器為旋轉(zhuǎn)耦合器。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至6或13至24中任一項(xiàng)所述的磁力耦合器為線性耦合器。
27.基本如上文參照附圖所描述的磁力耦合器。
【文檔編號(hào)】H02K49/10GK104040854SQ201280012215
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月18日
【發(fā)明者】C·布萊納, R·伊劉塔 申請(qǐng)人:C·布萊納, R·伊劉塔