專利名稱：一種圓盤式時滯效應較小的永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及永磁渦流聯(lián)軸器領域，特別涉及永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤。
背景技術：
在現(xiàn)實生活中，使用聯(lián)軸器聯(lián)結的傳動軸傳動系統(tǒng)應用非常廣泛，幾乎工業(yè)場合及生活中涉及到電機動力傳動的領域，都會使用到聯(lián)軸器的傳動軸傳動技術。目前機械領域中使用的聯(lián)軸器多為機械式聯(lián)軸器、液力式聯(lián)軸器與永磁渦流聯(lián)軸器。機械式聯(lián)軸器是剛性聯(lián)結，機械力傳遞轉(zhuǎn)矩。在安裝過程中，由于存在軸向偏移誤差，增加了支撐原件的載荷；徑向偏移誤差將產(chǎn)生突變載荷而引起設備的高頻振動。并且剛性聯(lián)結在啟動瞬間產(chǎn)生沖擊性載荷。液力耦合器調(diào)速一屬低效調(diào)速方式，調(diào)速范圍有限，高速丟轉(zhuǎn)約5%-10%，低速轉(zhuǎn)差損耗大，最高可達額定功率的30%以上，精度低、線性度差、響應慢，啟動電流大，裝置大，不適合改造；容易漏液、維護復雜、費用大，不能滿足提高裝置整體自動化水平的需要。永磁渦流聯(lián)軸器應用磁力耦合傳動技術，相比較傳動的聯(lián)軸器，具有以下的優(yōu)點:①節(jié)能效果:25% 66%。②維護工作量小，幾乎是免維護產(chǎn)品，維護費用極低。③允許有較大的安裝對中誤差(最大可為5_)，大大簡化了安裝調(diào)試過程。④具有過載保護功能，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性，完全消除了系統(tǒng)因過載而導致的損壞。⑤提高電機的啟動能力，減少沖擊和振動，協(xié)調(diào)多機驅(qū)動的負荷分配。⑥調(diào)速型可在電機轉(zhuǎn)速基本不變的情況下實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)。⑦使用壽命長，設計壽命為30年。并可延長系統(tǒng)中零部件的使用壽命。⑧易于實現(xiàn)遙控和自動控制，過程控制精確高。⑨結構簡單，適應各種惡劣環(huán)境。對環(huán)境友好，不產(chǎn)生污染物，不產(chǎn)生諧波。體積小，安裝方便。目前市場上技術成熟的圓盤式永磁渦流聯(lián)軸器，技術性能仍有很多不足需要改進，主要有:①現(xiàn)有的圓盤式永磁渦流聯(lián)軸器的永磁體是沿磁盤圓周以極性相反的兩磁體相鄰布置排列，其驅(qū)動效率較低，單位體積提供的磁轉(zhuǎn)矩功率不高、發(fā)熱量較大。②現(xiàn)有的永磁潤流聯(lián)軸器在傳遞較大扭矩時，其磁盤與金屬盤會產(chǎn)生較大的滯后角，存在明顯的時滯效應，不適于精度要求較高的傳動。③現(xiàn)有的永磁渦流聯(lián)軸器在輸入端轉(zhuǎn)速改變時，輸出端轉(zhuǎn)速改變的時滯效應較大，當輸入端轉(zhuǎn)速頻繁改變時，不僅不能及時傳遞相應的轉(zhuǎn)矩，而且會使得金屬盤上的電渦流生熱，產(chǎn)生熱量急速升高堆積，這些特點影響了永磁渦流聯(lián)軸器應用于對調(diào)速精度有較高要求的場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提出一種圓盤式的時滯效應較小的永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是公開一種圓盤式時滯效應較小的永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤，包括磁盤座和設于磁盤座上的永磁體，所述永磁體分為內(nèi)外兩圈均勻分布于磁盤座上，永磁體的N極、S極均沿磁盤的軸向分布，內(nèi)外圈和同為內(nèi)圈或外圈的兩相鄰永磁體的N極、S極互為相反。
作為優(yōu)選,所述磁盤的內(nèi)外圈永磁體都為扇形，且內(nèi)外圈永磁體分布的圓心角相同。作為優(yōu)選，所述磁盤的永磁體，內(nèi)圈永磁體截面積相對外圈永磁體截面積更大。作為優(yōu)選,所述磁盤的永磁體內(nèi)外圈設為一對，整個磁盤分布X對永磁體，X為大于O的偶數(shù)。作為優(yōu)選，所述磁盤的永磁體設為16對、18對或20對。工作原理:當輸入軸帶動金屬盤轉(zhuǎn)動時，連接輸出軸的磁盤相對金屬盤轉(zhuǎn)動，在兩塊金屬盤上均產(chǎn)生電渦流，使磁盤與輸出軸轉(zhuǎn)動進而傳遞轉(zhuǎn)矩，通過調(diào)整磁盤與金屬盤間隙，隨間隙變小傳遞轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速差減小，間隙變大，轉(zhuǎn)速差增大，實現(xiàn)無級變速。磁盤上共有正偶數(shù)對永磁體分為內(nèi)外兩圈，沿磁盤圓周方向均勻分布于磁盤座上，永磁體均勻分布有利于磁盤在各個方向上受力相同，產(chǎn)生的振動較小。每個永磁體的N極、S極均沿磁盤的軸向分布，內(nèi)外圈和同為內(nèi)圈或外圈的兩相鄰永磁體N極、S極互為相反，內(nèi)圈永磁體截面積較大，夕卜圈永磁體截面積較小。內(nèi)外圈永磁體都為扇形，可減少永磁體間金屬的磁阻，增大感應產(chǎn)生的電渦流強度，增加傳遞的力與轉(zhuǎn)矩。永磁渦流聯(lián)軸器的作用原理是金屬盤上磁通量的變化導致產(chǎn)生電渦流，現(xiàn)有的圓盤式永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤上只有單圈永磁體，其磁感應強度泄漏在徑向方向的比例較大，導致金屬盤軸向方向受到的有效磁感應強度不高。分為內(nèi)外圈永磁體可以使得內(nèi)圈永磁體泄漏在徑向方向的感應強度較小，而外圈永磁體體積相對較小，與單圈永磁體相比可以減少永磁體泄漏在磁盤徑向的磁感應強度，增加籠式結構的金屬盤上的有效磁通量密度，產(chǎn)生更大的電渦流強度，進而增加傳遞的力與轉(zhuǎn)矩，減小磁盤與金屬盤間的滯后角。在輸入端轉(zhuǎn)速變化時可更快的改變輸出端的轉(zhuǎn)速，及時傳遞改變的轉(zhuǎn)矩，減少金屬盤上的生熱量，提高了永磁渦流聯(lián)軸器的傳遞效率并改善了其時滯效應。有益效果:本發(fā)明是對現(xiàn)在永磁渦流聯(lián)軸器提供了可行的核心的技術方案，時滯效應小，傳遞效率高，生熱小，適合對調(diào)速精度有較高要求的場合，且發(fā)明原理清晰、裝置簡單、可應用于工業(yè)生產(chǎn)，以此滿足相關領域?qū)τ来艤u流聯(lián)軸器的產(chǎn)品需要。


結合附圖，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點可從下面通過舉例來對本發(fā)明的原理進行解釋的優(yōu)選實施方式的說明中變得更清楚。圖1為圓盤式時滯效應較小的永磁渦流聯(lián)軸器的二維裝配示意圖；圖2為現(xiàn)有技術的圓盤式永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤上永磁體的分布示意圖；圖3為圖2的側(cè)視圖；圖4為現(xiàn)有技術的圓盤式永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤上一圈永磁體的磁體間磁場分布示意圖；圖5為現(xiàn)有技術的圓盤式永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤上沿磁盤徑向的磁場分布示意圖；圖6為本發(fā)明一種圓盤式時滯效應較小的永磁潤流聯(lián)軸器的磁盤的一種實施方式中永磁體的分布示意圖7為圖6的側(cè)視圖；圖8為本發(fā)明一種圓盤式時滯效應較小的永磁潤流聯(lián)軸器的磁盤的一種實施方式中永磁體沿磁盤徑向的磁場分布示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細描述:如圖1所不,一種圓盤式永磁潤流聯(lián)軸器,包括電機輸出軸相連的輸入軸5、與負載軸相連輸出軸9、圓盤形的金屬盤2、圓盤形的磁盤6、傳動連桿機構3、設于磁盤6靠近傳動連桿機構3側(cè)的隔磁銅板1、設于籠式結構兩側(cè)的散熱片4。其中金屬盤和磁盤以傳動連桿機構3的中軸8為中心，鏡像對稱布置，兩個金屬盤外延用鋼板固定連接到一起，形成一個籠式結構，輸入軸5與金屬盤中心連接,傳動連桿機構3帶動磁盤6相對金屬盤2靠近或拉遠橫向移動，輸出軸9與磁盤6中心連接。如圖2、圖3所示，現(xiàn)有技術的磁盤上，永磁體是單層軸向鑲嵌在磁盤上的，N極、S極循環(huán)排列，其產(chǎn)生的磁感線如圖4和圖5所示。圖5畫出的是永磁體沿磁盤半徑方向產(chǎn)生的磁通回路，因為空氣和隔磁銅板的磁阻很大，所以通過空氣和磁盤座的磁感線不能產(chǎn)生電渦流，就是浪費了的磁場能量，圖5中，浪費的磁場能量比較多。如圖6、圖7所示，本發(fā)明的磁盤6包括磁盤座和設于磁盤座上的永磁體，所述永磁體分為內(nèi)外兩圈均勻分布于磁盤座上，永磁體的N極、S極均沿磁盤6的軸向分布，內(nèi)外圈和同為內(nèi)圈或外圈的兩相鄰永磁體的N極、S極互為相反。所述磁盤的內(nèi)外圈永磁體都為扇形，且內(nèi)外圈永磁體分布的圓心角相同。所述磁盤的永磁體，內(nèi)圈永磁體截面積相對外圈永磁體截面積更大。所述磁盤的永磁體內(nèi)外圈設為一對，整個磁盤分布N對永磁體,N為大于O的偶數(shù)，優(yōu)選永磁體設為16對、18對或20對。圖8所示為本發(fā)明的永磁體沿磁盤半徑方向產(chǎn)生的磁通回路，與圖5比較可以看出，本發(fā)明永磁體通過空氣和隔磁銅板的磁感線減少了，只有外圈的部分磁感線不能產(chǎn)生電渦流，因此本發(fā)明的磁盤傳遞的力、轉(zhuǎn)矩和功率得以提高。永磁渦流聯(lián)軸器工作原理永磁潤流聯(lián)軸器輸入軸與電機輸出軸相連，永磁潤流聯(lián)軸器輸出軸與負載軸相連，通過永磁渦流聯(lián)軸器調(diào)節(jié)輸出軸的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是通過改變金屬盤和磁盤間的氣隙實現(xiàn)的。通過傳動連桿機構，來調(diào)整兩個磁盤與中軸的距離，磁盤與中軸僅有相對平動，不存在相對轉(zhuǎn)動。磁盤間距變大，磁盤與金屬盤的間距就變小，通過調(diào)節(jié)氣隙大小可以改變輸出軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和輸出功率。為避免磁盤間磁場互相干擾在兩磁盤內(nèi)側(cè)附有隔磁銅板。金屬盤外側(cè)分布著機械式的散熱片。所述磁盤由磁盤座和永磁體組成,偶數(shù)對永磁體分為內(nèi)外兩圈固定分布于磁盤座上,永磁體的N極、S極均沿磁盤的軸向分布，內(nèi)外圈和同為內(nèi)圈或外圈的兩相鄰永磁體N極、S極互為相反，內(nèi)圈永磁體截面積較大，外圈永磁體截面積較小，減少永磁體泄漏在磁盤徑向的磁感應強度，增加磁盤上產(chǎn)生電渦流強度，內(nèi)外圈永磁體都為扇形。若永磁體對數(shù)太少，磁通量變化率就較小，在磁盤上產(chǎn)生的電渦流就較小，傳遞力矩比較低；若永磁體對數(shù)太多，那么永磁體間金屬的磁阻較大，進而會減小產(chǎn)生的電渦流強度。經(jīng)試驗證明永磁體對數(shù)取16對、18對或20對傳遞的力矩較大、時滯效應較小。
永磁渦流聯(lián)軸器工作過程如下:輸入軸與電機同速轉(zhuǎn)動，輸入軸連接金屬盤，籠形的金屬結構轉(zhuǎn)動與電機同速。根據(jù)輸入功率與預期的輸出功率來調(diào)整兩磁盤間的距離，當磁盤距離轉(zhuǎn)動的籠形金屬結構遠時，磁感線在金屬盤上產(chǎn)生的電渦流小，從而傳遞轉(zhuǎn)矩小，磁盤與輸出軸轉(zhuǎn)速低。當傳動連桿機構增大磁盤與中軸的間距時，磁盤與金屬盤間的氣隙減小，傳遞轉(zhuǎn)矩增加，磁盤轉(zhuǎn)速增加。中軸固定于輸出軸上，水平方向靜止，通過傳動機構可調(diào)整兩磁盤與中軸的距離，達到同時調(diào)整兩對磁盤和金屬盤的磁間隙的目的，同時由于磁渦流傳遞轉(zhuǎn)矩，輸入軸轉(zhuǎn)矩傳遞到磁盤上，中軸與輸出軸連接，由間隙大小可改變輸出軸與輸入軸之間的轉(zhuǎn)差，進而根據(jù)轉(zhuǎn)矩與功率要求，調(diào)整輸出軸的轉(zhuǎn)速。雖然結合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領域普通技術人員可以在所附權利要求的范圍內(nèi)作出各種變形或修改。
權利要求
1.一種圓盤式時滯效應較小的永磁潤流聯(lián)軸器的磁盤,包括磁盤座和設于磁盤座上的永磁體，其特征在于:所述永磁體分為內(nèi)外兩圈均勻分布于磁盤座上，永磁體的N極、S極均沿所述磁盤的軸向分布，內(nèi)外圈和同為內(nèi)圈或外圈的兩相鄰永磁體的N極、S極互為相反。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種圓盤式時滯效應較小的永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤，其特征在于:所述磁盤的內(nèi)外圈永磁體都為扇形，且內(nèi)外圈永磁體分布的圓心角相同。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種圓盤式時滯效應較小的永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤，其特征在于:所述磁盤的永磁體，內(nèi)圈永磁體截面積相對外圈永磁體截面積更大。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種圓盤式時滯效應較小的永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤，其特征在于:所述磁盤的永磁體內(nèi)外圈設為一對，整個磁盤分布X對永磁體，X為大于O的偶數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的一種圓盤式時滯效應較小的永磁潤流聯(lián)軸器的磁盤，其特征在于:所述磁盤的永磁體設為16對、18對或20對。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圓盤式時滯效應較小的永磁渦流聯(lián)軸器的磁盤，包括磁盤座和設于磁盤座上的永磁體，所述永磁體分為內(nèi)外兩圈均勻分布于磁盤座上，永磁體的N極、S極均沿磁盤的軸向分布，內(nèi)外圈和同為內(nèi)圈或外圈的兩相鄰永磁體的N極、S極互為相反；所述磁盤的內(nèi)外圈永磁體都為扇形，且內(nèi)外圈永磁體分布的圓心角相同；所述磁盤的永磁體，內(nèi)圈永磁體截面積相對外圈永磁體截面積更大；所述磁盤的永磁體設為16對、18對或20對。本發(fā)明時滯效應小，傳遞效率高，生熱小，適合對調(diào)速精度有較高要求的場合，且發(fā)明原理清晰、裝置簡單、可應用于工業(yè)生產(chǎn)，以此滿足相關領域?qū)τ来艤u流聯(lián)軸器的產(chǎn)品需要。
文檔編號H02K49/04GK103107674SQ20131001305
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權日2013年1月14日
發(fā)明者楊世錫, 黃偉迪, 甘春標, 池永為, 王威, 袁海輝, 劉永強, 何俊 申請人:浙江大學