[发明专利]一种用于永磁涡流传动装置的平盘型聚磁式磁路结构

说明书

技术领域

本发明属于永磁传动技术领域，特别涉及一种可用于永磁涡流传动装置的平盘型聚磁式磁路结构。

背景技术

永磁涡流传动技术起源于永磁同步传动技术的改进和发展。在早期的永磁同步密封传动技术应用于磁力泵和磁力传动搅拌器等设备之中时，时常遇到因高温、腐蚀或过载而频繁脱耦等不利情况，因此可能导致处于设备内部的从动转子上的永久磁铁发生破坏、退磁等问题。为解决这一类问题，涡流环技术应运而生，其基本结构就是将从动转子上的永久磁铁去掉，代之以由无磁导电材料（通常为铜）制成的涡流环。永磁涡流传动技术的基本工作原理是：当带有永久磁铁的磁转子与带有导体盘（涡流环）的导体转子因转速差而作相对运动时，磁转子所产生的磁场在导体盘中感应生成涡流电流，进而涡流电流又在导体盘中产生感生磁场，这个导体盘中的感生磁场与永久磁铁的恒定磁场相互作用，便在磁转子与导体转子之间产生耦合力矩，从而达到传递运动动力的目的。永磁涡流传动装置的结构形式目前主要有套筒型和平盘型两种，其应用形式主要包括具有柔性启动、防堵转、限转矩及减震隔振特性的永磁涡流联轴器和通过调节气隙距离（平盘型）或耦合面积（套筒型）实现调节传动力矩功能的永磁涡流调速器。其中平盘型永磁涡流调速器和联轴器，具有轴向外形尺寸小、轴向调节距离短、导体盘冷却效果好、适合于大转矩大功率传递、能实现限转矩及堵转脱耦等特点，尤其受到青睐。

磁路结构设计是永磁涡流传动装置的技术关键，磁路性能的优劣会直接关系到永磁涡流传动装置使用材料的多少、外形体积的大小、制造成本的高低及工作性能的优劣。目前为止，平盘型永磁涡流传动装置（包括调速器和联轴器）的磁路结构设计大都采用分立式磁路结构，即在永磁体转子平盘的表面上，沿圆周均匀设置偶数块永久磁铁，各块磁铁沿轴向充磁，相邻两块磁铁磁性方向相反，并相隔较远的距离。近年来，随着高性能永磁材料成本的降低并普及应用，和现代充磁技术的发展，磁路结构优化设计理论也得以迅速的发展、提高及应用，新型的磁路结构大量涌现。将现代磁路结构设计理论与方法应用于永磁涡流传动技术，开发适用于永磁涡流传动装置的新型磁路结构，提高永磁涡流传动装置的工作性能，已势在必行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于永磁涡流传动装置的平盘型聚磁式磁路结构，采用该磁路结构与采用分立式磁路结构的平盘型永磁涡流传动装置相比，单位质量（体积）永磁材料所能产生的扭矩或传递的功率更大，所用的永磁材料更少，整体结构尺寸更小，重量更轻，制造成本更低，工作中自身消耗的涡流损失更少。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种用于永磁涡流传动装置的平盘型聚磁式磁路结构，包括同轴设置的永磁体转子和涡流导体转子；所述永磁体转子由永磁体转子盘和偶数组永久磁铁组组成，永久磁铁组设置在永磁体转子盘平盘表面上，并在圆周方向上均匀分布，形成磁耦合环；所述涡流导体转子由导体转子盘和涡流环组成，涡流环为圆环形平板，涡流环设置在导体转子盘平盘表面上，涡流环与永磁体转子盘上的磁耦合环相对应；其特点是，所述永久磁铁组由二至五块紧密接触的磁铁组成，同一磁耦合环中的各组永久磁铁组包含的磁铁数量相同，每块磁铁均沿永磁体转子盘平盘表面径向分布；所述永久磁铁组由二块磁铁组成时，两块磁铁的充磁方向与永磁体转子盘平盘表面法线形成的锐角均≤15°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在涡流环一侧；所述永久磁铁组由三块磁铁组成时，中间磁铁的充磁方向与永磁体转子盘平盘表面法线方向相同，两侧磁铁的充磁方向与永磁体转子盘平盘表面法线形成的锐角均≤30°，且角度相同，两侧磁铁的充磁方向的交点设置在涡流环一侧；所述永久磁铁组由四块磁铁组成时，中间两块磁铁的充磁方向与永磁体转子盘平盘表面法线形成的锐角均≤15°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在涡流环一侧，外侧两块磁铁的充磁方向与永磁体转子盘平盘表面法线形成的锐角均≤40°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在涡流环一侧；所述永久磁铁组由五块磁铁组成时，中间磁铁的充磁方向与永磁体转子盘平盘表面法线方向相同，其相邻两侧磁铁的充磁方向与永磁体转子盘平盘表面法线形成的锐角均≤20°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在涡流环一侧，最外侧的两块磁铁的充磁方向与永磁体转子盘平盘表面法线形成的锐角均≤45°，且角度相同，两块磁铁的充磁方向的交点设置在涡流环一侧；同一组永久磁铁组内的磁铁充磁极性方向相同，相邻永久磁铁组的充磁极性方向相反；涡流环的径向宽度大于所对应的磁耦合环的最大径向宽度，即涡流环的内径小于所对应的磁耦合环的最小内径，涡流环的外径大于所对应的磁耦合环的最大外径。