[发明专利]在无刷直流电机中使用磁力离合器的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁力离合器结构，其设计为耦合无刷直流电机(BLDC)的转子和外部机械负载之间的机械动力，而无需使用直接或间接机械连接，如齿轮、轮、带或其他类似装置。

背景技术

在许多常见的系统中，系统的不同部分之间的连接是通过机械部件执行的。使用这种连接部件的一个显著缺点是由摩擦引起的能量损失。摩擦引起的另一个缺点是部件的连接表面的磨损。随着部件之间的速度和力增加，摩擦增大，因此，对其表面造成的损坏也增大，直到它们通常无法再正常工作。

在高速运行的系统(例如通常以极高速度运行的电机)中，摩擦及其效果是巨大的，因此需要许多维护服务和频繁更换配件，这需要时间和金钱的巨大投入。

本发明涉及一种用于BLDC电机(如在PCT专利申请编号PCT/IL2013/050253中描述的电机)的装置。

本发明的一个目的是提供一种装置和方法，克服现有技术的缺点。

本发明的其它目的和优点随着描述的进行，将变得显而易见。

发明内容

一种用于耦合无刷直流电机的转子和外部机械负载之间的机械动力的装置，包括：

a)两个同心的环；

b)分别连接到内侧的环和外侧的环的相等数量的磁体；和

c)每对相对的磁体的磁极相反朝向，其中，一个磁体放置在内侧的环上，而其相对的磁体放置在外侧的环上；

其中，所述两个同心的环的第一环通过施加不由第二环施加的力而可绕轴线旋转，并且其中，当所述第一同心的环旋转时，第二环在磁力的作用下也旋转。

在本发明一个实施例中，环为扁平环形板。在本发明另一实施例中，每对相对的磁体的尺寸相同。

在本发明的一些实施例中，两个相对的磁体的磁性强度基本相同。在本发明的另一个实施例中，内侧的环中的每个磁体配有外侧的环中的一个相对的磁体。

在本发明的一些实施例中，连接装置将环中的一个连接至外部系统。在本发明的其他实施例中，未连接到外部系统的环通过连接到外部系统的环旋转而被驱动，并且由于两个耦合的磁体之间的磁力，迫使从动环移动。

典型地，装置的部件之间的距离与所期望的力一致，并且在本发明的一些实施例中，环上的两个相邻磁体之间的距离与同一环上的另外两个相邻磁体之间的距离不同。

本发明还包括一种与离合器耦合的无刷电机，所述离合器包括：两个同心的环，分别连接到内侧的环和外侧的环的相等数量的磁体，每对相对的磁体的磁极相反朝向，其中，一个磁体放置在内侧的环上，而其相对的磁体放置在外侧的环上，并且其中，所述两个同心的环的第一环通过施加不由第二环施加的力而可绕轴线旋转，并且其中，当所述第一同心的环旋转时，第二环在磁力的作用下也旋转。

附图说明

在附图中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的配置有磁体的两个同心的环处于静止状态；

图2示出了图1的两个环处于动态状态；

图3示出了彼此相距距离d放置并线性移位的单组磁体上的力的测量；

图4示出了根据本发明另一个实施例的演示系统中的力的测量；

图5示出了根据本发明另一个实施例的在BLDC演示系统中的部件的示例性物理测量；

图6示出了根据本发明另一个实施例的两个磁体的示意性设定；

图7示出了展示为包括无穷小的电流回路的集合的螺线管，一个堆叠在另一个的顶部；并且

图8示出了厚度无穷小的两个回路，每一个属于一个磁体。

具体实施方式

图1示出了静止的两个同心旋转环101和102。内侧的环101包含BLDC电机的转子(所述BLDC电机可以是例如PCT/IL2013/050253-WO/2013/140400的电机)，而外侧的环102连接到机械负载，并向其提供动力。数量等于BLDC电机的转子中的磁体数量的若干永磁体机械地固定在外侧的环102上，其S-N轴朝向圆周切向。

静止时，位于外侧的环102上的每一个磁体104面向位于转子101上的对应的磁体103。外侧的环102上的每个磁体104的S-N轴朝向与转子101上对应的(面对的)磁体103的S-N轴朝向相反。结果，外侧的环102上的磁体104以交替极性定位。应该强调的是，转子101与外侧的环102之间没有物理连接。由于稍后在本说明书中将彻底说明的原因，根据静磁学的定律，转子101相对于外侧的环102的相对位置，依赖于系统的状态-如果系统处于静止状态或动态状态，如将要进一步描述的那样。