[發明專利]一種非接觸式大間隙磁力驅動方法

無效

• 申請號: 200810030545.1
• 申請日: 2008-01-25
• 公開（公告）號: CN101277080A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 譚建平;許焰;廖平;劉云龍;周俊峰;李譚喜
• 申請（專利權）人: 譚建平;許焰;廖平;劉云龍;周俊峰;李譚喜
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;H01F3/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及磁力傳動技術，特別是指一種非接觸式大間隙磁力驅動方法。

背景技術

1940年英國人Charles和Geoffrey?Howard首次用磁力驅動泵解決了具有危險性介質化工泵的泄漏問題；1983年，隨著高性能釹鐵硼(NdFeB)永磁材料的問世，為磁力驅動泵的快速發展提供了關鍵部件的材料。

永磁齒輪最早出現于20世紀80年代，日本學者K.Tsurumoto和S.Kikuchi提出了一種使用永磁體制作的磁性齒輪，對圓環形稀土永磁材料進行軸向多極充磁，形成在圓環體端面上具有相間隔N極與S極的永磁齒輪，兩永磁齒輪以端面相對實現傳動。

日本學者Koji?Ikuta提出了非接觸永磁齒輪傳動方式，該齒輪由多個磁體按照N極和S極相間順序圍成的圓柱體，磁體徑向進行磁化，當一對永磁齒輪工作時，這對齒輪空間上彼此分離，力矩傳動是依靠這對齒輪所產生的磁場耦合作用進行。

美國FAMU-FSU工程學院機械工程系和生物磁能工程實驗室的Pan?Zheng，Yousef?Haik等，通過對磁驅動螺旋式血泵的力和扭矩性能分析，對驅動和驅動磁件之間的距離效應進行了研究；結果表明磁極間隙范圍在4-30mm時，磁極間距越小，耦合力越大。

中國科學院的張建濤對永磁齒輪的矩角特性和氣隙對其傳遞轉矩的影響進行了研究，發現隨著氣隙增大，齒輪傳遞的最大轉矩迅速減小，當氣隙達到60mm時，所能傳遞的力矩只有不到0.1N·m左右，在其人工心臟模擬實驗中，測得在氣隙大于45mm時，齒輪傳遞壓力太小，水流不能在管道內形成循環，只有在氣隙小于45mm時，水流才可在管道內形成循環。

上述磁力驅動技術的研究與應用都是基于小間隙的，這主要是由于交變磁場一般是依靠旋轉的永磁體產生，永磁體的旋轉一般是通過交流或直流電機直接驅動，當主、從磁極耦合距離增大時，系統外部磁場必須增強到一定程度才能保持大間隙傳動時的驅動能力；而當永磁體的磁場特別強時，將與驅動其旋轉的交流或直流電機的內部磁場產生耦合，對電機的影響十分明顯，電機極易損壞，所以，在高速、大間隙條件下，目前的驅動方式無法保證驅動系統長時間的正常運行。因此，在永磁體磁場強度受到限制的情況下，上述磁力驅動技術的研究與應用無法克服大間隙情況下的傳遞力矩迅速減小的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足而提供一種工藝方法簡單、結構合理、主動磁極位置固定不動、主動磁極與被動磁極有效驅動間隙大的非接觸式大間隙磁力驅動方法。

本發明---一種非接觸式大間隙磁力驅動方法是采用下述方案實現的：它有一主動磁極、一從動磁極，所述主動磁極為位置固定的U型鐵心，在U型鐵心的每一極上分別安裝兩個由時序電路控制其電源通斷的線圈，控制線圈按規定時序通、斷電，使兩個磁極的磁場狀態按規定時序循環切換，與處于主動磁極U型鐵心兩極上方的從動磁極(永磁體)產生磁場耦合，帶動從動磁極(永磁體)旋轉。

本發明---一種非接觸式大間隙磁力驅動方法中，主動磁極鐵心采用U型硅鋼片疊加而成。

本發明---一種非接觸式大間隙磁力驅動方法中，從動磁極為N極與S極相間隔的圓柱體永磁齒輪。

本發明---一種非接觸式大間隙磁力驅動方法中，時序電路由單片機控制，按規定時序輸出四路電壓脈沖，使主動磁極狀態從SS→SN→NN→NS狀態變化。

本發明的優點及工作原理簡述于下：

本發明由于采用在主動磁極U型鐵心的每一極上分別安裝兩個由時序電路控制其電源通斷的線圈的方法，具有如下優點：

1、可以按規定時序切換U型鐵心每一極上的磁場狀態，實現與從動磁極耦合驅動其轉動的目的；

2、可以實現主動磁極位置固定不動，克服現有技術主動磁極需由外設動力驅動旋轉的弊端，有效簡化驅動系統的結構；

3、可以通過改變線圈匝數、線圈中的通電電流的大小和改變U型鐵心尺寸等方法，進而改變主動磁極的磁場強度，克服現有技術對驅動磁極磁場強度的限制，可有效提高主動磁極與從動磁極之間的有效驅動間隙，最大可以達到60mm。

4、可以通過改變線圈中電壓脈沖的輸入頻率，實現調節主動磁極與從動磁極轉速的目的。

5、可以通過改變線圈中電壓脈沖的時序，實現改變主動磁極與從動磁極旋轉方向的目的。