[實用新型]基于Halbach陣列的磁耦合傳動裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220298208.2
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN202856661U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 郝偉娜;朱雪松
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本實用新型涉及一種基于Halbach陣列的磁耦合傳動裝置。?

背景技術

目前的齒輪傳動機構(gòu)主要是依靠機械齒輪的相互嚙合來實現(xiàn)力與速度的傳遞，其傳動比恒定、能實現(xiàn)較大功率的傳遞；但是它們在傳動的過程中，都要求主動部件與從動部件相互接觸，從而會有磨損、噪聲、振動的產(chǎn)生，需要潤滑，制造與轉(zhuǎn)配精度要求高，使得一些機構(gòu)，尤其是一些特殊用途的傳動機構(gòu)在結(jié)構(gòu)形式上顯得較為復雜，而且許多影響系統(tǒng)動態(tài)性能的因素也難以避免。一般的永磁齒輪傳動裝置屬于磁耦合傳動，可實現(xiàn)動力的無接觸傳遞，它加工容易，非接觸傳動且無需潤滑,因而傳動平穩(wěn)、清潔、無摩擦能耗、無油污、防塵防水，啟動轉(zhuǎn)矩較低、具有過載保護作用，結(jié)構(gòu)簡便，易于裝卸、維修和調(diào)試。但是它的顯著缺陷是所能夠傳遞的轉(zhuǎn)矩密度和傳動比較小、永磁體利用率不高、漏磁現(xiàn)象嚴重。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有機械齒輪由于接觸所產(chǎn)生的缺點和磁耦合傳動裝置所能夠傳遞的轉(zhuǎn)矩密度和傳動比較小的缺陷，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠?qū)崿F(xiàn)較大的轉(zhuǎn)矩密度和傳動比的基于Halbach陣列的磁耦合傳動裝置。?

本實用新型采用的技術方案是：?

基于Halbach陣列的磁耦合傳動裝置，包括輸入軸、軸承、永磁體、定子、轉(zhuǎn)子、輸出軸，其特征在于：所述輸出軸和所述輸入軸通?過軸承與軸承座分別固定在一支架上，所述轉(zhuǎn)子與所述輸入軸通過所述轉(zhuǎn)子內(nèi)部型腔的軸承傳動連接且兩者間隙配合，所述轉(zhuǎn)子與所述輸出軸采用軸承中偏心放置軸承的連接方式連接；所述定子嵌套在所述轉(zhuǎn)子外面且與所述轉(zhuǎn)子組成偏心機構(gòu)，所述定子與一基座固定，在所述定子的內(nèi)表面和所述轉(zhuǎn)子的外表面均設置有可使所述轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)的所述永磁鐵，兩個所述永磁體之間設有氣隙，所述永磁鐵的磁化方向呈Halbach方式排列。?

進一步，所述輸入軸采用偏心軸形式，偏心軸的偏心距與所述定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心距相等。?

所述轉(zhuǎn)子內(nèi)部型腔的軸承之間設有一套筒，所述軸承之間的距離通過一套筒來控制且與輸入軸之間為過盈配合的關系。?

進一步，所述轉(zhuǎn)子與輸出軸之間采用三組第一滾針軸承中偏心放置第二滾針軸承的連接方式保證所述輸出軸的運動是單自由度的轉(zhuǎn)動，且第一、第二滾針軸承之間的偏置距離與所述定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心距相等。?

進一步，所述輸出軸由第一軸、圓盤和第二軸組成，三根所述第一軸與所述圓盤一端固定連接，所述圓盤另一端與所述第二軸連接；三根所述第一軸與所述轉(zhuǎn)子相連。?

進一步，所述轉(zhuǎn)子端部開設有三個均勻分布的盲孔，所述盲孔內(nèi)設置有所述第一滾針軸承，所述盲孔的深度和直徑分別與所述第一滾針軸承的寬度和外徑一致；在所述三個第一滾針軸承的內(nèi)徑處各設有帶有圓孔的圓柱體，所述圓柱體的高度和直徑分別與所述第一滾針軸承的寬度和內(nèi)徑一致；所述圓柱體上的圓孔中心線與所述圓柱體的中心線偏置且偏置的距離與所述定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心距相等；在三個所述圓柱體的圓孔上分別設有所述第二滾針軸承，所述第二滾針軸承?的外徑與所述圓柱體上的圓孔直徑一致，三個所述第二滾針軸承分別與三根第一軸連接且兩者為過盈配合。?

進一步，所述轉(zhuǎn)子為一帶有型腔的圓柱體基體；所述定子為一圓筒基體。?

進一步，所述第二軸的直徑與所述輸入軸的直徑相同且與所述定子的軸線共線。?

本實用新型采用轉(zhuǎn)子與定子相嵌套的偏心機構(gòu)（定子軸線與轉(zhuǎn)子軸線偏移一定），它類似擺線齒輪，是一種行星式傳動裝置，只是本實用新型把擺線齒輪的定子與轉(zhuǎn)子上的輪齒變換成了緊密結(jié)合在一起的扇形永磁體且定子同轉(zhuǎn)子上的永磁體是不接觸的而是留有工作氣隙。采用采用三組第一滾針軸承中偏心放置第二滾針軸承的連接方式是因為三點確定一個平面使得運動更平穩(wěn)也是為了保證輸出軸的運動是單自由度的轉(zhuǎn)動。?

本實用新型的定子內(nèi)表面與轉(zhuǎn)子外表面上永磁體排列方式采用Halbach陣列形式，能夠?qū)崿F(xiàn)的傳動比根據(jù)公式?（p₁、p₂分別為定子和轉(zhuǎn)子磁極數(shù)且p₁>p₂）來計算，可知它們的磁極數(shù)相差越小其能實現(xiàn)的傳動比的絕對值越大。本實用新型在所述轉(zhuǎn)子上的永磁體和定子上的永磁體不相接觸的情況下，偏移的距離越大，最小工作氣隙值越小，其所能傳遞的轉(zhuǎn)矩越大。?

Halbach陣列永磁體技術特征：?