[發(fā)明專利]一種軸向的直線旋轉變換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410452045.2
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104184299A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設計）人: 付興賀;王標;林明耀
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種軸向的直線旋轉變換器，適用于非接觸式不同軸的變速驅動場合，屬于動力傳動技術領域。

背景技術

在工農業(yè)生產、國防、航空、航天等領域，經常需要將旋轉運動變成直線運動，或將直線運動變成旋轉運動。根據應用場合的不同，人們開發(fā)出各種變換裝置或設備來滿足上述要求，例如齒輪齒條、鏈條、鋼絲繩、傳動帶、絲桿、曲柄連桿、滑塊機構、凸輪頂桿機構等。在這些變換裝置中，直線運動部件和旋轉運動部件相互接觸，帶來了摩擦、振動、噪音等問題。

永磁式齒輪齒條是一種非接觸式的傳動裝置，具有可靠性好、傳動平穩(wěn)、壽命長，無摩擦損耗、無需潤滑、無油污等特點，逐漸被應用到直線運動和旋轉運動相互轉換的領域，但其所能傳遞的轉矩密度較小、能量傳遞效率也較低，無法滿足工業(yè)傳動的需要。磁場調制原理的提出為提高永磁齒輪的轉矩密度和效率提供了新思路。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術，提出一種提高永磁齒輪的轉矩密度和效率的軸向的直線旋轉變換器。

技術方案：一種軸向的直線旋轉變換器，包括旋轉單元、直線單元和調磁機構；所述旋轉單元采用盤式結構并固定在旋轉軸上，包括轉子軛和轉子永磁體；所述轉子永磁體包括沿圓周粘貼于轉子軛表面的轉子N極永磁體和轉子S極永磁體，所述轉子N極永磁體和轉子S極永磁體沿軸向充磁并相互交錯設置；

所述直線單元包括動子軛和沿軸向充磁的動子永磁體，所述動子永磁體相互間隔并沿直線單元運動方向粘貼于動子軛的表面；

所述調磁機構包括寬度相同并間隔設置在同一平面上的調磁鐵塊，相鄰調磁鐵塊之間留有間隙；

所述直線單元設置在旋轉單元的盤式結構圓周一側，所述調磁機構設置在旋轉單元和直線單元所在平面的一側；調磁鐵塊靠近旋轉單元的一端與轉子軛表面的永磁體之間留有內氣隙，調磁鐵塊靠近直線單元的一端與動子軛表面的永磁體之間的留有外氣隙。

進一步的，所述相鄰的調磁鐵塊之間填充非導磁介質。

進一步的，所述旋轉單元中轉子永磁體整體成圓環(huán)形設置，所述調磁機構靠近旋轉單元的一端與轉子永磁體靠近轉軸的內側對齊；所述調磁機構靠近直線單元的一端與直線單元中動子永磁體的遠離旋轉單元的外側對齊。

進一步的，所述動子永磁體包括沿軸向充磁的動子N極永磁體和動子S極永磁體；所述動子N極永磁體和動子S極永磁體相互交錯設置，相鄰的動子N極永磁體和動子S極永磁體之間留有間隙。

有益效果：本發(fā)明在結構上的非接觸式磁力傳動避免了摩擦，進而消除了摩擦損耗，使能量傳遞效率提高；非接觸式磁力傳動還能有效減小噪音和振動，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高。

本發(fā)明提出的軸向直線旋轉變換器，其旋轉單元上沿軸向充磁的永磁體產生的磁力線沿軸向經過內氣隙進入調磁鐵塊中，在調磁鐵塊中變?yōu)閺较虼怕罚傺剌S向經過外氣隙到達直線單元的永磁體，最后再次經過調磁鐵塊回到旋轉單元的永磁體，從而形成閉合回路。旋轉單元產生的主磁場諧波經過調磁鐵塊變?yōu)榕c直線單元主磁場諧波次數相同的諧波，進而與直線單元主磁場相互作用產生穩(wěn)定的同步轉矩；直線單元主磁場諧波經過調磁鐵塊變?yōu)榕c旋轉單元主磁場諧波次數相同的諧波，進而與旋轉單元主磁場相互作用產生穩(wěn)定的同步轉矩；這樣變換器通過調磁機構實現(xiàn)了對內外氣隙磁場的調制，進而充分利用氣隙磁場諧波，實現(xiàn)機械能量在磁極數不相等的運動單元之間的傳遞，以及機械能量形式的轉換；同時提高了永磁體的利用率。其次，本發(fā)明提出將調磁鐵塊間隔放置，所有調磁鐵塊固定在一起，放置在旋轉單元和直線單元的一側，與永磁體間留有一定的氣隙間隔，可簡化變換器的結構，同時方便調磁鐵塊的安裝。

附圖說明

圖1為直線旋轉變換器的結構示意圖；

圖2為旋轉單元和直線單元的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。