[發明專利]一種V型磁極直線旋轉運動轉換器

在審

• 申請號: 201410453864.9
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104184302A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（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: H02K51/00
• 分類號: H02K51/00
• 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

本發明涉及一種V型磁極直線旋轉運動轉換器，適用于非接觸式變速驅動場合，屬于動力傳動技術領域。

背景技術

在工農業生產、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、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。但是，永磁式齒輪齒條所能傳遞的轉矩密度較小、能量傳遞效率較低，很難滿足工業傳動的需要。將磁場調制原理應用于永磁齒輪拓撲結構，可大幅提高永磁齒輪所傳遞的轉矩和效率。在此背景下，以永磁式齒輪齒條結構為基礎引入調磁機構，構成了一種新型直線旋轉轉換器，該轉換器主要是通過調磁機構實現氣隙磁場的調制，增加了永磁體利用率，提高了轉換機構的轉矩密度和功率。

采用傾斜永磁體的方法，可消除轉換結構的轉矩脈動，但永磁體單向傾斜卻會引起軸向磁拉力，不平衡的軸向力可能會損壞轉軸及設備，降低轉換器的適用壽命。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種V型磁極直線旋轉運動轉換器，能夠減小轉矩脈動的同時，使轉子鐵芯表面的永磁體所受到的軸向力相互抵消，從而提高轉換器的可靠性。

技術方案：一種V型磁極直線旋轉運動轉換器，其特征在于：包括旋轉單元、直線單元和調磁機構，所述調磁機構固定設置在旋轉單元和直線單元之間；其中：

所述旋轉單元包括轉軸、轉子鐵芯和永磁體，轉軸穿過轉子鐵芯的軸孔，并與轉子鐵芯緊固在一起，永磁體粘貼在轉子鐵芯的表面或內嵌在轉子鐵芯中；其中，所述永磁體包括轉子N極永磁體、轉子S極永磁體；

所述旋轉單元的每極永磁體沿所述轉子鐵芯的圓周設置，形成多級環形永磁轉子結構；每極永磁體沿轉軸軸向采用分段式結構設置，各段永磁體具有相同的圓心角、內外徑及軸向長度，每極永磁體中相鄰的兩段永磁體錯開設置，每極永磁體中的每段永磁體的中心點連線成“V”型。

進一步的，所述轉子N極永磁體和轉子S極永磁體為徑向充磁的瓦形永磁體。

進一步的，所述直線單元包括動子軛以及沿徑向充磁的動子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極永磁體沿直線單元運動方向互相交錯粘貼于動子軛的表面或內嵌在動子軛中。

進一步的，所述直線單元包括動子軛以及沿徑向充磁的動子N極永磁體或動子S極永磁體，所述動子N極永磁體或動子S極永磁體沿直線單元運動方向粘貼于動子軛的表面或內嵌在動子軛中。

進一步的，所述調磁機構包括寬度相同并間隔設置的導磁的調磁鐵塊，所有調磁鐵塊靠近所述旋轉單元的一端圍繞轉子鐵芯呈弧形設置，所有調磁鐵塊的端部與轉子鐵芯表面的永磁體之間留有內氣隙；所述調磁鐵塊與所述動子軛表面的永磁體之間留有寬度一致的外氣隙。

進一步的，所述調磁鐵塊之間留有間隙，所述間隙中填充非導磁介質。

有益效果：本發明具有傳統磁力齒輪的優點：無摩擦損耗使能量傳遞效率提高，減小噪音和振動使系統的穩定性和舒適性提高；其次該轉換器通過引入調磁機構，提高了永磁體的利用率，同時實現氣隙磁場的調制，提高轉換器的轉矩密度和能量轉換效率。

轉換器的旋轉單元永磁體采用分段式結構，“V”型排列，在不影響氣隙磁密大小的情況下，進一步優化氣隙磁密波形，從而減小轉矩脈動和齒槽轉矩，避免轉換器運行過程中出現大的噪音和振動，提高了轉換器運行的穩定性；旋轉單元的永磁體采用V型排列，減小轉矩脈動的同時，使單向斜極結構所引起的軸向磁拉力相互抵消，從而提高了轉換器的運行可靠性。

附圖說明

圖1為V型磁極直線旋轉運動轉換器的結構示意圖；

圖2為實施例1的旋轉單元的結構示意圖；

圖3為實施例1的直線單元和調磁機構的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。

實施例1：如圖1所示的一種V型磁極直線旋轉運動轉換器，包括旋轉單元、直線單元和調磁機構，調磁機構固定設置在旋轉單元和直線單元之間。