[發明專利]一種磁傳動直線-旋轉傳動機構

在審

• 申請號: 202210397605.3
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114915137A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 蒲華燕;孫智;羅均;趙晶雷;曹喜軍;元書進
• 申請（專利權）人: 重慶大學;上海大學
• 主分類號: H02K51/00
• 分類號: H02K51/00;H02K7/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張德才

本發明公開一種磁傳動直線?旋轉傳動機構，包括底座、直動件和旋轉件，直動件包括直動導桿和設置于直動導桿外周的第一永磁體安裝件，第一永磁體安裝件上設置有呈螺旋排布的第一永磁體；旋轉件包括套設于直動導桿的外周的第二永磁體安裝件，第二永磁體安裝件上設置有呈螺旋排布的第二永磁體；第一永磁體安裝件和第二永磁體安裝件中的至少一者設置為變升程單元，可通過調整永磁體安裝件的位置改變螺旋永磁體的升程，進而改變旋轉件的轉動速度，使得該磁傳動直線?旋轉傳動機構可以通過調整結構參數(即螺旋排布的永磁體的螺旋升程)來適應不同外界載荷下的直線?轉動傳動，解決了現有直線?轉動轉換機構存在的結構參數不可調節的問題。

技術領域

本發明屬于工程應用領域，涉及一種轉換機構，特別是涉及一種磁傳動直線-旋轉傳動機構。

背景技術

直線-轉動轉換機構的主要目的是實現低速直線運動和高速轉動之間的變換，以達到工程應用的需求。常見的工程應用場景包括地鐵車門通過電機旋轉帶動絲杠螺母直線運動從而達到開關門的動作；在海浪發電中，通過將海水的上下直線運動轉換為高速轉動可以將海水機械能轉換為電能加以利用。目前直線-轉動轉換機構主要包括機械式和磁傳動兩種：

(一)機械式直線-轉動轉換機構，其包括絲杠螺母和齒輪齒條兩種形式。絲杠螺母由旋轉螺母和絲杠組成(T形絲杠或者滾阻絲杠)，螺母發生轉動時帶動絲杠直線運動，或者將扭轉力矩轉化為軸向力，具有高精度、高效率和可逆性等特點。齒輪齒條則是齒條的直線運動和齒輪轉動之間的轉換，通過調整齒輪的齒數可以獲得不同的直線-轉動變化比率。本質上二者均是完成低速直線往復運動和高速扭轉運動之間的轉換，是目前應用較廣的直線-轉動轉換機構。機械式傳動系統通過擠壓力進行運動傳遞，具有較高的精度和更隨性，但是目前方案仍然存在以下的缺點：

(1)無法適應沖擊載荷，因為機械式通過接觸力傳遞運動，當施加沖擊載荷時，接觸力容易使得接觸點產生壓潰破壞，造成整個機構的破壞；

(2)直動件和轉動件之間的摩擦力將會影響傳遞的效率，同時因為接觸的存在需要進行潤滑，這不便于后期的使用和維護；

(3)無法適應海洋環境，海水具有高腐蝕性，機械式部件容易產生腐蝕，而直動件和轉動件的接觸點因為接觸應力的交替出現，使得傳統的防腐涂層無法有效防止腐蝕；

(4)傳動比固定不可調，當機械式直線-轉動轉換機構加工完成后無法調整傳動參數。

(二)磁傳動式直線-轉動轉換機構，其采用磁傳動替代原有絲杠螺母機/齒輪齒條機構。磁傳動直線-轉動轉換機構的直動件和旋轉件均由螺旋永磁體組成，具有相同的升程。當直動件產生直線位移時，轉動件會受到扭轉力矩而跟隨產生扭轉運動，傳動的比率與螺旋永磁體的螺旋升程成反比；反之，當轉動件產生扭轉運動時，直動件受到推力而跟隨產生直線運動。磁傳動式直線-轉動轉換機構通過非接觸的磁力傳遞運動，具有過載保護、無摩擦等優點。但是目前方案仍然存在以下的缺點：

(1)螺旋永磁體目前沒有成熟的商用產品，一般采用的是將永磁體離散化后嵌入或者粘接在圓柱體上以模擬螺旋永磁體，加工成本高；

(2)當直動件和轉動件確定后，螺旋永磁體的升程即確定無法更改，結構參數固定不可調，在面對變載荷外界環境時，該機構將無法保證最佳工作區間工作。

綜上所述，現有的機械式以及磁傳動式直線-轉動轉換機構均存在結構參數不可調節的問題，從而無法適應不同的外界載荷，因此，有必要對此進行改進。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型的磁傳動直線-旋轉傳動機構，可通過調整永磁體安裝件的位置改變螺旋永磁體的升程，進而改變轉動件的轉動速度，使得該機構可以通過調整參數而適用于不同的外界載荷，以解決上述現有直線-轉動轉換機構存在的結構參數不可調節的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種磁傳動直線-旋轉傳動機構，包括：