[实用新型]基于Halbach阵列的磁耦合传动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于Halbach阵列的磁耦合传动装置。 

背景技术

目前的齿轮传动机构主要是依靠机械齿轮的相互啮合来实现力与速度的传递，其传动比恒定、能实现较大功率的传递；但是它们在传动的过程中，都要求主动部件与从动部件相互接触，从而会有磨损、噪声、振动的产生，需要润滑，制造与转配精度要求高，使得一些机构，尤其是一些特殊用途的传动机构在结构形式上显得较为复杂，而且许多影响系统动态性能的因素也难以避免。一般的永磁齿轮传动装置属于磁耦合传动，可实现动力的无接触传递，它加工容易，非接触传动且无需润滑,因而传动平稳、清洁、无摩擦能耗、无油污、防尘防水，启动转矩较低、具有过载保护作用，结构简便，易于装卸、维修和调试。但是它的显著缺陷是所能够传递的转矩密度和传动比较小、永磁体利用率不高、漏磁现象严重。 

发明内容

为了克服现有机械齿轮由于接触所产生的缺点和磁耦合传动装置所能够传递的转矩密度和传动比较小的缺陷，本实用新型提供一种结构简单、能够实现较大的转矩密度和传动比的基于Halbach阵列的磁耦合传动装置。 

本实用新型采用的技术方案是： 

基于Halbach阵列的磁耦合传动装置，包括输入轴、轴承、永磁体、定子、转子、输出轴，其特征在于：所述输出轴和所述输入轴通 过轴承与轴承座分别固定在一支架上，所述转子与所述输入轴通过所述转子内部型腔的轴承传动连接且两者间隙配合，所述转子与所述输出轴采用轴承中偏心放置轴承的连接方式连接；所述定子嵌套在所述转子外面且与所述转子组成偏心机构，所述定子与一基座固定，在所述定子的内表面和所述转子的外表面均设置有可使所述转子自转的所述永磁铁，两个所述永磁体之间设有气隙，所述永磁铁的磁化方向呈Halbach方式排列。 

进一步，所述输入轴采用偏心轴形式，偏心轴的偏心距与所述定子和转子之间的偏心距相等。 

所述转子内部型腔的轴承之间设有一套筒，所述轴承之间的距离通过一套筒来控制且与输入轴之间为过盈配合的关系。 

进一步，所述转子与输出轴之间采用三组第一滚针轴承中偏心放置第二滚针轴承的连接方式保证所述输出轴的运动是单自由度的转动，且第一、第二滚针轴承之间的偏置距离与所述定子和转子之间的偏心距相等。 

进一步，所述输出轴由第一轴、圆盘和第二轴组成，三根所述第一轴与所述圆盘一端固定连接，所述圆盘另一端与所述第二轴连接；三根所述第一轴与所述转子相连。 

进一步，所述转子端部开设有三个均匀分布的盲孔，所述盲孔内设置有所述第一滚针轴承，所述盲孔的深度和直径分别与所述第一滚针轴承的宽度和外径一致；在所述三个第一滚针轴承的内径处各设有带有圆孔的圆柱体，所述圆柱体的高度和直径分别与所述第一滚针轴承的宽度和内径一致；所述圆柱体上的圆孔中心线与所述圆柱体的中心线偏置且偏置的距离与所述定子和转子之间的偏心距相等；在三个所述圆柱体的圆孔上分别设有所述第二滚针轴承，所述第二滚针轴承 的外径与所述圆柱体上的圆孔直径一致，三个所述第二滚针轴承分别与三根第一轴连接且两者为过盈配合。 

进一步，所述转子为一带有型腔的圆柱体基体；所述定子为一圆筒基体。 

进一步，所述第二轴的直径与所述输入轴的直径相同且与所述定子的轴线共线。 

本实用新型采用转子与定子相嵌套的偏心机构（定子轴线与转子轴线偏移一定），它类似摆线齿轮，是一种行星式传动装置，只是本实用新型把摆线齿轮的定子与转子上的轮齿变换成了紧密结合在一起的扇形永磁体且定子同转子上的永磁体是不接触的而是留有工作气隙。采用采用三组第一滚针轴承中偏心放置第二滚针轴承的连接方式是因为三点确定一个平面使得运动更平稳也是为了保证输出轴的运动是单自由度的转动。 

本实用新型的定子内表面与转子外表面上永磁体排列方式采用Halbach阵列形式，能够实现的传动比根据公式 （p₁、p₂分别为定子和转子磁极数且p₁>p₂）来计算，可知它们的磁极数相差越小其能实现的传动比的绝对值越大。本实用新型在所述转子上的永磁体和定子上的永磁体不相接触的情况下，偏移的距离越大，最小工作气隙值越小，其所能传递的转矩越大。 

Halbach阵列永磁体技术特征：