[发明专利]一种V型磁极直线旋转运动转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种V型磁极直线旋转运动转换器，适用于非接触式变速驱动场合，属于动力传动技术领域。

背景技术

在工农业生产、国防、航空、航天等领域，经常需要将旋转运动变成直线运动，或将直线运动变成旋转运动。根据应用场合的不同，人们开发出各种变换装置或设备来满足上述要求，例如齿轮齿条、链条、钢丝绳、传动带、丝杆、曲柄连杆、滑块机构、凸轮顶杆机构等。在这些变换装置中，直线运动部件和旋转运动部件相互接触，带来了摩擦、振动、噪音等问题。

永磁式齿轮齿条是一种非接触式的传动装置，具有可靠性好、传动平稳、寿命长，无摩擦损耗、无需润滑、无油污等特点，逐渐被应用到直线运动和旋转运动相互转换的领域。但是，永磁式齿轮齿条所能传递的转矩密度较小、能量传递效率较低，很难满足工业传动的需要。将磁场调制原理应用于永磁齿轮拓扑结构，可大幅提高永磁齿轮所传递的转矩和效率。在此背景下，以永磁式齿轮齿条结构为基础引入调磁机构，构成了一种新型直线旋转转换器，该转换器主要是通过调磁机构实现气隙磁场的调制，增加了永磁体利用率，提高了转换机构的转矩密度和功率。

采用倾斜永磁体的方法，可消除转换结构的转矩脉动，但永磁体单向倾斜却会引起轴向磁拉力，不平衡的轴向力可能会损坏转轴及设备，降低转换器的适用寿命。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种V型磁极直线旋转运动转换器，能够减小转矩脉动的同时，使转子铁芯表面的永磁体所受到的轴向力相互抵消，从而提高转换器的可靠性。

技术方案：一种V型磁极直线旋转运动转换器，其特征在于：包括旋转单元、直线单元和调磁机构，所述调磁机构固定设置在旋转单元和直线单元之间；其中：

所述旋转单元包括转轴、转子铁芯和永磁体，转轴穿过转子铁芯的轴孔，并与转子铁芯紧固在一起，永磁体粘贴在转子铁芯的表面或内嵌在转子铁芯中；其中，所述永磁体包括转子N极永磁体、转子S极永磁体；

所述旋转单元的每极永磁体沿所述转子铁芯的圆周设置，形成多级环形永磁转子结构；每极永磁体沿转轴轴向采用分段式结构设置，各段永磁体具有相同的圆心角、内外径及轴向长度，每极永磁体中相邻的两段永磁体错开设置，每极永磁体中的每段永磁体的中心点连线成“V”型。

进一步的，所述转子N极永磁体和转子S极永磁体为径向充磁的瓦形永磁体。

进一步的，所述直线单元包括动子轭以及沿径向充磁的动子N极永磁体和动子S极永磁体，所述动子N极永磁体和动子S极永磁体沿直线单元运动方向互相交错粘贴于动子轭的表面或内嵌在动子轭中。

进一步的，所述直线单元包括动子轭以及沿径向充磁的动子N极永磁体或动子S极永磁体，所述动子N极永磁体或动子S极永磁体沿直线单元运动方向粘贴于动子轭的表面或内嵌在动子轭中。

进一步的，所述调磁机构包括宽度相同并间隔设置的导磁的调磁铁块，所有调磁铁块靠近所述旋转单元的一端围绕转子铁芯呈弧形设置，所有调磁铁块的端部与转子铁芯表面的永磁体之间留有内气隙；所述调磁铁块与所述动子轭表面的永磁体之间留有宽度一致的外气隙。

进一步的，所述调磁铁块之间留有间隙，所述间隙中填充非导磁介质。

有益效果：本发明具有传统磁力齿轮的优点：无摩擦损耗使能量传递效率提高，减小噪音和振动使系统的稳定性和舒适性提高；其次该转换器通过引入调磁机构，提高了永磁体的利用率，同时实现气隙磁场的调制，提高转换器的转矩密度和能量转换效率。

转换器的旋转单元永磁体采用分段式结构，“V”型排列，在不影响气隙磁密大小的情况下，进一步优化气隙磁密波形，从而减小转矩脉动和齿槽转矩，避免转换器运行过程中出现大的噪音和振动，提高了转换器运行的稳定性；旋转单元的永磁体采用V型排列，减小转矩脉动的同时，使单向斜极结构所引起的轴向磁拉力相互抵消，从而提高了转换器的运行可靠性。

附图说明

图1为V型磁极直线旋转运动转换器的结构示意图；

图2为实施例1的旋转单元的结构示意图；

图3为实施例1的直线单元和调磁机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

实施例1：如图1所示的一种V型磁极直线旋转运动转换器，包括旋转单元、直线单元和调磁机构，调磁机构固定设置在旋转单元和直线单元之间。