[发明专利]一种磁性传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁能转换技术和动力传动设备制造技术领域，尤其涉及一种磁性传动装置。

背景技术

众所周知，机械齿轮装置在工业领域中得到广泛的应用。不难发现，机械齿轮都由几个独立的运动部件构成，而这几个运动部件之间通过位于各自边缘的齿状物啮合进行动力的传动，所以机械齿轮中各个运动部件之间的这种接触结构势必会带来诸多麻烦，如：摩擦损耗、振动和噪声、需要润滑、需要定期维护等。在涉及到流体流量控制的场合，如人工血泵、毒气管泵等，机械齿轮具有很大的局限性，因为它无法实现输出端和输入端的完全隔离。这时，往往会存在流体泄露的隐患，如果密闭措施失效，将会造成严重的后果。在工业应用中，有许多需要变速的场合，通常需要庞大的机械齿轮箱来达到要求，庞大的机械齿轮箱不可避免地增加了系统的体积和重量，同时也增大了系统的复杂性。此外，机械齿轮是通过齿刚性啮合在一起，一旦转矩超过其承受的能力，容易发生安全事故。

磁性传动装置又称磁性齿轮，该传动技术是一种新型的传动技术，它利用永磁体的磁场实现力或者转矩的传递，由于永磁体磁场之间是无接触作用，可以实现力或者转矩的无接触传动，与机械齿轮相比其优点在于：1)可以实现输出端和输入端的完全隔离；2)密封性比机械齿轮箱要好；3)具备过载保护能力；4)帮助实现电机的软启动；5)无噪音；6)无需定期维护。磁性齿轮能克服机械齿轮的弊端，在许多传动领域得到了应用。

现有的磁性齿轮分可以分为直接耦合型和磁场调制型两大类。直接耦合型一般是指仿照机械齿轮的结构进行力或者转矩的传递，此种类型的磁齿轮，永磁体磁场耦合程度非常低，所以转矩密度比机械齿轮要低。磁场调制型一般是指同轴磁性齿轮，该磁性齿轮利用铁芯将永磁体的形成的磁场进行调制，形成许多磁场谐波，通过磁场谐波的相互作用，实现变速和力或转矩的传递。该种磁性齿轮充分利用了永磁体激发的磁场，大大提高了磁性齿轮的转矩密度。随着永磁体材料的发展，磁性齿轮的转矩密度达到了可以与机械齿轮相媲美的程度。

转矩密度一直是衡量磁性齿轮性能好坏的一个重要的性能指标。为了提高磁性齿轮的转矩密度，许多专家学者对磁性齿轮的拓扑结构做了深入的研究，目前主要分为径向磁性齿轮和轴向磁性齿轮两种。径向磁性齿轮指的是气隙磁场沿径向分布的磁性齿轮，其拓扑结构从里到外分布着内转子，调磁环，外转子。由于调磁环位于内外转子之间，给设计加工固定支撑调磁环的结构带来了不小的难度，因为为了提高铁芯的调磁性能，磁性齿轮调磁环上每一个调磁铁芯不能短接在一起；为减小涡流损耗，调磁环左右两个端盖要增加绝缘垫，甚至固定螺丝也要考虑加入绝缘设备。此外，由于调磁环上的铁芯都是独立的，而内外转子永磁体产生的磁场都作用在静止不动的调磁环上，所以还要考虑安装铁芯机构的强度以及防止铁芯发生位移等问题。现有技术中的一些技术方案虽然解决了前面所述的某些问题，但是增加了结构的复杂性，有的甚至以牺牲磁性齿轮的性能为代价。而另外一种轴向磁性齿轮指的是气隙磁场沿轴向分布的磁性齿轮。该磁性齿轮沿轴向从左到右分布着由慢盘铁芯和慢盘永磁体组成的慢盘，由调磁铁块构成的定子，以及由快盘永磁体和快盘铁芯组成的快盘。然而前面所述径向磁性齿轮和轴向磁性齿轮的磁路很单一，要么径向要么轴向，且径向磁性齿轮调磁机构的设计和加工比较麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性传动装置，其具有轴向、径向混合磁路，能够充分利用磁场调制空间，提高转矩密度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁性传动装置，包括不动件、第一转轴、第二转轴、第一转动件、第二转动件及第三转动件；

所述第一转轴、第二转轴、第一转动件、第二转动件及第三转动件均相对所述不动件转动设置；所述第一转轴与所述第二转轴同轴设置，且二者沿轴向排布，所述第一转动件与所述第一转轴刚性连接为一整体，所述第二转动件、所述第三转动件与所述第二转轴三者固定连接为一整体；所述第一转动件、第二转动件及第三转动件三者沿轴向依次排布；

所述第一转动件包括第一铁芯、第一永磁体及第一支撑件；所述第一铁芯与第一永磁体均为环状，所述第一铁芯与第一永磁体均安装在所述第一支撑件上；所述第一支撑件与所述第一转轴刚性连接；

所述第二转动件包括第二铁芯与第二永磁体，所述第二转动件固定在所述第二转轴上；所述第二铁芯与第二永磁体均为环状，所述第二永磁体同心同轴安装在第二铁芯上；

所述第三转动件包括第三铁芯、第三永磁体及第二支撑件；所述第二支撑件固定于所述第二转轴；所述第三铁芯与第三永磁体均为环状，二者均安装在所述第二支撑件上；