行星式永磁体磁流变液传动装置的制作方法

本发明涉及机械传动技术领域，特别是涉及一种行星式永磁体磁流变液传动装置。

背景技术：

目前，成熟的机械动力传递装置主要有牙嵌式离合器、摩擦片式离合器、磁粉离合器、液力偶合器及液体粘性离合器等。现有成熟的机械动力传递装置均存在或多或少的缺陷。牙嵌式离合器接触时冲击较大、分离时要求转速低，不能用于需要调速场合；摩擦片式离合器依靠传动摩擦片间摩擦力传递转矩，传动部件磨损较大；磁粉离合器是根据电磁原理，利用磁粉传递转矩，但为了均匀分布磁粉，工作前需要预先旋转，在较高转速传动时，传递转矩由于磁粉离心力等作用容易产生波动，同时磁粉易老化粘结，造成磁粉离合器卡死等现象；液力偶合器靠油液传递转矩，其调速范围小，在低速时传动效率低。

磁流变传动是20世纪90年代发展起来的一种新型动力传递技术，其传动理论是基于磁流变液的流变效应，以磁流变液为动力传递介质，通过调节外加磁场强度，以改变磁流变液的剪切屈服应力，进而调节传递转矩或转速的大小。磁流变传动装置是一种利用磁流变传动技术开发的动力传递装置，具有响应速度快(一般为毫秒级)、传动部件磨损较小、控制简单(通过调节外加磁场，可实现转矩或转速的无级调节)、体积小、控制能源消耗低、控制电压低、对外界杂质的干扰不敏感等特点，是一种较为理想的动力传动器件，其在机电装置启动、制动、转矩调节、无级调速、过载安全保护等方面具有得天独厚的优势。目前，国内外对于磁流变器件的研究应用，多集中在阻尼器等振动控制领域，而对磁流变传动技术的研究应用较少，在国内还未见成熟的磁流变传动产品出现，在国外也仅有少数几种商业化磁流变传动产品问世，且其介绍仅限于一般技术原理，开发过程的关键技术还处于保密阶段。此外，现有的磁流变传动产品传递转矩均较小，功率损耗较高，磁路结构复杂，操作调节不便，限制了其应用范围，迫切需要对大转矩传动技术进行研究。因此，在我国开展磁流变传动技术研究，并将磁流变产品进一步推向应用方向发展具有及其重大的现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种行星式永磁体磁流变液传动装置，解决目前磁流变传动产品传递转矩均较小、功率损耗较高、磁路结构复杂、操作调节不便的技术问题。

本发明提供一种行星式永磁体磁流变液传动装置，包括右端盖、左端盖、从动外筒、输入轴和输出轴，右端盖和左端盖之间设置从动外筒，从动外筒内壁中间部分设置有摩擦套，输入轴穿过右端盖且输入轴分别经第一轴承、第二轴承转动连接右端盖和左端盖，左端盖的外侧设置与输入轴同轴布置的输出轴，输入轴上于右端盖和左端盖之间的部分设置有驱动筒，驱动筒中间部分的圆周方向等间距布置多个磁管组件，磁管组件与摩擦套之间留有间隙，驱动筒和摩擦套之间经密封组件密封形成封闭空间，封闭空间内填充有磁流变液；磁管组件包括永磁体、转向柱、调磁管、隔液套管和旋转套管，永磁体的形状为圆柱体的侧面相对两端均被平面切削后形成的类圆柱体，永磁体连接转向柱且二者同轴布置，调磁管包括一对导磁片和一对非导磁片，导磁片和非导磁片均为弧形结构，导磁片、非导磁片间隔布置且共同拼接为调磁管，永磁体外包裹调磁管且转向柱从调磁管露出，调磁管外包裹隔液套管，隔液套管的两端连接驱动筒，隔液套管外转动连接旋转套管；右端盖处设置用于调节转向柱转动的调磁机构。

进一步的，所述调磁机构包括主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮，主动齿轮经第三轴承连接输入轴，主动齿轮与输入轴同轴布置，主动齿轮的周边呈行星环绕布置与磁管组件数目对应的从动齿轮，从动齿轮连接转向柱，从动齿轮与转向柱同轴布置，主动齿轮经中间齿轮啮合从动齿轮。

进一步的，所述转向柱的一端开设有与永磁体形状配合的凹槽，凹槽内嵌入永磁体，转向柱的一端与永磁体拼接为圆柱体结构。

进一步的，所述转向柱的另一端键连接从动齿轮。

进一步的，所述密封组件包括磁管密封圈和大密封圈，隔液套管与驱动筒的连接处设置磁管密封圈，从动外筒的内壁且于摩擦套的端面设置大密封圈，大密封圈滑动连接驱动筒。

进一步的，驱动筒包括驱动骨架、左卡位架和右卡位架，驱动骨架的两端分别设置左卡位架和右卡位架，驱动骨架上设置隔液套管，隔液套管的两端均设置有第一卡槽，左卡位架、右卡位架上均设置有与第一卡槽卡接的插接头，隔液套管的两端分别卡接左卡位架和右卡位架。

进一步的，所述输入轴穿过驱动骨架，输入轴与驱动骨架同轴布置，所述输入轴为阶梯轴，输入轴的两阶梯面与驱动骨架的两端面内壁贴合，输入轴经螺钉连接驱动骨架。

进一步的，所述摩擦套由若干个弧形结构的摩擦片拼接而成。

进一步的，所述摩擦片的外壁设置有第二卡槽，从动外筒的内壁上设置有与第二卡槽卡接的卡条，摩擦片卡接从动外筒，摩擦片经螺钉连接从动外筒。

进一步的，所述永磁体由钕铁硼材料制成，所述导磁片由铁材料制成，所述非导磁片由铝材料制成，所述转向柱由铁材料制成。

与现有技术相比，本发明的行星式永磁体磁流变液传动装置具有以下特点和优点：

本发明的行星式永磁体磁流变液传动装置，装置结构简单紧凑，采用永磁体结构设计，磁路结构较简单，成本投入较低，可实现大转矩传动，装置功率损耗较低，减少自身发热，可改变流场和磁场的分布，强化局部磁场，进而提高磁流变液的抗剪切能力，可实现0-100％无级调节输出转速，便于控制操作，运行平稳，安全可靠。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置的总装图；

图2为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置的剖视图；

图3为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置拆除左端盖、输入轴和输出轴后的左视图；

图4为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置拆除右端盖、输入轴和输出轴后的右视图；

图5为图2中a-a剖视并拆除从动外筒后的结构图；

图6为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置内部部分结构的立体图；

图7为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置磁管组件、左卡位架和右卡位架的立体图；

图8为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置从动外筒的立体图；

图9为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置磁管组件局部细节图；

图10为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置摩擦片的立体图；

图11为本发明实施例行星式永磁体磁流变液传动装置转向柱的立体图；

其中，

1、永磁体，2、导磁片，3、非导磁片，4、隔液套管，5、旋转套管，6、输入轴，7、驱动骨架，8、左卡位架，9、右卡位架，10、摩擦片，11、左保护片，12、右保护片，13、挡片，14、转向柱，15、从动齿轮，16、主动齿轮，17、轴承套，18、从动外筒，19、左端盖，20、内右端盖，21、外右端盖，22、左定位圈，23、右定位圈，24、磁管密封圈，25、中间齿轮，26、中间齿轮固定轴，27、齿轮组封盖，28、中间齿轮固定轴套，29、主动齿轮轴套，30、从动齿轮套，31、滑动轴承套，32、第一轴承，33、第二轴承，34、大密封圈，35、输出轴，36、卡条，37、第二卡槽。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供一种行星式永磁体磁流变液传动装置，包括内右端盖20、外右端盖21、左端盖19、从动外筒18、输入轴6和输出轴35等部件。

如图1、图2、图8、图10所示，内右端盖20和左端盖19之间经螺栓连接从动外筒18，从动外筒18内壁中间部分设置摩擦套，摩擦套由若干个弧形结构的摩擦片10拼接而成。具体的，摩擦片10的外壁设置第二卡槽37，从动外筒18的内壁上设置与第二卡槽37形状匹配的卡条36，摩擦片10通过第二卡槽37、卡条36的配合以卡接从动外筒18，摩擦片10经螺钉连接从动外筒18。便于将摩擦片10装配至从动外筒18的内壁装配成摩擦套，也便于摩擦套在长时间使用后的拆卸、更换。

如图1、图2所示，内右端盖20的外壁装配外右端盖21，输入轴6依次穿过外右端盖21、内右端盖20，输入轴6经第一轴承32转动连接外右端盖21，输入轴6经第二轴承33转动连接左端盖19，左端盖19的外侧设置输出轴35，输出轴35与输入轴6同轴布置。右保护片12装配于调磁机构一端，右保护片12上留有通孔以与转向柱14配合，右保护片12上还留有通孔以与中间齿轮固定轴26配合。左保护片11装配于第二轴承33的一端，通过螺钉与左卡位架8紧定。滑动轴承套31与输入轴6和第一轴承32配合，轴承套17一端与第二轴承33配合，轴承套17的另一端与左保护片11配合，以进行轴向定位。

如图2、图3、图5、图6、图7所示，输入轴6上于内右端盖20和左端盖19之间的部分设置驱动筒，驱动筒中间部分的圆周方向等间距布置多个磁管组件。其中，驱动筒包括驱动骨架7、左卡位架8和右卡位架9，输入轴6穿过驱动骨架7，输入轴6与驱动骨架7同轴布置，输入轴6为中间粗两端细的阶梯轴，输入轴6的两阶梯面与驱动骨架7的两端面内壁贴合，输入轴6经螺钉连接驱动骨架7。驱动骨架7的两端分别设置左卡位架8和右卡位架9。驱动骨架7上开设通孔，通孔内装配隔液套管4，通孔的周围开设沉孔，沉孔内用于放置磁管密封圈24。隔液套管4的两端均设置第一卡槽，左卡位架8、右卡位架9上均设置插接头，插接头与第一卡槽的形状匹配，隔液套管4的两端分别通过插接头、第一卡槽的配合以使隔液套管4卡接左卡位架8和右卡位架9。挡片13左右各一个，挡片13上留有通孔以与隔液套管4配合，通过左卡位架8、右卡位架9将挡片13定位于驱动骨架7两端。

如图2所示，磁管组件与摩擦套之间留有间隙，驱动筒和摩擦套之间经密封组件密封形成封闭空间，封闭空间内填充磁流变液。其中，密封组件包括磁管密封圈24和大密封圈34，隔液套管4与驱动筒的连接处设置磁管密封圈24，从动外筒18的内壁且于摩擦套的端面设置大密封圈34，大密封圈34滑动连接驱动筒。左定位圈22的一端与左端盖19配合，左定位圈22的另一端与大密封圈34配合定位，右定位圈23的一端与内右端盖20配合，右定位圈23的另一端与大密封圈34配合定位。

如图2、图3、图5、图9、图11所示，磁管组件包括永磁体1、转向柱14、调磁管、隔液套管4和旋转套管5，永磁体1的形状为圆柱体的侧面相对两端均被平面切削后形成的类圆柱体，永磁体1连接转向柱14且二者同轴布置，调磁管包括一对导磁片2和一对非导磁片3，导磁片2和非导磁片3均为弧形结构，导磁片2、非导磁片3间隔布置且共同拼接为调磁管，永磁体1外包裹调磁管且转向柱14从调磁管露出，调磁管外包裹隔液套管4，隔液套管4的两端连接驱动筒，隔液套管4外转动连接旋转套管5。本实施例中，永磁体1由钕铁硼材料制成，导磁片2由铁材料制成，非导磁片3由铝材料制成，所述转向柱14由铁材料制成。

如图2、图4、图6所示，外右端盖21和内右端盖20之间设置调磁机构，用于调节转向柱14转动。具体的，调磁机构包括主动齿轮16、中间齿轮25和从动齿轮15，主动齿轮16经第三轴承连接输入轴6，主动齿轮16与输入轴6同轴布置，主动齿轮16的周边呈行星环绕布置与磁管组件数目对应的从动齿轮15，从动齿轮15连接转向柱14，从动齿轮15与转向柱14同轴布置，主动齿轮16经中间齿轮25啮合从动齿轮15。转向柱14的一端开设与永磁体1形状配合的凹槽，凹槽内嵌入永磁体1，转向柱14的一端与永磁体1拼接为圆柱体结构，转向柱14的另一端键连接从动齿轮15。齿轮组封盖27装配于调磁机构的外侧，齿轮组封盖27上留有若干个沉孔，一部分沉孔与转向柱14另一端顶端的转轴配合，另一部分沉孔与中间齿轮固定轴26配合。主动齿轮轴套29与输入轴6配合，主动齿轮轴套29的两端与右卡位架9和主动齿轮16接触，以对主动齿轮16进行轴向限位。中间齿轮固定轴套28与中间齿轮固定轴26配合，中间齿轮固定轴套28的两端与右卡位架9和中间齿轮25接触对中间齿轮25进行轴向限位。从动齿轮套30与转向柱14配合，从动齿轮套30的两端与右卡位架9和从动齿轮15接触，以对从动齿轮15进行轴向限位。

本实施例的行星式永磁体磁流变液传动装置，其运行过程如下：电机输出转轴连接输入轴6，调节主动齿轮16转动一定角度，以带动从动齿轮15转动一定角度，从动齿轮15带动转向柱14同步转动，转向柱14进而带动永磁体1相对调磁管(导磁片2和非导磁片3)转动一定角度，从而实现调节磁流变液中磁场强度。在不同磁场强度作用下，磁流变液的剪切屈服强度不同。在磁场强度较低时，启动电机，输入轴6带动驱动筒及磁管组件同步转动。磁管组件绕输入轴6转动以搅动磁流变液，与此同时，旋转套管5绕隔液套管4旋转以搅动隔液套管4周围的磁流变液。在磁场强度较高时，磁流变液在永磁体1磁场的影响下发生流变效应，驱动筒经磁流变液带动摩擦套转动，并经从动外筒18传动力矩到左端盖19直至输出轴35，最终达到传动的目的。断开电机，调节主动齿轮16，调节永磁体1相对调磁管(导磁片2和非导磁片3)转动一定角度，调节磁流变液中磁场强度。重新启动电机，使装置传递不同的转矩值。

本实施例的行星式永磁体磁流变液传动装置，装置结构简单紧凑，采用永磁体结构设计，磁路结构较简单，成本投入较低，可实现大转矩传动，装置功率损耗较低，减少自身发热，可改变流场和磁场的分布，强化局部磁场，进而提高磁流变液的抗剪切能力，可实现0-100％无级调节输出转速，便于控制操作，运行平稳，安全可靠。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。