专利名称：磁性动力传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所限定的动力传动装置。
已知的磁性动力传动装置是利用其使驱动动力从一个绕轴旋转体传动到另一个绕轴旋转体的装置。各旋转体轴线彼此平行以及彼此相邻定位；根据相互啮合构成齿轮的传动方式，由于磁场作用进行动力传动。这种已知类型的动力传动装置的问题在于，随着传动功率数量的增加，传动损耗也增加。另一方面，由于免除了磨损或具有低度磨损使磁性动力传动装置优于机械动力传动装置。
此外还公知，磁力可用于电磁离合器装置。由于利用电磁铁而不是机械调节机构来实现这种离合器，假如适当设计，使之具有较低的间隙，就能保证一个可变离合器的功能。电磁铁的驱动需要消耗相当的电能。然而，假如降低磨损度，这种离合器是可以采用的，但要适当抑制振动和类似现象。
例如，磁性搅拌器就根据这种电磁离合器原理工作，在这种情况下，采用机械抑制措施则效率低。
为了提供具有尽可能最低的磨损度的动力传动装置，通常采用机械齿轮装置，它的作用表面需高精度配合工作。采用这种方式，效率可以达到约99％。然而，就润滑、轴承间隙以及需要时就磨损而言这种高质量的齿轮装置需要进行连续的控制，以便维持它的高效率。
与之相比，本发明的目的是提供一种按照权利要求1的前述部分所限定的磁性动力传动装置，其在效率方面明显改进，特别是其量级超过公知的这种类型的动力传动装置，并且适合于很高转速的场合。
按照本发明利用权利要求1的技术方案实现了这一目的。由各从属权利要求给出各优选实施例。
利用本发明的磁性动力传动装置特别有利之处在于根据本发明提出的螺旋磁道以彼此稍微偏移的方式相作用，以及它们具有的形状至少接近理想的螺旋线。由于彼此邻近的转动体的同样磁极在每个示例中都向外，对置的同样磁极相推斥。彼此经过的螺旋磁道进行滑动，其中的主要因素在于，永久磁铁的相对配置的磁场不相交叉，而是实际上沿着磁力线的方向彼此进入，并且彼此远离向外运动。磁场的磁力线不相交叉并且没有涡流产生。
利用本发明的磁性动力传动装置，通过适当设计实现的非常高的效率实际上是由轴承摩擦确定的，这对动力传动装置是特别有利的，此外也适合于在真空中运行。在大气压力条件下运行的过程中，在每个情况中的旋转体最好严格呈圆柱形，以便使空气阻力尽可能地低。
根据本发明，可以在非常高的转速下传动驱动动力。这是由于在非常低的损耗下进行纯动力传动，按照实用的观点，实际上近于没有损耗。
利用高分辨率的温度计量仪对温度变化过程的研究表明，在动力传动区域的发热升温(即实际的旋转体的发热升温)最大为轴承发热升温的5％。这是根据如下的参数测定的传动功率 1.1千瓦转动体直径 16厘米转动体长度 25厘米转速 3200转/分磁道宽度 8毫米磁道距离(间距) 钕8厘米螺旋线 双绕磁性材料 370气隙 0.2毫米涂敷材料 黄铜涂敷厚度 0.2毫米轴承 商用滚动轴承假如磁道的有效宽度远小于沿轴向的磁道间的距离，即小于单绕螺旋线的间距或双绕螺旋线的二分之一间距，这就更有利。按照这种方式，防止了彼此邻近的磁道的相互影响。同时，为了进一步降低损耗，按照本发明希望在传动动力时形成这样一个间隙。由于采用高效磁性元件，即使在低间距下，也能够使动力传动的启动平稳地开始，即在不产生滑动的情况下缓慢地增加反作用力。
磁性元件最好较小，成一排配置，使得它们形成向外的基本上均匀的磁道。彼此相对斜置定位的螺旋磁道之间的动力传动以这样一种方式进行，即在每种情况中的单个磁性元件的圆形特性并不够有效，相反，各个磁性元件是作为一个细长的磁性体工作的。因此，有效地避免了由于不均匀的磁化特性产生的加速和制动损耗。
本发明特别能够适用于在电动机/发电机系统中的高效能量抑制(neutralisation)。在所有的情况中，优于已知的各种系统，可以避免动力传动损耗的90％，因此，开辟了全新的应用领域。
最好，彼此邻近的旋转体的螺旋式朝向相反的方向，以便形成相反的旋转体旋转方向。自然也可以利用具有相同方向的螺旋线，以便使旋转体沿相同的方向旋转。按照根据驱动螺旋线的设计，用一个和同一驱动螺旋线就能简单地选择旋转方向，这一点是特别有利的。由于由旋转体产生的沿圆周方向的气流与在邻近的区域中的各相对的螺旋线为相同的方向，在非真空条件下，相对置的螺旋方式在损耗方面还可轻微降低。
为了在低损耗的情况进行动力传动，使接近理想的旋转体的表面粗糙度尽可能地低，这一点是很重要的。按照这种方式，由周围空气产生的“粘着”效应(pick-up effect)保持很低。可以理解，只要轻微降低空气压力，就能进一步降低由于空气“粘着”所引起的损耗。
根据本发明的螺旋磁道的设计可以适应很多方面的要求。例如，在每一情况中沿与轴线平行的方向看去，按照大约15°的双绕螺旋线的斜度在各个螺旋磁道间形成这样一种距离，使得各邻近的螺旋线不会相互影响，彼此通过的相邻的旋转体的螺旋磁道可以进行非常均匀的滑动，假设采用相当强的磁性体，也不会产生滑动。
根据本发明的旋转体的尺寸能够适应很多方面的要求。假如希望旋转体的长度由于多种原因要超过其直径数倍，每个旋转体可以用几个支承轴承支承。
随着倾斜角度的增加，能够传动的动力增加，然而，例如对于60°的倾斜角，即使采用非常长的旋转体，也会使损耗增加，而不能令人满意。假如希望，在动力传动的过程中的间隙还可以降低，而不考虑由于通常也称为多重螺旋的多绕螺旋所形成的低斜度，这就有可能使驱动转动体有一个无间隙位置，即将自由轮中驱动转动体的调节位置限定到一个严格确定的位置。
因此，对彼此相对的旋转体的倾斜角做相同的选择是重要的。
倘若倾斜角是相同的，彼此相对的旋转体的直径可以是不同的。这就导致利用本发明的动力传动装置能够形成渐升或渐降的转速传动。
此外，通过利用附图对一个实施例的如下介绍引出本发明的优点、细节和特征。
图1为根据本发明的一个实施例的磁性动力传动装置的示意透视图；图2为根据本发明的另一个实施例的磁性动力传动装置的示意透视图；图3是本发明中的基本呈滚筒形的转动体的展开图，表示了本发明的动力传动装置按单绕设计的螺旋磁道位置；以及图4表示根据本发明的动力传动装置的另一种设计，为对置的呈滚筒形的转动体的顶部视图。
根据本发明的动力传动装置10包含两个滚筒状的旋转体12和14，它们彼此面对。两个转动体中的一个，例如转动体12用作主动驱动旋转体，而另一个例如转动体14作为被驱动旋转体。两个旋转体在前侧支承在未详细表示的滚动轴承中。采用在低磨损度和轴承磨擦两方面都优于工业标准的高质量产品作该滚动轴承。转动体12和14由在温度变化条件下尺寸仍能比较精确的材料构成。在该示例中它们由铝构成。在转动体12和14之间设有气隙16，同时利用该气隙补偿由于温度变化使转动体12和14产生的变形。在本实施例中，直径为162毫米的转动体12和14具有的气隙为0.2毫米。
旋转体12和14每个都加工形成螺旋磁道，在示例中它们朝向相反的方向。假如旋转体12在驱动轴22上沿顺时针方向被驱动，可以将动力传动到在驱动轴24上以逆时针方向旋转的旋转体14上。
由图1上可以看出，在气隙16的范围内，螺旋磁道18和20在运行中彼此靠近，沿轴线方向不对称。主动驱动的旋转体12上的螺旋磁道18实际上推斥被驱动的旋转体14上的螺旋磁道20的对应部分，在其面前好象彼此面对的磁极，使得在这一范围内存在推斥作用。当形成螺旋磁道18和20的各个磁性体的传动动力很小可忽略时，在非常低的损耗下形成这种推斥作用。
螺旋磁道18和20分别位于在旋转体12和14的周边上。然而这并不意味着它们要向外显露出来。相反，它们由对空气具有低摩擦性能的非磁性材料构成的涂层26所覆盖。例如精加工磨光的陶瓷、塑料或钛制的、厚度为0.2毫米的涂层足可以使用。
因此，两个螺旋磁道18和20在邻近的范围内的径向间距很小，例如大约为0.6毫米。
按照单绕螺旋线提供螺旋磁道18和20。由于采用较小、集中的螺旋磁道，螺旋磁道18和20的有效作用范围明显小于螺距，即小于沿轴线方向的螺旋磁道18、20的相邻螺旋间隔的距离。这就形成了在本发明中优选的相应的间隙。不过，在起动阶段，不管主动驱动旋转体在被驱动旋转体上方处于什么位置，由于邻近的螺旋磁道在它们产生动力传动作用时的作用象一个具有渐变特性曲线的弹簧，使得没有冲击产生。
图2表示本发明的另外一个实施例。在这个实施例中，提供四个滚筒形旋转体，即除旋转体12和14之外，另外提供了被驱动旋转体28和30。在这里和其它图上一样，相同的参考数字表示相同的元件。
每对相邻的旋转体沿相反的方向转动。因此，假如需要，能够采用多于四个的旋转体用于功率分配，这种功率分配也可以实现低损耗或无损耗。
不是必须使各旋转体12、14、28和30一个在另一个顶部彼此成一排放置。相反，它们的轴大体上可以按任一几何形状配置，也可以呈方形定位，以使得在每一情况下都存在两个动力传动通道。
由图3可以看到，以展开图方式表示的例如为螺旋磁道18的螺旋磁道的示范配置。在图3所示的实施例中，螺旋磁道18由很多的沿一排配置的磁性元件32构成，斜度角大约18°。这里为一单绕螺旋线，由于在螺旋磁道18的各个螺距之间的区域明显大于每排各个磁性元件32的有效宽度，能产生相当高的间隙。
图4是本发明的动力传动装置的另一个实施例。与图1和2所示的本发明的示范性实施例相比，这里彼此邻近的螺旋磁道18和20具有相同的方向。因此，旋转体12沿与转动体14相同的方向转动。在本实施例中，气隙16选择得稍大，不过采用这种方式不可能在旋转体12和14间产生滑动。
此外，在图4所示的实施例中，采用了三绕螺旋磁道18和20。
权利要求
1.一种磁性动力传动装置，具有至少两个彼此邻近绕轴转动的基本上呈滚筒状的旋转体，其特征在于，以相同磁极朝外的方式将螺旋磁道配置在旋转体(12、14、28、30)的圆周表面上。
2.根据权利要求1所述的动力传动装置，其特征在于，螺旋磁道(18、20)由按一排配置的高性能的磁性元件(32)构成。
3.根据前述之一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，当沿平行轴方向观察时，各螺旋磁道(18、20)具有一定距离(间距)，该间距为磁性元件(32)宽度的数倍，最好为2到30倍。
4.根据上述任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，沿彼此相反的方向配置螺旋磁道(18、20)，滚筒状的旋转体(12、14、28、30)的旋转方向为相反方向。
5.根据前述任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，沿彼此相同的方向配置螺旋磁道(18，20)，滚筒状的旋转体(12、14、28、30)的旋转方向相同。
6.根据前述任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，螺旋线(18、20)的斜度角约为2到60°，优选为5°到30°，最好约15°。
7.根据前述任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，在每个旋转体(12、14、28、30)上形成1到30个螺旋磁道，最好2个螺旋磁道(18、20)。
8.根据前述任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，用一非磁性材料薄膜(26)环绕螺旋磁道(18、20)，该薄膜特别是由钛、一种贵金属、塑料或陶瓷构成，具有的特定厚度最好小于0.2毫米。
9.根据前述任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，以外圆周表面不相接触的方式配置相邻的各旋转体(12、14、28、30)，其距离(气隙16)小于1/100的旋转体直径，最好小于约1/1000或更小。
10.根据前述任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，按照转动体的非支承长度约达直径的1倍到50倍、最好约为2倍来设计滚筒状的旋转体(12、14、18、30)。
11.根据前述任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，螺旋磁道(18、20)具有相同的斜度角。
12.根据前述任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，各旋转体(12、14、28、30)的设计相同。
13.根据权利要求1到11中的任一权利要求所述的动力传动装置，其特征在于，两个彼此邻近的旋转体(12、14、28、30)具有不同的直径。
全文摘要
一种磁性动力传动装置，具有至少两个基本上呈滚筒状的旋转体，它们在彼此邻近的位置绕轴转动，其中以相同磁极朝外的方式将各螺旋磁道配置在旋转体的圆周表面上。
文档编号H02K49/10GK1118639SQ94191304
公开日1996年3月13日 申请日期1994年1月27日 优先权日1993年1月27日
发明者J·施罗特 申请人:Nwt管理有限公司, 克莱尔集团有限公司