一种新型的开槽盘式永磁涡流联轴器的制作方法

本实用新型涉及永磁涡流传动技术领域，尤其涉及一种盘式永磁涡流联轴器。

背景技术：

永磁涡流联轴器的基本原理是：当永磁体转子与导体转子作相对旋转运动时，永磁体转子上磁极方向交替排布的永久磁铁会在导体转子中由导电材料制成的涡流环内产生交变磁场，进而在其内感生出交变的涡流电流，该涡流电流又在涡流环中产生出感生磁场，感生磁场与永磁体转子上的磁场相互作用，便在两个转子之间产生耦合力矩，从而达到传递运动和扭矩的作用。

永磁涡流传动装置的结构形式目前主要有套筒型和平盘型两种，其应用领域主要包括永磁涡流联轴器(传动器)和永磁涡流调速器。

现有的平盘式永磁涡流联轴器中，导体转子通常采用两种结构方案：一是导体盘采用整体平滑的环状盘，导体盘与导体背铁盘固定；二是导体盘采用辐条状开槽结构，开的槽贯通导体盘，导体盘固定在表面平滑或者具有突出部的导体背铁盘上，具有突出部的导体背铁盘的突出部分与辐条状导体盘槽形状一致，导体背铁盘整体采用电工纯铁整体铸造而成。第一种结构方案的缺点是：导体区内的对产生扭力无贡献的无效涡流比重较大，从而增加了多余的涡流损耗，由于涡流损耗是永磁涡流传动装置主要的功率损耗，因此降低了磁性材料的利用效率；同时，多余的涡流损耗最终转化为热能，加重了设备的散热负担。第二种结构方案的缺点是：盘式永磁涡流联轴器的铜导体盘进行开槽，并在开槽空间填充导磁材料，这样虽然可以提高装置的传输转矩，但是同时会大大增加转矩波动，限制其在一些需要精确扭矩控制场合的应用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的问题是提供一种新型的开槽盘式永磁涡流联轴器，它在有效提高联轴器传输转矩的同时，大大减小了扭矩的波动。同时，联轴器导体区内的无效涡流大大减少，提高了磁性材料的利用效率，减轻了设备的散热负担。

本实用新型一种新型的开槽盘式永磁涡流联轴器，它包括主动盘、主动轴、从动盘、从动轴，主动盘与主动轴同轴设置且两者相连接，从动盘与从动轴同轴设置且两者相连接，主动盘与从动盘同轴设置，主动盘包括背铁盘ⅰ、磁圈，背铁盘ⅰ与磁圈同轴设置，磁圈固定在背铁盘ⅰ与从动盘相对的内表面上，背铁盘ⅰ与主动轴之间通过连接柱ⅰ连接；从动盘包括涡流组合盘、背铁盘ⅱ，涡流组合盘和背铁盘ⅱ同轴设置，涡流组合盘与磁圈相对设置，涡流组合盘、背铁盘ⅱ紧固在一起，涡流组合盘、背铁盘ⅱ与从动轴之间通过连接柱ⅱ连接；涡流组合盘包括涡流盘本体、若干块左铁块、若干块右铁块，涡流盘本体左右两个端面上皆分布有呈环形阵列的矩形槽或扇形槽，且左右两个端面上的槽的个数相等，左右两个端面上的槽沿涡流盘本体的圆周方向交错布置，左端面上的任一槽与右端面上的任一槽在涡流盘本体的周向上的位置皆不重合，涡流盘本体左端面的每一个槽内皆布置有一块左铁块，涡流盘本体右端面的每一个槽内皆布置有一块右铁块。

进一步地，涡流盘本体的左端面上的所有槽的形状、尺寸相同，槽的深度小于涡流盘本体厚度，左铁块的形状、尺寸与涡流盘本体的左端面上的槽的形状、尺寸相同。

进一步地，涡流盘本体的右端面上的所有槽的形状、尺寸相同，槽的深度小于涡流盘本体厚度，右铁块的形状、尺寸与涡流盘本体的右端面上的槽的形状、尺寸相同。

进一步地，涡流盘本体材料为导电材料，优选为铜盘。

进一步地，磁圈由多个混合磁极组成环形，每个混合磁极均为扇环形结构且形状、尺寸相同，每个混合磁极的合磁场方向沿主动盘的轴向，相邻的混合磁极的合磁场方向相反。

进一步地，每个混合磁极均包括磁块、对称设置在磁块左右两边的各一个聚磁单元；磁块与聚磁单元均为扇环形结构，聚磁单元与磁块沿主动盘轴向的厚度相同，聚磁单元与磁块沿主动盘径向的尺寸大小相同。

进一步地，每个聚磁单元均包括一块调磁块、一块小磁块；调磁块为非铁磁性材料，小磁块为永磁材料，磁块为永磁材料；同一个混合磁极中：磁块沿主动盘轴向充磁，左右两边的小磁块的充磁方向与磁块的充磁方向之间的角度范围为30°～90°。

进一步地，每个聚磁单元中的调磁块、小磁块沿磁圈的厚度方向设置，调磁块与小磁块之间固定连接，且调磁块的外端面固定连接在背铁盘i上。

进一步地，调磁块为扇环形，小磁块为扇环形，调磁块与小磁块沿主动盘径向的尺寸大小相同，调磁块与小磁块沿主动盘轴向的厚度优选为相等。

进一步地，调磁块优先选用铝材料，小磁块和磁块优先选用钕磁铁。

本实用新型盘式永磁涡流联轴器的优点是：一、涡流盘本体两端开槽，减少了导体区内对产生扭力无贡献的无效涡流；涡流盘本体的左右端面设置左铁块、右铁块，左、右铁块沿涡流盘本体的圆周方向交错布置，减小了漏磁，提高了气隙磁密，提高了磁性材料的利用率，并使得气隙磁通密度分布更加合理，从而使主动盘与从动盘之间传递的扭矩增加，扭矩的波动减小；二、磁圈中的混合磁极可以对气隙磁场的空间分布进行调制，使气隙磁场的空间分布更加合理，从而减少气隙磁场畸变引起的转矩波动；通过斜向充磁的小磁块和非磁性材料的分层，减小了磁性材料用量，优化了气隙磁密分布，可提高转矩输出，降低转矩波动，有效提高了永磁体的利用率。

附图说明

图1为本实用新型开槽盘式永磁涡流联轴器的爆炸示意图；

图2为本实用新型开槽盘式永磁涡流联轴器的装配图；

图3为本实用新型中磁圈的结构示意图；

图4为本实用新型中涡流盘本体的结构示意图；

图5为沿图4中a-a线的剖视图；

图6为本实用新型中涡流组合盘的结构示意图；

图7为本实用新型开槽盘式永磁涡流联轴器的磁场分布原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

从图1、图2、图4、图5、图6可知，本实用新型开槽盘式永磁涡流联轴器，它包括主动盘1、主动轴3、从动盘2、从动轴4，主动盘1与主动轴3同轴设置且两者相连接，从动盘2与从动轴4同轴设置且两者相连接，主动盘1与从动盘2同轴设置，主动盘1包括背铁盘ⅰ5、磁圈6，背铁盘ⅰ5与磁圈6同轴设置，磁圈6固定在背铁盘ⅰ5与从动盘2相对的内表面上，背铁盘ⅰ5与主动轴3之间通过连接柱ⅰ9连接；从动盘2包括涡流组合盘7、背铁盘ⅱ8，涡流组合盘7和背铁盘ⅱ8同轴设置，涡流组合盘7与磁圈6相对设置，涡流组、合盘7、背铁盘ⅱ8紧固在一起，涡流组合盘7、背铁盘ⅱ8与从动轴4之间通过连接柱ⅱ10连接；涡流组合盘7包括涡流盘本体15、若干块左铁块16、若干块右铁块17，涡流盘本体15左右两个端面上皆分布有呈环形阵列的矩形槽或扇形槽，且左右两个端面上的槽的个数相等，左右两个端面上的槽沿涡流盘本体15的圆周方向交错布置，左端面上的任一槽与右端面上的任一槽在涡流盘本体15的周向上的位置皆不重合，涡流盘本体15左端面的每一个槽内皆布置有一块左铁块16，涡流盘本体15右端面的每一个槽内皆布置有一块右铁块17。

本实用新型中：背铁盘ⅰ5与主动轴3之间通过多个连接柱ⅰ9相对固定，方便主动盘1与主动轴7之间的安装和拆卸；涡流组合盘7、背铁盘ⅱ8与从动轴4之间通过连接柱ⅱ10连接，方便主动盘2与主动轴4之间的安装和拆卸。

当主动轴3相对从动轴4转动时，主动轴3带动主动盘1转动，且驱使背铁盘ⅰ5上的磁圈6相对于从动盘2转动，所以使得从动盘2内产生交变磁场，进而在从动盘2内感生出交变的涡流电流，该涡流电流又在涡流组合盘7中产生出感生磁场，感生磁场与永磁体转子即磁圈6上的磁场相互作用，便在两个转子之间产生耦合力矩，从而带动从动盘2和从动轴4转动。

本实用新型中导体转子的导体盘即涡流组合盘的优点是：一、涡流盘本体7两端开槽，对涡流路径进行了限制，减少了导体区内对产生扭力无贡献的无效涡流，大大减少了损耗，提高了效率，减轻了设备的散热负担；二、涡流盘本体15的左右端面设置左铁块16、右铁块17，因为铁块没有贯穿涡流盘本体15且左铁块16与右铁块17交错布置，使左铁块16与右铁块17引起的转矩波动可相互抵消，从而减少了扭矩波动，同时通过左右交替分布的铁块的引磁作用也减小漏磁。因此本实用新型在提高了永磁涡流联轴器的输出转矩的同时也减小了扭矩波动，可应用于需要精确扭矩控制的场合。

实施例2

从图4、图5、图6可知，做为本实用新型的一种优选方式，涡流盘本体15的左端面上的所有槽的形状、尺寸相同，槽的深度小于涡流盘本体15厚度，左铁块16的形状、尺寸与涡流盘本体15的左端面上的槽的形状、尺寸相同。涡流盘本体15的右端面上的所有槽的形状、尺寸相同，槽的深度小于涡流盘本体15厚度，右铁块17的形状、尺寸与涡流盘本体15的右端面上的槽的形状、尺寸相同。

左铁块16、右铁块17与涡流盘本体15之间通过粘接固定或者通过卡接固定。只要不影响左铁块16，右铁块17与涡流盘16之间连接的稳定性，还可以是其他连接方式。

其中，涡流盘本体15材料为导电材料，优选为铜盘。

所有左铁块16的尺寸、形状相同，所有右铁块17的尺寸、形状相同，方便了加工，左右铁块交错布置，避免了两者重叠，提高了永磁体的利用率。

实施例3

从图3、图7可知，本实用新型开槽盘式永磁涡流联轴器中：磁圈6由多个混合磁极61组成环形，每个混合磁极61均为扇环形结构且形状、尺寸相同，每个混合磁极61的合磁场方向沿主动盘1的轴向，相邻的混合磁极61的合磁场方向相反。

其中，每个混合磁极61均包括磁块13、对称设置在磁块13左右两边的各一个聚磁单元14；磁块13与聚磁单元14均为扇环形结构，聚磁单元14与磁块13沿主动盘1轴向的厚度相同，聚磁单元14与磁块13沿主动盘1径向的尺寸大小相同。

从图7可知，本实用新型的磁圈中的混合磁极可以对气隙磁场的空间分布进行调制，使气隙磁场的空间分布更加合理，从而减少气隙磁场畸变引起的转矩波动。加之涡流盘上的左右交替分布的铁块减少了扭矩波动，也减小漏磁。因此本实用新型在提高了永磁涡流联轴器的输出转矩的同时也减小了扭矩波动，可应用需要精确扭矩控制的场合。

实施例4

从图3、图7可知，本实用新型开槽盘式永磁涡流联轴器中：每个聚磁单元14均包括一块调磁块11、一块小磁块12；调磁块11为非铁磁性材料，小磁块12为永磁材料，磁块13为永磁材料；同一个混合磁极61中：磁块13沿主动盘1轴向充磁，左右两边的小磁块12的充磁方向与磁块13的充磁方向之间的角度范围为30°～90°。

每个聚磁单元中的调磁块11、小磁块12沿磁圈6的厚度方向设置，调磁块11与小磁块12之间固定连接，且调磁块11的外端面固定连接在背铁盘i5上。

调磁块11为扇环形，小磁块12为扇环形，调磁块11与小磁块12沿主动盘1径向的尺寸大小相同，调磁块11与小磁块12沿主动盘1轴向的厚度优选为相等。

其中，调磁块11与小磁块12的厚度相等，能够提高永磁体的利用率。

其中，调磁块11优先选用铝材料，小磁块12和磁块13优先选用钕磁铁。

本实用新型在轴向永磁体即磁块13的左右两边设置了斜向充磁的小磁铁12，通过斜向充磁的小磁块12和非磁性材料11的分层，减小了磁性材料的用量的基础上，优化了气隙磁密分布，且同样可提高转矩输出，降低转矩波动，有效提高了永磁体的利用率。

实施例5

磁圈6与背铁盘ⅰ5之间通过粘接固定，也可以通过卡接固定。只要不影响磁圈6与背铁盘ⅰ5之间连接的稳定性，还可以是其他连接方式。

背铁盘ⅰ5是整体呈圆形且中心具有圆孔的盘体，也可以是整体呈圆形且中心不具有圆孔的盘体。只要不影响背铁盘ⅰ5整体结构的稳定性，还可以是其他盘体结构。

背铁盘ⅱ8是整体呈圆形且中心具有圆孔的盘体，也可以是整体呈圆形且中心不具有圆孔的盘体，只要不影响背铁盘ⅱ8整体结构的稳定性，还可以是其他盘体结构。

本实用新型盘式永磁涡流联轴器的优点是：一、涡流盘本体两端开槽，减少了导体区内对产生扭力无贡献的无效涡流；涡流盘本体的左右端面设置左铁块、右铁块，左、右铁块沿涡流盘本体的圆周方向交错布置，减小了漏磁，提高了气隙磁密，提高了磁性材料的利用率，并使得气隙磁通密度分布更加合理，从而使主动盘与从动盘之间传递的扭矩增加，扭矩的波动减小；二、磁圈中的混合磁极可以对气隙磁场的空间分布进行调制，使气隙磁场的空间分布更加合理，从而减少气隙磁场畸变引起的转矩波动；通过斜向充磁的小磁块和非磁性材料的分层，减小了磁性材料用量，优化了气隙磁密分布，可提高转矩输出，降低转矩波动，有效提高了永磁体的利用率。