專利名稱：永久磁鐵離合器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于同步傳遞旋轉運動的永久磁鐵離合器，其具有第一轉子和第二轉子，所述第一轉子和第二轉子分別設有永久磁鐵并構成內轉子和外轉子，第一轉子和第二轉子的彼此相配的永久磁鐵沿圓周方向在相同的角度范圍上延伸。
背景技術：
永久磁鐵離合器使得能夠無磨損地和無接觸地通過氣隙傳遞轉矩。術語“氣隙”指在轉子之間形成的間隔，在該間隔中例如也可以設置縫隙窩，該縫隙窩使得能夠在內轉子與外轉子之間無泄漏地密封。這樣具有縫隙窩的永久磁鐵離合器例如能夠在泵中使用，通過無泄漏的轉矩傳遞在影響環境的、有毒的或者其他危險的物質的情況下通過空間上的分開也保證提高的安全性。此外，永久磁鐵離合器允許無磨損的轉矩限定，內轉子與外轉子直到一個預定的轉矩同步運動，而在達到該預定的邊界值的情況下，永久磁鐵離合器滑轉。這樣的特性特別在制造機械和加工機械中具有優點，例如當應該避免過載或者在建立螺紋連接時應該遵守預定的擰緊力矩時。因為轉矩的傳遞無接觸地進行，在常規的運行中的滑轉不會導致離合器的磨損，從而該離合器原則上適合用于在強負荷下的長期使用。本發明從在實踐中已知的永久磁鐵離合器出發，該永久磁鐵離合器在其內轉子和外轉子上完全填滿永久磁鐵，在每個轉子上，彼此相繼的永久磁鐵具有相反的磁化方向(圖Ia和lb)。所有的磁鐵具有在圓周方向上相同的延伸尺寸，因此覆蓋了相同的角度。當在所述氣隙上內轉子的每個北極對置于外轉子的一個南極并且內轉子的每個南極對置于外轉子的一個北極時，則產生關于在內轉子與外轉子之間的磁力的最小值。各永久磁鐵能構造成弧形的，外轉子的永久磁鐵由于擴大的直徑相應地較大。通過交替定向的永久磁鐵的緊密排列，可在緊湊的結構方式中傳遞高的轉矩。內轉子和外轉子的永久磁鐵分別布置在一個轉子支座上，該轉子支座也對于磁力線作為回流元件設置。在到達最大能傳遞的轉矩時，離合器滑轉，即設置為從動件的轉子不再能跟隨被驅動的轉子。由于作用的磁力和出現的渦流，滑轉伴隨著顯著的放熱，該放熱隨著滑轉持續時間和永久磁鐵離合器的轉速而增加。由此與永久磁鐵離合器的相應的結構方式相關產生限制使用范圍的、在運行中不允許被超過的最大打滑持續時間和最高轉速，以避免過熱。因此在已知的實施方式中在高轉速的范圍內必須避免持續較長時間的打滑。從GB 2 240 666 A (該文件的圖I)已知一種永久磁鐵離合器，其中，在外轉子的分別相鄰的永久磁鐵之間沿圓周方向設置相等的間隔。該間隔這樣產生，即外轉子的永久磁鐵具有與內轉子的永久磁鐵大約相同的延伸尺寸。通常在內轉子和外轉子上設置相同數量的永久磁鐵，在同步運動中，內轉子的每個永久磁鐵相配于外轉子的一個永久磁鐵。由于外轉子的不完全覆蓋，最大能傳遞的轉矩相對小。
發明內容
本發明的任務在于，提供一種永久磁鐵離合器，其在緊湊的結構方式和最大能傳遞的高轉矩中在滑轉時具有較小的過熱傾向。從具有開頭所述的特征的永久磁鐵離合器出發，該任務根據本發明這樣解決，SP在第一轉子上從在圓 周方向上完全填滿永久磁鐵出發，通過省略一部分永久磁鐵，形成未填充的間隙，并且第一轉子和第二轉子具有不同數量的永久磁鐵。因為在第一轉子上在圓周方向上省略一部分永久磁鐵，在同步傳遞旋轉運動時，不再為優選在圓周方向上完全填滿永久磁鐵的第二轉子的每個永久磁鐵配置第一轉子的一個永久磁鐵。通過省略一部分永久磁鐵，在一定程度上減小最大能傳遞的轉矩。但出人意料地，通過構造未填充的間隙，大大減小滑轉的熱負荷。也就是說，通過永久磁鐵和未填充的間隙在第一轉子上的交替，產生強的空氣渦流和空氣運動，所述空氣渦流和空氣運動在永久磁鐵離合器滑轉時、即在打滑時通過分布和散發熱量允許非常有效的冷卻。因此在與現有技術相比顯著提高的轉速時，在持續的打滑中也能避免過熱，由此實現在極端條件下永久磁鐵離合器顯著較長的使用壽命。如同在實踐中已知的實施方案，適宜地，所有的磁鐵具有在圓周方向上相同的延伸尺寸、因此覆蓋了相同的角度范圍。通過內轉子和外轉子的不同直徑，相應的磁鐵通常也大小不同。在本發明的范圍中，這樣的設計方案也理解為“完全填滿”，即在相鄰的磁鐵之間還保留小的間隙或隔片。隔片尤其能設置用于可靠地保持永久磁鐵。但在磁鐵根據在第一轉子與第二轉子之間的氣隙的曲率的弧形設計中，在圓周方向上彼此相繼的磁鐵也能直接互相接界。在本發明的范圍內重要的是，由于省略一部分磁鐵而形成的間隙保持未填充，從而能形成所述的空氣渦流。通過平行于旋轉軸線延伸的間隙和空氣的渦流，沿縱向看也實現較好和較均勻的熱量分布。優選在第二轉子上沿圓周方向看彼此相繼的永久磁鐵具有相反的磁化方向。在第一轉子上所有沿圓周方向看彼此相繼的永久磁鐵也可具有相反的磁化方向，各間隙則分別在對應于第一轉子的兩個或至少偶數個永久磁鐵的延伸尺寸的角度范圍上延伸。根據本發明的一種可選的設計設定，在第一轉子上永久磁鐵在其他情況下交替定向時，在間隙上分別相鄰的永久磁鐵具有相同的磁化方向，各間隙分別在對應于第一轉子的一個或奇數個永久磁鐵的延伸尺寸的角度范圍上延伸。所述設計對應于這樣的布置，其中，從已知的以永久磁鐵在內轉子和外轉子上的完全填滿出發，在所述兩個轉子中的一個上以均勻的間隔省略單個的永久磁鐵或永久磁鐵對。設有未填充的間隙的轉子可以沒有限制地構成內轉子或外轉子，適宜地，未填充的間隙設置在相應被驅動的轉子上，以在滑轉時實現所述的通風效應。
接著借助僅描述實施例的
本發明。示意性的附圖如下圖Ia根據現有技術的永久磁鐵離合器；圖Ib根據圖Ia的已知的永久磁鐵離合器的透視圖；圖2至圖4根據本發明的永久磁鐵離合器的可選的設計方案。
具體實施例方式圖Ia和Ib以俯視圖和透視圖示出從現有技術已知的永久磁鐵離合器。所述永久磁鐵離合器包括第一轉子Ia和第二轉子lb，所述第一轉子和第二轉子分別設有永久磁鐵2a、2b并構成內轉子和外轉子。第一轉子Ia和第二轉子Ib分別具有十二個圍繞圓周以交替的磁化方向布置的永久磁鐵2a、2 b。永久磁鐵2a、2b根據在轉子la、lb之間形成的氣隙3的曲率弧形地構造并由此形成基本封閉的環。第一轉子Ia與第二轉子Ib的永久磁鐵2a、2b布置在也作為磁力線回流元件設置的轉子支座4a、4b上。 已知的永久磁鐵離合器在緊湊的結構方式中表現出能傳遞高的轉矩，但在滑轉時觀察到非常強烈的放熱。因為這種放熱與轉速相關，當永久磁鐵離合器在高的轉速下滑轉較長的時間時，存在過度加熱和損壞永久磁鐵離合器的危險。從已知的設計出發，圖2示出根據本發明的永久磁鐵離合器，在該永久磁鐵離合器中，第一轉子Ia構成被驅動的外轉子。內轉子作為第二轉子Ib如之前說明的構造，而在總共只具有六個永久磁鐵2a的外轉子上，由相反極化的永久磁鐵2a構成的配對與未占用的間隙5圍繞圓周交替，所述間隙分別在與第一轉子Ia的兩個永久磁鐵2a的伸展尺寸對應的角度范圍上延伸。在永久磁鐵離合器滑轉時，內轉子作為第二轉子Ib不再跟隨被驅動的第一轉子Ia的運動，由此產生顯著的放熱。但通過未占用的間隙5產生強烈的空氣渦流，這些空氣渦流引起良好的冷卻和均勻的熱量分布，從而在相比于已知的實施方式提高的轉速和/或較長的滑轉時也能避免永久磁鐵離合器的過熱。圖3示出一種可選的設計，在該設計中，在其他方面具有類似結構的情況下，內轉子被驅動并相應地構成根據本發明的永久磁鐵離合器的設有間隙5的第一轉子la。在這種實施形式中，第一轉子Ia與具有十二個永久磁鐵2b的第二轉子Ib相比也僅具有六個永久磁鐵2a,這些永久磁鐵2a布置成三組,各組分別有兩個相反地定向的永久磁鐵2a。圖4示出本發明的一種可選的設計，在該設計中，在第一轉子Ia即此處示例性的內轉子上設置僅在第一轉子Ia的一個永久磁鐵2a的角度范圍上延伸的間隙5。由于在其他情況下磁化方向的交替的定向，因此相鄰于每一個間隙5的兩個永久磁鐵2a的磁化方向相同。
權利要求
1.用于同步傳遞旋轉運動的永久磁鐵離合器，其具有第一轉子(Ia)和第二轉子(lb)，所述第一轉子和第二轉子分別設有永久磁鐵(2a、2b)并構成內轉子和外轉子，第一轉子(Ia)和第二轉子(Ib)的彼此相配的永久磁鐵(2a、2b)沿圓周方向在相同的角度范圍上延伸，其特征在于，在第一轉子(Ia)上，從在圓周方向上完全填滿永久磁鐵(2a)出發，通過省略一部分永久磁鐵(2a)，形成未填充的間隙(5)，并且第一轉子(Ia)和第二轉子(Ib)具有不同數量的永久磁鐵(2a，2b)。
2.按權利要求I的永久磁鐵離合器，其特征在于，第二轉子(Ib)在圓周方向上完全填滿永久磁鐵(2b)。
3.按權利要求I或2的永久磁鐵離合器，其特征在于，在第一轉子(Ia)上的未填充的各間隙(5)圍繞圓周以均勻的布置方式分布。
4.按權利要求I至3之一的永久磁鐵離合器，其特征在于，在第二轉子(Ib)上沿圓周方向看彼此相繼的各永久磁鐵(2b )具有相反的磁化方向。
5.按權利要求I至4之一的永久磁鐵離合器，其特征在于，在第一轉子(Ia)上沿圓周方向看彼此相繼的各永久磁鐵(2a)具有相反的磁化方向，各間隙(5)分別在與第一轉子(Ia)的兩個永久磁鐵(2a)的延伸尺寸相對應的角度范圍上延伸。
6.按權利要求I至4之一的永久磁鐵離合器,其特征在于,與各間隙(5)相鄰的永久磁鐵(2a)具有相同的磁化方向，各間隙(5)分別在與第一轉子(Ia)的一個永久磁鐵(2a)的延伸尺寸相對應的角度范圍上延伸。
7.按權利要求I至6之一的永久磁鐵離合器，其特征在于，在第一轉子(Ia)上在每兩個彼此相繼的間隙(5 )之間布置具有相反的磁化方向的兩個永久磁鐵(2a)。
8.按權利要求I至7之一的永久磁鐵離合器，其特征在于，第一轉子(Ia)構成內轉子。
9.按權利要求I至7之一的永久磁鐵離合器，其特征在于，第一轉子(Ia)構成外轉子。
全文摘要
本發明涉及一種用于同步傳遞旋轉運動的永久磁鐵離合器，其具有第一轉子(1a)和第二轉子(1b)，所述第一轉子和第二轉子分別設有永久磁鐵(2a、2b)并構成內轉子和外轉子，第一轉子(1a)和第二轉子(1b)的彼此相配的永久磁鐵(2a、2b)沿圓周方向在相同的角度范圍上延伸。根據本發明，在第一轉子(1a)上，從在圓周方向上完全填滿永久磁鐵(2a)出發，通過省略一部分永久磁鐵(2a)，形成未填充的間隙(5)，第一轉子(1a)和第二轉子(1b)具有不同數量的永久磁鐵(2a，2b)。
文檔編號H02K49/10GK102714455SQ201180006453
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月19日 優先權日2010年1月19日
發明者T·恩勒特, T·莫卡 申請人:彈簧圈動力傳輸有限公司