Магнитная передача Советский патент 2006 года по МПК F16D27/01 

Изобретение относится к редукторным магнитным механизмам и может быть использовано в точном приборостроении, в авиационной, ракетно-космической и других различных областях техники.

Известны магнитные передачи с неподвижным постоянным магнитом, в которых распределение сил взаимодействия от магнитного потока между подвижными и неподвижными зубцами магнитопроводов (число зубцов различно) осуществляется диском с магнитно-мягкими лепестками, расположенными между ними.

К основным недостаткам прототипа и аналогов можно отнести следующее:

1) распространение магнитного потока по неподвижному магнитопроводу, выполненному из одного магнитно-мягкого материала, вызывает большие силы взаимного притяжения между зубцами подвижного и неподвижного магнитопроводов, от этого увеличивается трение в подшипниках и требуются дополнительные затраты мощности на преодоление этих потерь;

2) наличие лепестков диска между зубцами магнитопроводов затрудняет передачу механической энергии магнитным полем в герметичные объемы без сальниковых уплотнений через тонкостенные перегородки - металлические экраны;

3) расположение магнита в корпусе передачи и использование его как элемента магнитной цепи накладывает ограничение на применяемые материалы, так как они должны являться магнитно-мягкими для проводимости магнитного потока, что ведет к увеличению массы передачи, потому что большинство таких материалов имеет удельный вес >7,5 г/см;

4) магнитопроводящий корпус оказывает влияние на подшипники, размещенные в нем, для лучшей работы их надо выполнять из немагнитных материалов;

5) увеличение диаметров магнитопроводов, на которых расположены зубцы, влечет за собой увеличение диаметра диска с лепестками, тем самым возрастает момент инерции на входном валу.

Данное изобретение служит для устранения вышеуказанных недостатков.

Для этого постоянный магнит одной из сторон закреплен в держателе из немагнитного материала и установлен внутри неподвижного магнитопровода, магнитно-мягкие зубцы которого разделены друг от друга немагнитным материалом, а другой стороной через воздушный зазор примыкает к подвижному магнитопроводу.

Под зубцами неподвижного магнитопровода размещен модулятор из магнитно-мягкого материала, примыкающий через воздушный зазор к магниту, образуя тем самым замкнутую магнитную цепь. (Магнит - подвижный магнитопровод - зубцы подвижного магнитопровода - разделенные зубцы неподвижного магнитопровода - модулятор - магнит).

Модулятор выполнен как диск с двумя лепестками. На лепестках выполняются две поверхности, одна на торце для снятия магнитного потока через зазор и другая на наружном диаметре диска для передачи магнитного потока на зубцы неподвижного магнитопровода через зазор. В местах, где на диске модулятора выполнены вырезы, резко увеличивается воздушный зазор и магнитный поток практически не передается на зубцы неподвижного магнитопровода, вследствие чего эти зубцы не участвуют в магнитном взаимодействии с зубцами подвижного магнитопровода.

Число зубцов подвижного и неподвижного магнитопроводов неодинаково и отличается друг от друга на малую величину, например, на два.

Сущность изобретения отражена на фиг.1; 2; 3 и 4, где на фиг.1 показан продольный и поперечный разрез магнитной передачи, на фиг.2, 3, 4 - развертки верхней половины окружностей магнитопроводов с действующими на зубцы силами, нижняя половина развертки симметрична верхней.

Входной вал 1 передачи с закрепленным на нем модулятором 2 из магнитно-мягкого материала устанавливается на подшипниках 3 в корпусе 4. В корпусе 4 крепится магнитопровод 5, внутри которого размещен держатель 6 из немагнитного материала с постоянным магнитом 7. Зубцы 8 магнитопровода 5 выполняются из магнитно-мягкого материала и разделены друг от друга немагнитным материалом 9. Выходной вал 10 с закрепленным на нем магнитопроводом 11 устанавливается на подшипниках 3 в крышке 12 корпуса 4.

Работа передачи происходит следующим образом.

Магнитный поток, проходя через воздушные зазоры В₁, B₂, В₃ и В₄ магнитной замкнутой цепи (магнит 7 - магнитопровод 11 выходного вала 10 - зубцы 8 магнитопровода 5 - модулятор 2 входного вала 1 - магнит 7), вызывает появление в зубцах магнитопроводов сил взаимного притяжения.

При этом магнитопровод 11 выходного вала 10 занимает положение, обеспечивающее минимальное магнитное сопротивление. Поэтому оси зубцов магнитопроводов 11 и 5, находящиеся на оси лепестка модулятора 2 входного вала 1, совмещены.

На фиг.2 показано согласованное положение зубцов (1-й совпадает с 1-м; 11-й с 10-м) касательные силы слева и справа от оси симметрии этих зубцов взаимно уравновешены.

∑(F₂+F₃)=∑(F₂₀+F₁₉); ∑(F₉+F₁₀)=∑(F₁₂+F₁₃)

Подвижный магнитопровод при отсутствии нагрузки находится в равновесном состоянии.

На всех остальных зубцах касательные силы и силы взаимного притяжения отсутствуют.

При повороте модулятора (фиг.3) ось магнитного потока F смещается к соседнему зубцу неподвижного магнитопровода, проходя угол 360°/Z_н неподвижного магнитопровода (Z_н - число зубцов).

Между зубцами теперь появляется рассогласование

∑(F₂+F₃+F₄)>F₂₀; ∑(F₈+F₉+F₁₀)>F₁₂,

вследствие чего подвижный магнитопровод повернется на угол, равный разности зубцовых делений неподвижного магнитопровода и подвижного магнитопровода (фиг.4).

При этом оси зубцов подвижного и неподвижного магнитопровода вновь совпадут (2-й совпадает со 2-м и 11-й - с 10-м).

Касательные силы слева и справа от оси симметрии этих зубцов взаимно уравновешиваются

∑(F₃+F₄)=∑(F₁+F₂₀);

∑(F₈+F₉)=∑(F₁₁+F₁₂).

Таким образом, при каждом смещении лепестков диска модулятора получается какое-нибудь согласованное положение зубцов.

По сравнению с прототипом потенциальные преимущества предлагаемой магнитной передачи заключаются в следующем:

1) резко снижены потери на трение в подшипниках от влияния сил взаимного притяжения зубцов магнитопроводов;

2) уменьшены потери при прохождении магнитного потока, что позволяет передавать большие механические силы;

3) проще решается передача механической энергии магнитным полем в герметичные объемы;

4) увеличение диаметра магнитопроводов с зубцами для получения большего крутящего момента на выходном валу можно получать при неизменном моменте инерции на входном валу;

5) снижены габаритно-массовые характеристики передачи;

6) повышена нагрузочная способность передачи, так как можно свести до минимума рабочий зазор между зубцами магнитопроводов.

Изобретение относится к машиностроению, более конкретно - к редукторным магнитным механизмам, и может быть использовано в точном приборостроении, в авиационной, ракетно-космической и других областях техники. Магнитная передача содержит размещенные в корпусе и крышке посредством подшипников качения ведущий и ведомый элементы, модулятор, постоянный магнит и зубцовые магнитопроводы, один из которых смонтирован на ведомом элементе, а другой прикреплен к корпусу. Новым является то, что корпус выполнен из немагнитного материала, а магнитопроводы выполнены неподвижными. Магнитно-мягкие зубцы магнитопроводов разделены между собой немагнитным материалом, внутри которого через держатель из немагнитного материала закреплен постоянный магнит, одна сторона которого примыкает через воздушный зазор к одному из магнитопроводов, а другая - к модулятору, выполненному из магнитно-мягкого материала с лепестками. Модулятор установлен под зубцами и закреплен на ведущем элементе. Техническим результатом является снижение потерь на трение в подшипниках, уменьшение потерь при прохождении магнитного потока, упрощение передачи механической энергии магнитным полем в герметичный объем, увеличение крутящего момента без изменения момента инерции на входном элементе, снижение массо габаритных характеристик и повышение нагрузочной способности. 4 ил.

Магнитная передача, содержащая размещенные в корпусе посредством подшипников качения ведущий и ведомый элементы, модулятор, постоянный магнит и зубцовые магнитопроводы, один из которых смонтирован на ведомом валу, а другой - прикреплен к корпусу, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, неподвижный магнитопровод выполнен с магнитно-мягкими зубцами, разделенными между собой немагнитным материалом, постоянный магнит расположен с зазором относительно магнитопровода, закрепленного на ведомом валу и относительно модулятора, который закреплен на ведущем валу и выполнен из магнито-мягкого материала с лепестками, расположенными под зубцами неподвижного магнитопровода, с которым посредством держателя из немагнитного материала связан постоянный магнит.