CN201081846Y - 双稳态磁离合器 - Google Patents
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Abstract
一种双稳态磁离合器，在主动轮与从动轮之间设置永磁体及操作线圈，在从动轴上设置永磁电机式的制动器，在离状态、合状态均依永磁力保持，而离状态与合状态的相互切换，靠操作线圈的电磁力克服永磁力且使永磁力线改变方向来实现。操作所述离合器从合状态到离状态时，制动器制动，即将永磁电机的定子线圈接合，形成闭合回路，随从动轴旋转的永磁电机的永磁转子使定子线圈产生感应磁场，感应磁场阻止永磁转子的转动实现制动且同时向外发电。本实用新型操作迅速、环保、节能、少维护、寿命长，适合于被驱动机构与动力源结合与分离的各种工况。
Description
技术领域
本实用新型涉及离合器技术，特别是一种双稳态磁离合器。
背景技术
离合器是切断和接通驱动源与被驱动机构的一种装置。传统的离合器有机械式和电磁式。机械常合式离合器，靠外加机械力(对大型离合器需利用液压力)实现分离，靠弹簧压力压紧摩擦片实现接合，而且离合过程较长，不适应用于自动控制工程。这种离合器在离合过程中，摩擦片相互摩擦耗能生热，摩擦片易损坏。现有的电磁离合器，用电磁力接合，用分离弹簧拉力分离，操动速度快，能适应用于自动控制工程，且无摩擦损耗。但是，现有的电磁式离合器在接合状态，其线圈必须保持通电，所以耗能，有的还通过电刷和集流环持续加电，耗能生热生磁，污染环境，其电磁线圈受热易损坏。
发明内容
本实用新型设计一种具有制动功能的双稳态磁离合器，克服现有机械离合器和电磁离合器的缺陷，还增加了制动功能，该离合器能耗很小，电磁污染极小，因而用途广。
本实用新型按下述技术方案实现。
本实用新型离合器，在主动轮与从动轮之间设置永磁体及操作线圈，在从动轴上设置永磁电机式的制动器，在离状态、合状态均依永磁力保持，而离状态与合状态的相互切换，靠操作线圈的电磁力克服永磁力且使永磁力线改变方向来实现。操作所述离合器从合状态到离状态时，制动器制动，即将永磁电机的定子线圈接合，形成闭合回路，随从动轴旋转的永磁电机的永磁转子使定子线圈产生感应磁场，感应磁场阻止永磁转子的转动实现制动且同时向外发电。
本实用新型离合器适合于被驱动机构与动力源结合与分离的各种(常离或常合，短暂分离或短暂接合)工况。
与现有电磁离合器磁相比，本实用新型有以下优点：
1.合、离操作简便迅速，耗能很小，可靠性高，能很好地适用于自动化工程。
2.主从轮隔有间隙不接触，具有过载滑脱保护功能，接合及分离时无摩擦，不生热。
3.依永磁力保持离状态、合状态，不耗能。
4.线圈固定不动，供电不需要电刷和集流环。
5.离合器分离过程，利用制动器电机制动且发电，一举两得。
7.污染极小。
8.少维护、寿命长。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的结构示意图，也是实施例一的合状态示意图；
图2为图1中件26的移出图；
图3为图2的左视图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为实施例一的分离操作时的示意图；
图6为实施例一的离状态示意图；
图7为本实用新型实施例二的结构示意图，也是实施例二的合状态示意图；
图8为实施例二的离状态示意图；
图9为本实用新型实施例三的结构示意图，也是实施例三的合状态示意图；
图10为实施例三的离状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例一：如图1至图4示。本实用新型由主动轮、从动轮、定子、制动器及控制系统构成。主动轮由导磁铁心26、花键短柱19、与花键短柱19滑动配合的内花键套筒14、缓冲垫18和20、端板21、主动轴15及轴24组成，导磁铁心26及花键短柱19与轴24同轴固结，导磁铁心26左端面均布有扇形齿，缓冲垫18和20及端板21与内花键套筒14联接、内花键套筒14联接与主动轴15固结；从动轮由从动轴2、导磁圆筒3、导磁盘4、非磁性环5和9及径向充磁的永磁环7固结而成，导磁盘4的右端面均布有与导磁铁心26左端面上的扇形齿相对应的扇形齿；定子由线圈23和线圈27、径向充磁的永磁环25、导磁环8、非磁性环6和10、导磁盘22、非磁性盘11、滑动轴承或磁浮轴承12、安装着轴承16的端盘17、安装着轴承29的非磁性端盘28及非磁性圆筒13固结而成；永磁环7的内圆极性与永磁环25的外圆极性相异；主动轮、从动轮及定子同轴装配，主动轮、从动轮及定子三者相互之间均隔离间隙不接触；制动器33为一永磁电机，其转子轴与从动轴2同轴联接，该发电机的转子由转轴和纯永磁转子体或永磁材料与其它材料组合而成的具有永磁性的转子体构成，定子由铁心及其线圈绕组和定子外壳组成，当永磁转子体转动时，定子线圈绕组中产生感应电动势，若线圈绕组的输出输入端相连通，使线圈闭合，产生的感应电动势将形成感应电流，根据楞次定律，感应电流产生的磁场将阻止永磁转子体的转动，制动器33处于工作(制动)状态，若线圈绕组的输出输入端相分离，线圈绕组中无电流，自然就没感应电磁场，制动器33就处于非工作状态；控制系统由整流调压器30、蓄电池31、控制器1、控制器1的控制节点32及连接导线构成，线圈23和27经控制器1从蓄电池31取电。所述离合器定子和制动器1的外壳被固定于使用本离合器的设备或机构的基础。所述主动轮、从动轮上的扇形齿的数量，根据实际要求设计确定。
工作原理：线圈23和27未通电时，图1中虚线I表示了永磁磁通回路，根据磁阻原理，穿过从动轮之间隙的磁力线，避开扇形槽，集中到扇形齿，当主动轮相对于从动轮转过一个角度(角位移)时，磁力线仍然努力避开扇形槽，集中到扇形齿，结果对从动轮产生拉力矩，迫使从动轮跟随主动轮转动，所述离合器处于合状态，如图1示；操作控制器1，从蓄电池31给线圈23通电，其产生的电磁通如图5中的虚线II和III所示，电磁通II和III的方向与永磁通I的方向相反，电磁力克服永磁力，并在间隙G中建立磁场，使导磁盘22对导磁铁心26产生吸引力，导磁铁心26向导磁盘22加速运动，当其位移超过间隙G的轴向尺寸之半时，导磁铁心26与导磁盘22之间的磁阻将小于导磁铁心26与导磁盘4之间的磁阻，越来越多的永磁力线将按电磁通III所示的路径和方向闭合，永磁通与电磁通叠加在一起，从而使导磁铁心26以越来越大的加速度冲向导磁盘22，与导磁铁心26联结的花键短柱19在内花键套筒14内向右滑动至死点，这时导磁铁心26距离导磁盘22一很小间隙，同时使线圈23断电，结果永磁通回路如图6中虚线IV示，主动轮和从动轮之间无磁力作用，从动轮静止，主动轮空转，所述离合器处于离状态，整个分离过程只需几十毫秒；控制器1从蓄电池31给线圈27通电，可使所述离合器接合，其原理同前述的分离原理相似；操作所述离合器分离，控制器1给线圈23通电的同时，闭合其控制节点32，使制动器33对从动轴2产生制动转矩，同时向外发电，通过整流调压器30给蓄电池31充电。制动器33工作时，发电量有限，可能不够操作离合器时所需要的，应从所述离合器系统外部补充电能给蓄电池31。
实施例二：如图7示。对实施例一所述离合器，去掉非磁性环5和9，将导磁圆筒3和永磁环7的组合体改为导磁筒34，它的形状及大小与前者相同，其它不变。在满足离合器性能要求条件下，这样做能简化结构，降低成本，提高从动轮的高温适应性。图7为本实施例的合状态示意图，图8为本实施例的离状态示意图。图中虚线V、VI为永磁磁通的路径示意。
实施例三：如图9示。对实施例一所述离合器，只将永磁环25和导磁环8改为导磁筒35，在满足离合器性能要求条件下，这样做能简化结构，降低成本，提高定子的高温适应性。图9为本实施例的合状态示意图，图10为本实施例的离状态示意图。图中虚线VII、VIII为永磁磁通的路径示意。
Claims (4)
1.一种双稳态磁离合器，其特征是：在主动轮与从动轮之间设置永磁体及操作线圈，在从动轴上设置永磁电机式的制动器，在离状态、合状态均依永磁力保持，而离状态与合状态的相互切换，靠操作线圈的电磁力克服永磁力且使永磁力线改变方向来实现；操作所述离合器从合状态到离状态时，制动器制动，即将永磁电机的定子线圈接合，形成闭合回路，随从动轴旋转的永磁电机的永磁转子使定子线圈产生感应磁场，感应磁场阻止永磁转子的转动实现制动且同时向外发电；控制系统由整流调压器、蓄电池、控制器、控制节点组成。
2.根据权利要求1所述的双稳态磁离合器，其特征是：由主动轮、从动轮、定子、制动器及控制系统构成；主动轮由导磁铁心(26)、花键短柱(19)、与花键短柱(19)滑动配合的内花键套筒(14)、缓冲垫(18)和(20)、端板(21)、主动轴(15)及轴(24)组成，导磁铁心(26)及花键短柱(19)与轴(24)同轴固结，导磁铁心(26)左端面均布有扇形齿，缓冲垫(18)和(20)及端板(21)与内花键套筒(14)联接、内花键套筒(14)联接与主动轴(15)固结；从动轮由从动轴(2)、导磁圆筒(3)、导磁盘(4)、非磁性环(5)和(9)及径向充磁的永磁环(7)固结而成，导磁盘(4)的右端面均布有与导磁铁心(26)左端面上的扇形齿相对应的扇形齿；定子由线圈(23)和线圈(27)、径向充磁的永磁环(25)、导磁环(8)、非磁性环(6)和(10)、导磁盘(22)、非磁性盘(11)、滑动轴承或磁浮轴承(12)、安装着轴承(16)的端盘(17)、安装着轴承(29)的非磁性端盘(28)及非磁性圆筒(13)固结而成；永磁环(7)的内圆极性与永磁环(25)的外圆极性相异；主动轮、从动轮及定子同轴装配，主动轮、从动轮及定子三者相互之间均隔离间隙不接触；制动器(33)为一永磁电机，其转子轴与从动轴(2)同轴联接，该发电机的转子由转轴和纯永磁转子体或永磁材料与其它材料组合而成的具有永磁性的转子体构成，定子由铁心及其线圈绕组和定子外壳组成；控制系统由整流调压器(30)、蓄电池(31)、控制器(1)、控制器(1)的控制节点(32)及连接导线构成，线圈(23)和(27)经控制器(1)从蓄电池(31)取电；所述离合器定子和制动器(1)的外壳被固定于使用本离合器的设备或机构的基础，所述主动轮、从动轮上的扇形齿的数量，根据实际要求设计确定。
3.根据权利要求1或2所述的双稳态磁离合器，其特征是：去掉非磁性环(5)和(9)，将导磁圆筒(3)和永磁环(7)的组合体改为导磁筒(34)，它的形状及大小与前者相同，其它不变。
4.根据权利要求1或2所述的双稳态磁离合器，其特征是：只将永磁环(25)和导磁环(8)改为导磁筒(35)。
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