[发明专利]用于磁性传送扭矩的改进设备

说明书

相关申请案

本申请案是作为美国国家阶段申请案并且主张2005年2月26日申请的PCT/US2005/06179的优先权的美国申请案第10/591,366号的部分继续申请案，所述PCT申请案还主张2004年3月1日申请的美国专利申请案第10/790,571号的优先权。

有关美国联邦赞助研究或开发的声明

不适用。

附录描述

不适用。

发明的技术领域

本发明涉及使用邻近旋转圆盘的旋转磁矩传送装置，所述邻近圆盘在其上具有磁铁与不具有磁铁之间交替。其上无磁铁的圆盘具有导电材料。

发明背景

需设计一种用于在驱动应用中传送可变扭矩的永磁激发机构。具体地，存在需要将定速装置(诸如电机或发动机)耦合至可变输出速度及扭矩装置(诸如泵推动器、风扇、螺旋桨、轮子等)。

包括不同涡流离合器的传动装置已经以各种形式使用一段时间。现有技术之检验显示这些涡流装置不限于三种普通类型。

当前固定间隔永磁圆盘离合器的能力限于传送大量扭矩并且以在较高速度下导致不稳定的方式构造。这些限制将这些装置的实际应用局限于低速、低马力应用。

涡流离合器使用DC电流产生及改变固定间隔机构中的通量密度。这些装置可以一系列马力获得，但是昂贵、复杂且需要DC电流及控制以产生扭矩。存在其中DC电流非期望或其中用于控制扭矩产生电流的设备不可靠的应用。

当前可变间隔永磁圆盘离合器的能力限于传送大量扭矩并且以在较高速度下导致不稳定的方式构造。这些限制使这些装置的实际应用局限于低速、低马力应用。

所述设备使用磁性材料技术的最新发展，结合为机械稳定操作而设计的架构。这将允许所述设备用于一系列动力传送应用中，包括高马力应用。装置的构造还使其稳定并且能够在较高输入速度下运行，其可固有地存在于一些电机和发动机中。

所述设备是使用以最优方式配置以在动力传送驱动中产生磁通量的永久磁铁和导体的装置。

本发明的目的是提出使用导电转子设计的替代定向对感应磁路进行修改，所述设计将具有圆盘状(片状)构造，其具有由钢围绕的导电材料的外环和内环，用径向(即，从内环至外环)连接内环和外环(端环)的转子条装配。所述条根据需要可由连接它们的不同形状构成(即，圆形，方形等)以调整由所述装置形成的扭矩分布。

磁铁转子总成还可具有形成从转子圆盘内部定向至外部的磁铁阵列的相同径向圆盘形状且具有在相邻磁铁上相反并且穿透转子片的厚度磁化的磁极。注意一个(1)磁铁转子可被两个(2)感应转子总成围绕(即，磁铁转子两侧上各一个)；从而允许在运行期间传送更大通量/动力。

我们的测试已经揭示与转子条构造的感应耦合在启动期间具有内在的‘软启动’能力。这允许高惯性荷载由电机(或其它扭矩/电源)在不超过耦合额定扭矩的150％的情况下从静止加速到全扭矩。这个性能好处还用于将任何荷载条件下的扭矩限制为不超过150％扭矩并且还通过相同限制阻尼扭矩脉动(即，扭转振动)。这将有益于具有可能导致损坏的高启动扭矩或高峰值荷载的可能性的所有类型的动力传送系统。

本发明的感应磁路几何形状还可用作制动和张紧测力计。这可通过锁定感应转子以及在转子内安装附加冷却管路以消散制动或张紧/滑移热而完成。制动系统和张紧系统都可受益于不存会磨损的组件(即，制动衬垫等)的事实。

附加的张紧能力可在阀门或其它这类装置旋转期间限制扭矩。这个好处将免除阀杆/轴会在闭合过程期间破裂的可能性(即，如果碎片在闭合期间卡在阀体中)。这可以被称作：‘感应限制扭矩’。

发明概要

本发明利用永久磁铁来在两个旋转元件之间传送可变或固定扭矩。本发明是对申请人的首个专利发明US 7,294,947及其它技术所要求内容的几何配置和磁路的改进。本发明将原始圆柱形设计修改为替代圆盘-片状设计，其使用克服现有技术的一些缺陷/问题的相同磁路，因为现有技术要求导电转子在磁性同心圆柱体阵列内的更精确对准且要求机械装置底座中的额外强度以维持磁铁盒与所述转子总成之间的气隙。这个改进通过在两个(2)外部导电转子片之间重新构造内部磁性转子总成而克服这些上述缺陷；从而平衡装配期间所生成的磁性吸引力。

所提议的发明通过利用磁铁材料的新技术和新的最佳几何形状而克服上述限制并且提供在无需大的外部电流控制装置的情况下机械传送大量传送扭矩的稳定构件。