CN110159672A - 多极叠加式磁流变离合器 - Google Patents
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Abstract
多极叠加式磁流变离合器，包括固定有输入圆盘的输入轴，在输入圆盘上固定有数个输入圆柱壳；输入圆盘通过滚动轴承分别与左外壳、输出轴的一端转动连接，输出轴圆周上固定有支撑圆环和右外壳，在左、右外壳间设有中间外壳，在右外壳上设有输出圆柱壳，在其上下两侧分别设有外转子和内转子，外、内转子的横边一端均固定在右外壳上，另一端设有挡油环，竖边分别与中间外壳、支撑圆环固定连接，输入圆柱壳与输出圆柱壳相间设置，外、内转子上分别设有外线圈、内线圈，输入圆柱壳与输出圆柱壳的周围间隙中填充有磁流变液。本发明基于磁场叠加原理，利用多层径向工作间隙中的磁流变液来传递转矩，具有转矩传递能力高、结构紧凑、线圈拆换方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁流变离合器，尤其是一种利用内、外线圈产生的两磁场叠加的多极叠加式磁流变离合器。
背景技术
离合器是利用“离”与“合”来传递机械的运动和动力的装置。长期以来，摩擦式离合器是应用得最广且历史最久的一类离合器，但其容易发热、易磨损、噪声大。为了提高离合器传动的可靠性以及减轻离合器传动装置的重量，后来出现了磁粉离合器，这类离合器是通过在传动装置的主动件与从动件之间添加磁粉，在不通电时磁粉处于松散状态，主动件与从动件处于“离”状态，在通电时磁粉结合，使主动件与从动件处于“合”状态，从而实现主、从动件之间运动和动力的中断与传递。磁粉离合器的离合力矩可以实现可控，但其力矩保持稳定性较差，并且易于发热、磁粉易老化。
磁流变液是一种新型智能材料，它由高磁导率的铁磁颗粒、载液以及添加剂按照一定的体积比例均匀混合而成的悬浮液体。在零场情况下，磁流变液表现为流动性能良好的液体，其表观粘度很小；在强磁场作用下可在短时间(毫秒级)内表观粘度增加两个数量级以上，并呈现类固体特性；而且这种变化是连续的、可逆的，即去掉磁场后又恢复到原来的状态。由于磁流变液具有良好的可控性和可逆性，在动力传递、减振、软启动、无级变速等方面具有广泛的应用空间。磁流变离合器就是在传动装置的主动件与从动件之间添加磁流变液，通过控制外加磁场强度的大小实现离合器的结合、分离状态，甚至可以实现扭矩传递的无级变化控制。它克服了传统离合器噪声大、力矩不稳定、控制系统复杂等不足，其结构简单、噪声小、响应时间短、能耗低、控制系统简单以及可以实现无级调速等优点。但是，磁流变液的剪切屈服应力不大的问题一直困扰着磁流变液材料和技术的发展，根据现有的磁流变液剪切屈服应力设计的磁流变离合器仅使用单一的环形线圈，因此，传递的转矩较小而体积庞大，无法被广泛使用。在大功率传动方面，比如2013年6月26日公开的中国专利“一种多盘式磁流变液离合器”(申请号：201210269440.8)，以及2013年12月18日公开的中国专利“一种盘内冷却式大功率磁流变离合器”(申请号：201310393621.6)，都是利用轴向间隙中的磁流变液来工作的，导致装置的轴向尺寸很大。2015年7月15日公开的中国专利“径向多层式磁流变离合器”(申请号：201510160450.1)，提出了利用径向间隙中的磁流变液来工作，但存在磁路不确定、加工装配复杂等问题。
发明内容
为了克服现有磁流变离合器传递转矩较小、轴向尺寸大、磁路不确定的不足，本发明公开一种利用内外线圈产生的两磁场叠加的、传递转矩大的、线圈可灵活拆换的多极叠加式磁流变离合器。
本发明采用的技术方案如下：
多极叠加式磁流变离合器，包括输入轴(1)，输入轴(1)外侧圆周上固定连接有输入圆盘(6)，在输入圆盘(6)上固定有数个垂直于输入圆盘(6)且平行于输入轴(1)的输入圆柱壳(7)；在输入圆盘(6)靠近输入轴(1)的一端，通过滚动轴承Ⅱ(3b)与左外壳(5)转动连接、通过滚动轴承Ⅰ(3a)与输出轴(19)的一端转动连接，输出轴(19)外侧圆周上固定连接有支撑圆环(18)和右外壳(12)，其中支撑圆环(18)和右外壳(12)相互垂直，在左外壳(5)、右外壳(12)间设有中间外壳(11)，在右外壳(12)上、与输入圆柱壳(7)对应的位置设有输出圆柱壳(14)，在输出圆柱壳(14)的上下两侧分别设有倒T型外转子(9)和T型内转子(16)，倒T型外转子(9)的横边(10)的一端固定在右外壳(12)上、另一端与中间外壳(11)之间设有挡油环Ⅱ(4b)、竖边与中间外壳(11)固定连接，T型内转子(16)的横边(15)的一端固定在右外壳(12)上、另一端与支撑圆环(18)之间设有挡油环Ⅰ(4a)、竖边与支撑圆环(18)固定连接，所述输入圆柱壳(7)与输出圆柱壳(14)相间设置，在倒T型外转子(9)和T型内转子(16)上分别设有外线圈(8)、内线圈(17)，在所述输入圆柱壳(7)与输出圆柱壳(14)的周围间隙中填充有磁流变液(13)。
进一步地，所述倒T型外转子(9)和T型内转子(16)分别沿各自圆周方向均匀地设置偶数个，且内转子与外转子的数量相等。
进一步地，所述的输入圆柱壳(7)设有1～5个，所述输出圆柱壳(14)设有1～5个。
进一步地，沿同一径向上设置有且仅有一个内线圈(17)和一个外线圈(8)，且同一径向上的内线圈(17)与外线圈(8)的绕向相同。
进一步地，相邻两个内线圈(17)或者相邻两个外线圈(8)的绕向相反。
进一步地，在滚动轴承Ⅰ(3a)的一侧设有挡圈(2)进行定位。
进一步地，在两个相邻的T型内转子(16)之间设有铝块Ⅰ(20)、两个相邻的倒T型外转子(9)之间设有铝块Ⅱ(21)。
进一步地，所述的铝块Ⅰ(20)、铝块Ⅱ(21)为不导磁材料，T型内转子(16)、倒T型外转子(9)、中间外壳(11)、输入圆柱壳(7)、输出圆柱壳(14)、支撑圆环(18)为导磁材料。
本发明的有益效果：
1、本发明所述的多极叠加式磁流变离合器，利用径向圆柱间隙来工作，相比于传统的圆盘式结构，在同等外形尺寸下，本发明的多极叠加式结构传递的转矩更大；相比于多极单间隙结构，本发明设置的多层间隙具有更高的转矩传递能力。
2、本发明所述的多极叠加式磁流变离合器，沿周向布置的多个内线圈和多个外线圈，使得线圈产生的磁场可以作用在所有工作间隙内的磁流变液，增加了磁场作用的磁流变液的面积。
3、本发明所述的多极叠加式磁流变离合器，基于磁场叠加原理，增强了间隙中磁流变液的磁场强度，进而增大了传递的力矩。
4、本发明所述的多极叠加式磁流变离合器，沿周向设置的多个内转子、多个外转子以及沿径向设置的多个输入圆柱壳、多个输出圆柱壳，可以根据设计要求确定转子个数和圆柱壳个数来获得不同的输出力矩，也可以通过改变轴向尺寸来获得不同的输出力矩，还可以调节线圈中电流的大小来控制输出力矩。
5、本发明所述的多极叠加式磁流变离合器，所述内、外转子上的线圈可以灵活地拆换，给后期的拆卸更换带来了方便。
附图说明
图1是本发明所述多极叠加式磁流变离合器的结构示意图。
图2是沿图1中A-A线的剖视图。
图中：1-输入轴；2-挡圈；3a-滚动轴承Ⅰ；3b-滚动轴承Ⅱ；4a-挡油环Ⅰ；4b-挡油环Ⅱ；5-左外壳；6-输入圆盘；7-输入圆柱壳；8-外线圈；9-倒T型外转子；10-倒T型外转子的横边；11-中间外壳；12-右外壳；13-磁流变液；14-输出圆柱壳；15-T型内转子的横边；16-T型内转子；17-内线圈；18-支撑圆环；19-输出轴；20-铝块Ⅰ；21-铝块Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步详述本发明，但本发明并不局限于下面的实施例。
如图1、图2所示，多极叠加式磁流变离合器，包括输入轴(1)，输入轴(1)外侧圆周上固定连接有输入圆盘(6)，在输入圆盘(6)上固定有数个垂直于输入圆盘(6)且平行于输入轴(1)的输入圆柱壳(7)；在输入圆盘(6)靠近输入轴(1)的一端，通过滚动轴承Ⅱ(3b)与左外壳(5)转动连接、通过滚动轴承Ⅰ(3a)与输出轴(19)的一端转动连接，输出轴(19)外侧圆周上固定连接有支撑圆环(18)和右外壳(12)，其中支撑圆环(18)和右外壳(12)相互垂直，在左外壳(5)、右外壳(12)间设有中间外壳(11)，该三个外壳围成一个空腔，在右外壳(12)上、与输入圆柱壳(7)对应的位置设有输出圆柱壳(14)，在输出圆柱壳(14)的上下两侧分别设有倒T型外转子(9)和T型内转子(16)，倒T型外转子(9)的横边(10)的一端固定在右外壳(12)上、另一端与中间外壳(11)之间设有挡油环Ⅱ(4b)、竖边与中间外壳(11)固定连接，T型内转子(16)的横边(15)的一端固定在右外壳(12)上、另一端与支撑圆环(18)之间设有挡油环Ⅰ(4a)、竖边与支撑圆环(18)固定连接，所述输入圆柱壳(7)与输出圆柱壳(14)相间设置，在倒T型外转子(9)和T型内转子(16)上分别设有外线圈(8)、内线圈(17)，在所述输入圆柱壳(7)与输出圆柱壳(14)的周围间隙中填充有磁流变液(13)。
所述倒T型外转子(9)和T型内转子(16)分别沿各自圆周方向均匀地设置了六个，在两个相邻的T型内转子(16)之间设有铝块Ⅰ(20)、两个相邻的倒T型外转子(9)之间设有铝块Ⅱ(21)，通过设置铝块对转子做进一步固定并对磁流变液进行密封；所述的铝块Ⅰ(20)、铝块Ⅱ(21)为不导磁材料，T型内转子(16)、倒T型外转子(9)、中间外壳(11)、输入圆柱壳(7)、输出圆柱壳(14)、支撑圆环(18)为导磁材料；所述的输入圆柱壳(7)设有3个，所述输出圆柱壳(14)设有2个；沿同一径向上设置有且仅有一个内线圈(17)和一个外线圈(8)，且同一径向上的内线圈(17)与外线圈(8)的绕向相同，而相邻两个内线圈(17)或者相邻两个外线圈(8)的绕向相反；在滚动轴承Ⅰ(3a)的一侧设有挡圈(2)进行定位。
在所有内线圈和所有外线圈都没有通电的情况下，间隙中的磁流变液均没有磁场作用，磁流变液的粘度很小、流动性很好，当输入轴旋转时，带动输入圆盘及输入圆柱壳在空腔里自由转动，离合器处于“离”状态。
在所有内线圈和所有外线圈通上电的情况下，间隙中的磁流变液将会受到磁场的作用，由液体变为类固体，磁流变液的粘度增大、流动性变差，此时输入轴、输入圆盘、输入圆柱壳、输出圆柱壳、支撑圆环、输出轴成为一体，当输入轴旋转时，输出轴将会同步旋转，离合器处于“合”状态。
最后需要说明的是，本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。本具体实施方式仅用于更好的解释说明本发明而非限制本发明的使用范围。本领域的技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者是等同替换，而不脱离本发明的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的保护范围当中。
Claims (8)
1.多极叠加式磁流变离合器，其特征在于，包括输入轴(1)，输入轴(1)外侧圆周上固定连接有输入圆盘(6)，在输入圆盘(6)上固定有数个垂直于输入圆盘(6)且平行于输入轴(1)的输入圆柱壳(7)；在输入圆盘(6)靠近输入轴(1)的一端，通过滚动轴承Ⅱ(3b)与左外壳(5)转动连接、通过滚动轴承Ⅰ(3a)与输出轴(19)的一端转动连接，输出轴(19)外侧圆周上固定连接有支撑圆环(18)和右外壳(12)，其中支撑圆环(18)和右外壳(12)相互垂直，在左外壳(5)、右外壳(12)间设有中间外壳(11)，在右外壳(12)上、与输入圆柱壳(7)对应的位置设有输出圆柱壳(14)，在输出圆柱壳(14)的上下两侧分别设有倒T型外转子(9)和T型内转子(16)，倒T型外转子(9)的横边(10)的一端固定在右外壳(12)上、另一端与中间外壳(11)之间设有挡油环Ⅱ(4b)、竖边与中间外壳(11)固定连接，T型内转子(16)的横边(15)的一端固定在右外壳(12)上、另一端与支撑圆环(18)之间设有挡油环Ⅰ(4a)、竖边与支撑圆环(18)固定连接，所述输入圆柱壳(7)与输出圆柱壳(14)相间设置，在倒T型外转子(9)和T型内转子(16)上分别设有外线圈(8)、内线圈(17)，在所述输入圆柱壳(7)与输出圆柱壳(14)的周围间隙中填充有磁流变液(13)。
2.如权利要求1所述的多极叠加式磁流变离合器，其特征在于，所述倒T型外转子(9)和T型内转子(16)分别沿各自圆周方向均匀地设置偶数个，且内转子与外转子的数量相等。
3.如权利要求1所述的多极叠加式磁流变离合器，其特征在于，所述的输入圆柱壳(7)设有1～5个，所述输出圆柱壳(14)设有1～5个。
4.如权利要求1所述的多极叠加式磁流变离合器，其特征在于，沿同一径向上设置有且仅有一个内线圈(17)和一个外线圈(8)，且同一径向上的内线圈(17)与外线圈(8)的绕向相同。
5.如权利要求1所述的多极叠加式磁流变离合器，其特征在于，相邻两个内线圈(17)或者相邻两个外线圈(8)的绕向相反。
6.如权利要求1所述的多极叠加式磁流变离合器，其特征在于，在滚动轴承Ⅰ(3a)的一侧设有挡圈(2)进行定位。
7.如权利要求1所述的多极叠加式磁流变离合器，其特征在于，在两个相邻的T型内转子(16)之间设有铝块Ⅰ(20)、两个相邻的倒T型外转子(9)之间设有铝块Ⅱ(21)。
8.如权利要求1所述的多极叠加式磁流变离合器，其特征在于，所述的铝块Ⅰ(20)、铝块Ⅱ(21)为不导磁材料，T型内转子(16)、倒T型外转子(9)、中间外壳(11)、输入圆柱壳(7)、输出圆柱壳(14)、支撑圆环(18)为导磁材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190823 |