本发明公开了一种混合式永磁联轴器，其用于联接主动轴和从动轴，且包括主动盘和从动盘。主动盘与主动轴连接，且包括同轴设置的两个主动环。每个主动环包括环绕主动轴的轴向且等间距设置的多个磁铁一。从动盘与从动轴连接，且包括同步盘、分别设置在同步盘两侧且与同步盘同轴设置的两个扭矩盘。同步盘包括环绕从动轴的轴向且等间距设置的多个磁铁二，在相邻的两个磁铁二中，一者的磁场方向与另一者的磁场方向相反，并与磁铁一以形成扭矩。两个扭矩盘设置在主动盘的两侧，且与主动盘的间距相等，扭矩盘在高转速差工况下产生较高的瞬时扭矩。本发明实现主动轴和从动轴无刚性连接，具有扭矩自适应调节功能，可以产生极高的瞬时扭矩，可提高稳定性。
1.一种混合式永磁联轴器，其用于联接主动轴(11)和从动轴(12)，其特征在于，其包括：主动盘(1)，其与主动轴(11)连接，且包括同轴设置的两个主动环(3)；每个主动环(3)包括环绕主动轴(11)的轴向且等间距设置的多个磁铁一(4)；磁铁一(4)的数量为偶数个，且磁铁一(4)沿厚度方向设置其两个磁极；在相邻的两个磁铁一(4)中，一者的磁场方向与另一者的磁场方向相反；以及从动盘(2)，其与从动轴(12)连接，且包括同步盘(5)、分别设置在同步盘(5)两侧且与同步盘(5)同轴设置的两个扭矩盘(6)；同步盘(5)包括环绕从动轴(12)的轴向且等间距设置的多个磁铁二(7)；磁铁二(7)的数量为偶数个，且与磁铁一(4)一一对应，磁铁二(7)沿厚度方向设置其两个磁极；在相邻的两个磁铁二(7)中，一者的磁场方向与另一者的磁场方向相反，并与磁铁一(4)以形成扭矩；
其中，主动盘(1)与从动盘(2)同轴设置；同步盘(5)设置在两个主动环(3)之间，且两个主动环(3)与同步盘(5)的间距相等；磁铁一(4)的数量与磁铁二(7)的数量相同，且与磁铁二(7)一一对应；两个扭矩盘(6)设置在主动盘(1)的两侧，且与主动盘(1)的间距相等，每个扭矩盘(6)用于向相邻的主动环(3)提供扭矩；主动环(3)、同步盘(5)的外径均小于扭矩盘(6)的外径，且两个扭矩盘(6)相对固定；
当主动轴(11)相对从动轴(12)转动时，主动轴(11)带动主动盘(1)转动，且驱使两个主动环(3)相对同步盘(5)和扭矩盘(6)转动，使磁铁一(4)带动对应的磁铁二(7)运动，以带动从动轴(12)转动；在从动轴(12)相对主动轴(11)减速时，扭矩盘(6)向对应的主动环(3)提供正扭矩，使所述混合式永磁联轴器的总扭矩增大；在主动轴(11)相对从动轴(12)减速时，扭矩盘(6)向对应的主动环(3)提供负扭矩，使所述混合式永磁联轴器的总扭矩减小；
每个扭矩盘(6)包括调磁环(8)和涡流盘(9)，调磁环(8)包括环绕从动轴(12)的轴向且等间距设置的多个磁铁三(10)；每个调磁环(8)同轴安装在对应的涡流盘(9)上；磁铁三(10)的数量为磁铁二(7)的数量的奇数倍。
2.如权利要求1所述的混合式永磁联轴器，其特征在于，扭矩盘(6)、主动环(3)、同步盘(5)等间距设置，且扭矩盘(6)与主动环(3)的间距为3mm±1mm。
3.如权利要求1所述的混合式永磁联轴器，其特征在于，主动环(3)的内径与同步盘(5)的内径相同，主动环(3)的外径与同步盘(5)的外径相同；调磁环(8)的内径小于主动环(3)的内径，调磁环(8)的外径大于主动环(3)的外径。
4.如权利要求1所述的混合式永磁联轴器，其特征在于，磁铁一(4)、磁铁二(7)以及磁铁三(10)均呈扇形；
在一个主动环(3)中，所有磁铁一(4)的横截总面积为对应的主动环(3)的横截面积的
所有磁铁二(7)的横截总面积为同步盘(5)的横截面积的60％-90％；
在一个调磁环(8)中，所有磁铁三(10)的横截总面积为对应的调磁环(8)的横截面的
5.如权利要求1所述的混合式永磁联轴器，其特征在于，每个扭矩盘(6)还包括环形背铁(13)，涡流盘(9)同轴安装在对应的背铁(13)上；从动轴(12)与其中一个背铁(13)固定，主动盘(1)的端部穿过其中另一个背铁(13)并与两个主动环(3)固定。
6.如权利要求5所述的混合式永磁联轴器，其特征在于，每个主动环(3)还包括环形抗磁性架体一(14)；架体一(14)上开设镂空且分别与多个磁铁一(4)对应的多个安装孔一，每个磁铁一(4)安装在对应的安装孔一内；
同步盘(5)还包括环形抗磁性架体二(15)；架体二(15)上开设镂空且分别与多个磁铁二(7)对应的多个安装孔二，每个磁铁二(7)安装在对应的安装孔二内。
7.如权利要求6所述的混合式永磁联轴器，其特征在于，背铁(13)、涡流盘(9)以及架体二(15)通过多根定位柱一(16)相对固定；
主动轴(11)与两个架体一(14)通过多根定位柱二(17)相对固定；
从动轴(12)与其中一个背铁(13)通过多根定位柱三(18)相对固定。
8.如权利要求5所述的混合式永磁联轴器，其特征在于，涡流盘(9)为铜盘或者铝盘；
其中，涡流盘(9)粘接或卡接在对应的背铁(13)上。
9.如权利要求1所述的混合式永磁联轴器，其特征在于，同步盘(5)的厚度小于主动环(3)的厚度，且磁铁二(7)的厚度小于磁铁一(4)的厚度。
混合式永磁联轴器
技术领域
[0001] 本发明涉及联轴器领域的一种永磁联轴器，尤其涉及一种混合式永磁联轴器。
背景技术
[0002] 联轴器是指联接两轴或轴与回转件，在传递运动和动力过程中一同回转，在正常情况下不脱开的一种装置。联轴器有时也作为一种安全装置用来防止被联接机件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。现有的联轴器在实现主从动轴的联动时，由于扭矩固定，使得主动轴和从动轴的转速发生变化时，联轴器容易损坏，导致联轴器的使用寿命低，稳定性差。
发明内容
[0003] 针对现有技术的问题，本发明提供一种混合式永磁联轴器，以解决了现有的联轴器的使用寿命低，稳定性差的问题。
[0004] 本发明采用以下技术方案实现：一种混合式永磁联轴器，其用于联接主动轴和从动轴，其特征在于，其包括：
[0005] 主动盘，其与主动轴连接，且包括同轴设置的两个主动环；每个主动环包括环绕主动轴的轴向且等间距设置的多个磁铁一；磁铁一的数量为偶数个，且磁铁一沿厚度方向设置其两个磁极；在相邻的两个磁铁一中，一者的磁场方向与另一者的磁场方向相反；以及[0006] 从动盘，其与从动轴连接，且包括同步盘、分别设置在同步盘两侧且与同步盘同轴设置的两个扭矩盘；同步盘包括环绕从动轴的轴向且等间距设置的多个磁铁二；磁铁二的数量为偶数个，且与磁铁一一一对应，磁铁二沿厚度方向设置其两个磁极；在相邻的两个磁铁二中，一者的磁场方向与另一者的磁场方向相反，并与磁铁一以形成扭矩；
[0007] 其中，主动盘与从动盘同轴设置；同步盘设置在两个主动环之间，且两个主动环与同步盘的间距相等；磁铁一的数量与磁铁二的数量相同，且与磁铁二一一对应；两个扭矩盘设置在主动盘的两侧，且与主动盘的间距相等，每个扭矩盘用于向相邻的主动环提供扭矩；主动环、同步盘的外径均小于扭矩盘的外径，且两个扭矩盘相对固定；
[0008] 当主动轴相对从动轴转动时，主动轴带动主动盘转动，且驱使两个主动环相对同步盘和扭矩盘转动，使磁铁一带动对应的磁铁二运动，以带动从动轴转动；在从动轴相对主动轴减速时，扭矩盘向对应的主动环提供正扭矩，使所述混合式永磁联轴器的总扭矩增大；在主动轴相对从动轴减速时，扭矩盘向对应的主动环提供负扭矩，使所述混合式永磁联轴器的总扭矩减小。
[0009] 作为上述方案的进一步改进，每个扭矩盘包括调磁环和涡流盘，调磁环包括环绕从动轴的轴向且等间距设置的多个磁铁三；每个调磁环同轴安装在对应的涡流盘上；磁铁三的数量为磁铁二的数量的奇数倍。
[0010] 作为上述方案的进一步改进，扭矩盘、主动环、同步盘等间距设置，且扭矩盘与主动环的间距为3mm±1mm。
[0011] 进一步地，主动环的内径与同步盘的内径相同，主动环的外径与同步盘的外径相同；调磁环的内径小于主动环的内径，调磁环的外径大于主动环的外径。
[0012] 再进一步地，磁铁一、磁铁二以及磁铁三均呈扇形；
[0013] 在一个主动环中，所有磁铁一的横截总面积为对应的主动环的横截面积的60％-90％；
[0014] 所有磁铁二的横截总面积为同步盘的横截面积的60％-90％；
[0015] 在一个调磁环中，所有磁铁三的横截总面积为对应的调磁环的横截面的60％-90％。
[0016] 再进一步地，每个扭矩盘还包括环形背铁，涡流盘同轴安装在对应的背铁上；从动轴与其中一个背铁固定，主动盘的端部穿过其中另一个背铁并与两个主动环固定。
[0017] 作为上述方案的进一步改进，每个主动环还包括环形抗磁性架体一；架体一上开设镂空且分别与多个磁铁一对应的多个安装孔一，每个磁铁一安装在对应的安装孔一内；
[0018] 同步盘还包括环形抗磁性架体二；架体二上开设镂空且分别与多个磁铁二对应的多个安装孔二，每个磁铁二安装在对应的安装孔二内。
[0019] 作为上述方案的进一步改进，背铁、涡流盘以及架体二通过多根定位柱一相对固定；
[0020] 主动轴与两个架体一通过多根定位柱二相对固定；
[0021] 从动轴与其中一个背铁通过多根定位柱三相对固定。
[0022] 进一步地，涡流盘为铜盘或者铝盘；
[0023] 其中，涡流盘粘接或卡接在对应的背铁上。
[0024] 作为上述方案的进一步改进，同步盘的厚度小于主动环的厚度，且磁铁二的厚度小于磁铁一的厚度。
[0025] 相比于现有的联轴器，本发明的混合式永磁联轴器具有以下有益效果：
[0026] 1、由于本发明的混合式永磁联轴器在联结主动轴和从动轴时，通过主动盘中的两个主动环带动从动盘的同步盘和扭矩盘作相应的跟随转动，实现主动轴和从动轴无刚性连接，当从动轴负载高于联轴器负载极限时，联轴器物理结构不会发生损坏。
[0027] 2、本发明的混合式永磁联轴器无振动传递，并且噪音较低。由于主动轴与从动轴之间无直接的接触，所以从动轴基本不受主动轴的振动影响，使得主动轴和从动轴之间的振动被相互隔开，以减少相应的噪音的产生。
[0028] 3、本发明的混合式永磁联轴器无摩擦，无需润滑，也无泄漏。由于主动轴和从动轴无之间无接触，因此无需进行润滑，也就免去了润滑油泄漏的所造成的麻烦。
[0029] 4、本发明的混合式永磁联轴器具有扭矩自适应调节功能。当负载低于同步盘的扭矩极限时，仅同步盘工作提供相应扭矩，主动轴和从动轴同速运转；当负载显著增加或其他原因使得从动盘突然减速时，扭矩盘工作自动补偿一定扭矩，使得联轴器的总扭矩增加；当主动盘突然减速时，扭矩盘自动提供相应的负扭矩，加速从动盘的减速。
[0030] 5、本发明的混合式永磁联轴器可以产生极高的瞬时扭矩。在自适应调节过程中，混合式永磁联轴器可提供高额的瞬时扭矩补偿，使得总扭矩显著提高或降低。本发明可以通过对各个盘件之间间隙进行调节，进而可以调节和分配同步盘和扭矩盘工作提供的扭矩极限值，因此，联轴器可以取代汽车离合器的部分功能，并且具有加速刹车，平稳刹车的功能。
[0031] 6、本发明的混合式永磁联轴器可以提升现有的联轴器的稳定性。由于联轴器具有扭矩的自适应补偿功能，使得联轴器工作时趋于稳定。
附图说明
[0032] 图1为本发明实施例1的混合式永磁联轴器与主动轴、从动轴连接时的爆炸图；
[0033] 图2为图1中的混合式永磁联轴器与主动轴、从动轴连接时的立体示意图；
[0034] 图3为本发明实施例2的混合式永磁联轴器处于静止状态时的立体示意图；
[0035] 图4为图3中的混合式永磁联轴器去除部分结构后的立体示意图；
[0036] 图5为图3中的混合式永磁联轴器处于静止状态时的爆炸图；
[0037] 图6为图5中的混合式永磁联轴器处于转动状态时的爆炸图；
[0038] 图7为图5中的混合式永磁联轴器处于静止状态时的正视图。
[0039] 符号说明：
[0040] 1 主动盘 10 磁铁三[0041] 2 从动盘 11 主动轴[0042] 3 主动环 12 从动轴[0043] 4 磁铁一 13 背铁
[0044] 5 同步盘 14 架体一[0045] 6 扭矩盘 15 架体二[0046] 7 磁铁二 16 定位柱一[0047] 8 调磁环 17 定位柱二[0048] 9 涡流盘 18 定位柱三具体实施方式
[0049] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0050] 实施例1
[0051] 请参阅图1以及图2，本实施例提供了一种混合式永磁联轴器，其用于联接主动轴11和从动轴12。其中，混合式永磁联轴器包括主动盘1和从动盘2。
[0052] 主动盘1与主动轴11连接，且包括同轴设置的两个主动环3。每个主动环3包括多个磁铁一4，且多个磁铁一4环绕主动轴11的轴向且等间距设置。磁铁一4的数量为偶数个，且磁铁一4沿厚度方向设置其两个磁极，即磁铁一4在与主动轴11的轴向平行的方向上设置两个磁极，并且设置在磁铁一4的两侧上。
[0053] 从动盘2与从动轴12连接，且包括同步盘5和两个扭矩盘6，两个扭矩盘6分别设置在同步盘5两侧且与同步盘5同轴设置，每个扭矩盘6用于向相邻的主动环3提供扭矩。同步盘5包括环绕从动轴12的轴向且等间距设置的多个磁铁二7，磁铁二7与磁铁一4类似，且数量与磁铁一4的数量相同，且一一对应，以保证磁路的稳定。磁铁二7的数量为偶数个，且磁铁二7沿厚度方向设置其两个磁极。
[0054] 每个扭矩盘6可包括调磁环8、涡流盘9以及环形背铁13，调磁环8包括环绕从动轴12的轴向且等间距设置的多个磁铁三10。涡流盘9为铜盘或者铝盘，每个调磁环8同轴安装在对应的涡流盘9上，调磁环8可以附着在涡流盘9的表面上，调磁环8也可以嵌入涡流盘9中。磁铁三10的数量为磁铁二7的数量的奇数倍，以引导和聚集涡流盘9的磁场。在本实施例中，磁铁三10的数量可以设置为磁铁二7的三倍或五倍，数量太少则聚磁效果不明显，数量太多则不利于加工和安装。涡流盘9同轴安装在对应的背铁13上，从动轴12与其中一个背铁
13固定，主动盘1的端部穿过其中另一个背铁13并与两个主动环3固定。
[0055] 其中，相邻的两个磁铁一4中，一者的磁场方向与另一者的磁场方向相反，以在涡流盘9上形成有效的磁回路。同样，在相邻的两个磁铁二7中，一者的磁场方向与另一者的磁场方向相反，与主动盘1中的磁铁一4相对应，以形成扭矩。
[0056] 接下来描述主动盘1与从动盘2的位置连接关系、尺寸以及具体结构形状。
[0057] 主动盘1与从动盘2同轴设置。同步盘5设置在两个主动环3之间，且两个主动环3与同步盘5的间距相等。同步盘5的厚度小于主动环3的厚度，且磁铁二7的厚度小于磁铁一4的厚度。两个扭矩盘6设置在主动盘1的两侧，且与主动盘1的间距相等。
[0058] 在本实施例中，主动环3的内径可与同步盘5的内径相同，主动环3的外径可与同步盘5的外径相同，以最大化利用主动环3与同步盘5的磁场的相互作用。主动环3、同步盘5的外径均小于扭矩盘6的外径，且两个扭矩盘6相对固定。调磁环8的内径小于主动环3的内径，调磁环8的外径大于主动环3的外径，以此保证调磁环8获得足够的磁通。
[0059] 磁铁一4、磁铁二7以及磁铁三10均呈扇形。在一个主动环3中，所有磁铁一4的横截总面积可为对应的主动环3的横截面积的60％-90％。所有磁铁二7的横截总面积可为同步盘5的横截面积的60％-90％。在一个调磁环8中，所有磁铁三10的横截总面积可为对应的调磁环8的横截面的60％-90％。当磁铁一4、磁铁二7以及磁铁三10所占的面积太小(所占比例低于60％)会导致整体磁场强度不够，而当磁铁一4、磁铁二7以及磁铁三10所占面积太大(所占比例高于90％)，间隙太小不利于联轴器工作时的散热，高温可能会导致永磁体磁性消退。这里需要说明的是，磁铁一4、磁铁二7以及磁铁三10的具体占用百分比可以各自不同，具体的设置可以根据需要进行设定。
[0060] 在本实施例中，磁铁一4、磁铁二7均可以通过框架进行安装。其中，每个主动环3还包括环形抗磁性架体一14，架体一14上开设镂空且分别与多个磁铁一4对应的多个安装孔一，每个磁铁一4安装在对应的安装孔一内。同步盘5还包括环形抗磁性架体二15，架体二15上开设镂空且分别与多个磁铁二7对应的多个安装孔二，每个磁铁二7安装在对应的安装孔二内。当然，在其他实施例中，磁铁一4、磁铁二7还可以采用其他机构进行安装。
[0061] 在上述基础上，进一步地，背铁13、涡流盘9以及架体二15通过多根定位柱一16相对固定，主动轴11与两个架体一14通过多根定位柱二17相对固定，从动轴12与其中一个背铁13通过多根定位柱三18相对固定。具体地，可以在背铁13、涡流盘9、架体一14以及架体二15上开设多个插孔，以分别供定位柱一16、定位柱二17以及定位柱三18，从而完成整个联轴器的安装固定，同时也便于拆卸。当然，在其他实施例中，还可以通过螺栓等连接件以完成上述的安装固定。
[0062] 在一些实施例中，扭矩盘6、主动环3、同步盘5等间距设置，且扭矩盘6与主动环3的间距为3mm±1mm。当间距小于2mm时，会不利于联轴器的安装，且联轴器工作时主动轴11和从动轴12之间会有相对扰动，间隙太小会使得各结构之间相互干涉。当间距大于4mm时，会导致涡流盘9表面磁场强度过低，联轴器所能传递的扭矩过小。在本实施例中，优选扭矩盘6、主动环3、同步盘5两两之间的间距为3mm，以保证联轴器转递足够的扭矩，同时不会产生相对扰动。
[0063] 当主动轴11相对从动轴12转动时，主动轴11带动主动盘1转动，且驱使两个主动环3相对同步盘5和扭矩盘6转动，由于磁铁一4与磁铁二7和磁铁三10之间的扭矩作用，使磁铁一4带动对应的磁铁二7和磁铁三10运动，以带动从动轴12转动。而且，当从动轴12的负载低于同步盘5的扭矩极限时，仅同步盘5工作提供相应扭矩，主动轴11和从动轴12同速运转；在从动轴12相对主动轴11减速时，即当负载显著增加或其他原因使得从动盘2突然减速时，扭矩盘6向对应的主动环3提供正扭矩，使混合式永磁联轴器的总扭矩增大；在主动轴11相对从动轴12减速时，即当主动盘1突然减速时，扭矩盘6向对应的主动环3提供负扭矩，使混合式永磁联轴器的总扭矩减小，加速从动盘2的减速。
[0064] 综上所述，相较于现有的联轴器，本实施例的混合式永磁联轴器，具有以下优点：
[0065] 1、由于本实施例的混合式永磁联轴器在联结主动轴11和从动轴12时，通过主动盘1中的两个主动环3带动从动盘2的同步盘5和扭矩盘6作相应的跟随转动，实现主动轴11和从动轴12无刚性连接，当从动轴12负载高于联轴器负载极限时，联轴器物理结构不会发生损坏。
[0066] 2、本实施例的混合式永磁联轴器无振动传递，并且噪音较低。由于主动轴11与从动轴12之间无直接的接触，所以从动轴12基本不受主动轴11的振动影响，使得主动轴11和从动轴12之间的振动被相互隔开，以减少相应的噪音的产生。
[0067] 3、本实施例的混合式永磁联轴器无摩擦，无需润滑，也无泄漏。由于主动轴11和从动轴12无之间无接触，因此无需进行润滑，也就免去了润滑油泄漏的所造成的麻烦。
[0068] 4、本实施例的混合式永磁联轴器具有扭矩自适应调节功能。当负载低于同步盘5的扭矩极限时，仅同步盘5工作提供相应扭矩，主动轴11和从动轴12同速运转；当负载显著增加或其他原因使得从动盘2突然减速时，扭矩盘6工作自动补偿一定扭矩，使得联轴器的总扭矩增加；当主动盘1突然减速时，扭矩盘6自动提供相应的负扭矩，加速从动盘2的减速。
[0069] 5、本实施例的混合式永磁联轴器可以产生极高的瞬时扭矩。在自适应调节过程中，混合式永磁联轴器可提供高额的瞬时扭矩补偿，使得总扭矩显著提高或降低。本实施例的可以通过对各个盘件之间间隙进行调节，进而可以调节和分配同步盘5和扭矩盘6工作提供的扭矩极限值，因此，联轴器可以取代汽车离合器的部分功能，并且具有加速刹车，平稳刹车的功能。
[0070] 6、本实施例的混合式永磁联轴器可以提升现有的联轴器的稳定性。由于联轴器具有扭矩的自适应补偿功能，使得联轴器工作时趋于稳定。
[0071] 实施例2
[0072] 请参阅图3-7，本实施提供了一种混合式永磁联轴器，其与实施例1的相似，区别在于，涡流盘9粘接或卡接在对应的背铁13上。
[0073] 在本实施例中，两个扭矩盘6可以通过其他结构进行固定图中未示出，如应用本实施例的混合式永磁联轴器的回转件的孔结构等，而多个磁铁一4之间、多个磁铁二7之间、多个磁铁三10之间，可以通过胶粘进行连接，以形成整体。而主动盘1与主动轴11、从动盘2与从动轴12，均可以通过焊接、卡接等方式进行安装。如此，可以减少混合式永磁联轴器的制造材料，同时减少混合式永磁联轴器的整体重量，提高混合式永磁联轴器的工作效率。
[0074] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
