專利名稱：磁性動力傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所限定的動力傳動裝置。
已知的磁性動力傳動裝置是利用其使驅(qū)動動力從一個繞軸旋轉(zhuǎn)體傳動到另一個繞軸旋轉(zhuǎn)體的裝置。各旋轉(zhuǎn)體軸線彼此平行以及彼此相鄰定位；根據(jù)相互嚙合構(gòu)成齒輪的傳動方式，由于磁場作用進行動力傳動。這種已知類型的動力傳動裝置的問題在于，隨著傳動功率數(shù)量的增加，傳動損耗也增加。另一方面，由于免除了磨損或具有低度磨損使磁性動力傳動裝置優(yōu)于機械動力傳動裝置。
此外還公知，磁力可用于電磁離合器裝置。由于利用電磁鐵而不是機械調(diào)節(jié)機構(gòu)來實現(xiàn)這種離合器，假如適當(dāng)設(shè)計，使之具有較低的間隙，就能保證一個可變離合器的功能。電磁鐵的驅(qū)動需要消耗相當(dāng)?shù)碾娔堋Ｈ欢?，假如降低磨損度，這種離合器是可以采用的，但要適當(dāng)抑制振動和類似現(xiàn)象。
例如，磁性攪拌器就根據(jù)這種電磁離合器原理工作，在這種情況下，采用機械抑制措施則效率低。
為了提供具有盡可能最低的磨損度的動力傳動裝置，通常采用機械齒輪裝置，它的作用表面需高精度配合工作。采用這種方式，效率可以達到約99％。然而，就潤滑、軸承間隙以及需要時就磨損而言這種高質(zhì)量的齒輪裝置需要進行連續(xù)的控制，以便維持它的高效率。
與之相比，本發(fā)明的目的是提供一種按照權(quán)利要求1的前述部分所限定的磁性動力傳動裝置，其在效率方面明顯改進，特別是其量級超過公知的這種類型的動力傳動裝置，并且適合于很高轉(zhuǎn)速的場合。
按照本發(fā)明利用權(quán)利要求1的技術(shù)方案實現(xiàn)了這一目的。由各從屬權(quán)利要求給出各優(yōu)選實施例。
利用本發(fā)明的磁性動力傳動裝置特別有利之處在于根據(jù)本發(fā)明提出的螺旋磁道以彼此稍微偏移的方式相作用，以及它們具有的形狀至少接近理想的螺旋線。由于彼此鄰近的轉(zhuǎn)動體的同樣磁極在每個示例中都向外，對置的同樣磁極相推斥。彼此經(jīng)過的螺旋磁道進行滑動，其中的主要因素在于，永久磁鐵的相對配置的磁場不相交叉，而是實際上沿著磁力線的方向彼此進入，并且彼此遠離向外運動。磁場的磁力線不相交叉并且沒有渦流產(chǎn)生。
利用本發(fā)明的磁性動力傳動裝置，通過適當(dāng)設(shè)計實現(xiàn)的非常高的效率實際上是由軸承摩擦確定的，這對動力傳動裝置是特別有利的，此外也適合于在真空中運行。在大氣壓力條件下運行的過程中，在每個情況中的旋轉(zhuǎn)體最好嚴格呈圓柱形，以便使空氣阻力盡可能地低。
根據(jù)本發(fā)明，可以在非常高的轉(zhuǎn)速下傳動驅(qū)動動力。這是由于在非常低的損耗下進行純動力傳動，按照實用的觀點，實際上近于沒有損耗。
利用高分辨率的溫度計量儀對溫度變化過程的研究表明，在動力傳動區(qū)域的發(fā)熱升溫(即實際的旋轉(zhuǎn)體的發(fā)熱升溫)最大為軸承發(fā)熱升溫的5％。這是根據(jù)如下的參數(shù)測定的傳動功率 1.1千瓦轉(zhuǎn)動體直徑 16厘米轉(zhuǎn)動體長度 25厘米轉(zhuǎn)速 3200轉(zhuǎn)/分磁道寬度 8毫米磁道距離(間距) 釹8厘米螺旋線 雙繞磁性材料 370氣隙 0.2毫米涂敷材料 黃銅涂敷厚度 0.2毫米軸承 商用滾動軸承假如磁道的有效寬度遠小于沿軸向的磁道間的距離，即小于單繞螺旋線的間距或雙繞螺旋線的二分之一間距，這就更有利。按照這種方式，防止了彼此鄰近的磁道的相互影響。同時，為了進一步降低損耗，按照本發(fā)明希望在傳動動力時形成這樣一個間隙。由于采用高效磁性元件，即使在低間距下，也能夠使動力傳動的啟動平穩(wěn)地開始，即在不產(chǎn)生滑動的情況下緩慢地增加反作用力。
磁性元件最好較小，成一排配置，使得它們形成向外的基本上均勻的磁道。彼此相對斜置定位的螺旋磁道之間的動力傳動以這樣一種方式進行，即在每種情況中的單個磁性元件的圓形特性并不夠有效，相反，各個磁性元件是作為一個細長的磁性體工作的。因此，有效地避免了由于不均勻的磁化特性產(chǎn)生的加速和制動損耗。
本發(fā)明特別能夠適用于在電動機/發(fā)電機系統(tǒng)中的高效能量抑制(neutralisation)。在所有的情況中，優(yōu)于已知的各種系統(tǒng)，可以避免動力傳動損耗的90％，因此，開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。
最好，彼此鄰近的旋轉(zhuǎn)體的螺旋式朝向相反的方向，以便形成相反的旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向。自然也可以利用具有相同方向的螺旋線，以便使旋轉(zhuǎn)體沿相同的方向旋轉(zhuǎn)。按照根據(jù)驅(qū)動螺旋線的設(shè)計，用一個和同一驅(qū)動螺旋線就能簡單地選擇旋轉(zhuǎn)方向，這一點是特別有利的。由于由旋轉(zhuǎn)體產(chǎn)生的沿圓周方向的氣流與在鄰近的區(qū)域中的各相對的螺旋線為相同的方向，在非真空條件下，相對置的螺旋方式在損耗方面還可輕微降低。
為了在低損耗的情況進行動力傳動，使接近理想的旋轉(zhuǎn)體的表面粗糙度盡可能地低，這一點是很重要的。按照這種方式，由周圍空氣產(chǎn)生的“粘著”效應(yīng)(pick-up effect)保持很低。可以理解，只要輕微降低空氣壓力，就能進一步降低由于空氣“粘著”所引起的損耗。
根據(jù)本發(fā)明的螺旋磁道的設(shè)計可以適應(yīng)很多方面的要求。例如，在每一情況中沿與軸線平行的方向看去，按照大約15°的雙繞螺旋線的斜度在各個螺旋磁道間形成這樣一種距離，使得各鄰近的螺旋線不會相互影響，彼此通過的相鄰的旋轉(zhuǎn)體的螺旋磁道可以進行非常均勻的滑動，假設(shè)采用相當(dāng)強的磁性體，也不會產(chǎn)生滑動。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)體的尺寸能夠適應(yīng)很多方面的要求。假如希望旋轉(zhuǎn)體的長度由于多種原因要超過其直徑數(shù)倍，每個旋轉(zhuǎn)體可以用幾個支承軸承支承。
隨著傾斜角度的增加，能夠傳動的動力增加，然而，例如對于60°的傾斜角，即使采用非常長的旋轉(zhuǎn)體，也會使損耗增加，而不能令人滿意。假如希望，在動力傳動的過程中的間隙還可以降低，而不考慮由于通常也稱為多重螺旋的多繞螺旋所形成的低斜度，這就有可能使驅(qū)動轉(zhuǎn)動體有一個無間隙位置，即將自由輪中驅(qū)動轉(zhuǎn)動體的調(diào)節(jié)位置限定到一個嚴格確定的位置。
因此，對彼此相對的旋轉(zhuǎn)體的傾斜角做相同的選擇是重要的。
倘若傾斜角是相同的，彼此相對的旋轉(zhuǎn)體的直徑可以是不同的。這就導(dǎo)致利用本發(fā)明的動力傳動裝置能夠形成漸升或漸降的轉(zhuǎn)速傳動。
此外，通過利用附圖對一個實施例的如下介紹引出本發(fā)明的優(yōu)點、細節(jié)和特征。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁性動力傳動裝置的示意透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的磁性動力傳動裝置的示意透視圖；圖3是本發(fā)明中的基本呈滾筒形的轉(zhuǎn)動體的展開圖，表示了本發(fā)明的動力傳動裝置按單繞設(shè)計的螺旋磁道位置；以及圖4表示根據(jù)本發(fā)明的動力傳動裝置的另一種設(shè)計，為對置的呈滾筒形的轉(zhuǎn)動體的頂部視圖。
根據(jù)本發(fā)明的動力傳動裝置10包含兩個滾筒狀的旋轉(zhuǎn)體12和14，它們彼此面對。兩個轉(zhuǎn)動體中的一個，例如轉(zhuǎn)動體12用作主動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體，而另一個例如轉(zhuǎn)動體14作為被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體。兩個旋轉(zhuǎn)體在前側(cè)支承在未詳細表示的滾動軸承中。采用在低磨損度和軸承磨擦兩方面都優(yōu)于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量產(chǎn)品作該滾動軸承。轉(zhuǎn)動體12和14由在溫度變化條件下尺寸仍能比較精確的材料構(gòu)成。在該示例中它們由鋁構(gòu)成。在轉(zhuǎn)動體12和14之間設(shè)有氣隙16，同時利用該氣隙補償由于溫度變化使轉(zhuǎn)動體12和14產(chǎn)生的變形。在本實施例中，直徑為162毫米的轉(zhuǎn)動體12和14具有的氣隙為0.2毫米。
旋轉(zhuǎn)體12和14每個都加工形成螺旋磁道，在示例中它們朝向相反的方向。假如旋轉(zhuǎn)體12在驅(qū)動軸22上沿順時針方向被驅(qū)動，可以將動力傳動到在驅(qū)動軸24上以逆時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體14上。
由圖1上可以看出，在氣隙16的范圍內(nèi)，螺旋磁道18和20在運行中彼此靠近，沿軸線方向不對稱。主動驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)體12上的螺旋磁道18實際上推斥被驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)體14上的螺旋磁道20的對應(yīng)部分，在其面前好象彼此面對的磁極，使得在這一范圍內(nèi)存在推斥作用。當(dāng)形成螺旋磁道18和20的各個磁性體的傳動動力很小可忽略時，在非常低的損耗下形成這種推斥作用。
螺旋磁道18和20分別位于在旋轉(zhuǎn)體12和14的周邊上。然而這并不意味著它們要向外顯露出來。相反，它們由對空氣具有低摩擦性能的非磁性材料構(gòu)成的涂層26所覆蓋。例如精加工磨光的陶瓷、塑料或鈦制的、厚度為0.2毫米的涂層足可以使用。
因此，兩個螺旋磁道18和20在鄰近的范圍內(nèi)的徑向間距很小，例如大約為0.6毫米。
按照單繞螺旋線提供螺旋磁道18和20。由于采用較小、集中的螺旋磁道，螺旋磁道18和20的有效作用范圍明顯小于螺距，即小于沿軸線方向的螺旋磁道18、20的相鄰螺旋間隔的距離。這就形成了在本發(fā)明中優(yōu)選的相應(yīng)的間隙。不過，在起動階段，不管主動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體在被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體上方處于什么位置，由于鄰近的螺旋磁道在它們產(chǎn)生動力傳動作用時的作用象一個具有漸變特性曲線的彈簧，使得沒有沖擊產(chǎn)生。
圖2表示本發(fā)明的另外一個實施例。在這個實施例中，提供四個滾筒形旋轉(zhuǎn)體，即除旋轉(zhuǎn)體12和14之外，另外提供了被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體28和30。在這里和其它圖上一樣，相同的參考數(shù)字表示相同的元件。
每對相鄰的旋轉(zhuǎn)體沿相反的方向轉(zhuǎn)動。因此，假如需要，能夠采用多于四個的旋轉(zhuǎn)體用于功率分配，這種功率分配也可以實現(xiàn)低損耗或無損耗。
不是必須使各旋轉(zhuǎn)體12、14、28和30一個在另一個頂部彼此成一排放置。相反，它們的軸大體上可以按任一幾何形狀配置，也可以呈方形定位，以使得在每一情況下都存在兩個動力傳動通道。
由圖3可以看到，以展開圖方式表示的例如為螺旋磁道18的螺旋磁道的示范配置。在圖3所示的實施例中，螺旋磁道18由很多的沿一排配置的磁性元件32構(gòu)成，斜度角大約18°。這里為一單繞螺旋線，由于在螺旋磁道18的各個螺距之間的區(qū)域明顯大于每排各個磁性元件32的有效寬度，能產(chǎn)生相當(dāng)高的間隙。
圖4是本發(fā)明的動力傳動裝置的另一個實施例。與圖1和2所示的本發(fā)明的示范性實施例相比，這里彼此鄰近的螺旋磁道18和20具有相同的方向。因此，旋轉(zhuǎn)體12沿與轉(zhuǎn)動體14相同的方向轉(zhuǎn)動。在本實施例中，氣隙16選擇得稍大，不過采用這種方式不可能在旋轉(zhuǎn)體12和14間產(chǎn)生滑動。
此外，在圖4所示的實施例中，采用了三繞螺旋磁道18和20。
權(quán)利要求
1.一種磁性動力傳動裝置，具有至少兩個彼此鄰近繞軸轉(zhuǎn)動的基本上呈滾筒狀的旋轉(zhuǎn)體，其特征在于，以相同磁極朝外的方式將螺旋磁道配置在旋轉(zhuǎn)體(12、14、28、30)的圓周表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力傳動裝置，其特征在于，螺旋磁道(18、20)由按一排配置的高性能的磁性元件(32)構(gòu)成。
3.根據(jù)前述之一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，當(dāng)沿平行軸方向觀察時，各螺旋磁道(18、20)具有一定距離(間距)，該間距為磁性元件(32)寬度的數(shù)倍，最好為2到30倍。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，沿彼此相反的方向配置螺旋磁道(18、20)，滾筒狀的旋轉(zhuǎn)體(12、14、28、30)的旋轉(zhuǎn)方向為相反方向。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，沿彼此相同的方向配置螺旋磁道(18，20)，滾筒狀的旋轉(zhuǎn)體(12、14、28、30)的旋轉(zhuǎn)方向相同。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，螺旋線(18、20)的斜度角約為2到60°，優(yōu)選為5°到30°，最好約15°。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，在每個旋轉(zhuǎn)體(12、14、28、30)上形成1到30個螺旋磁道，最好2個螺旋磁道(18、20)。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，用一非磁性材料薄膜(26)環(huán)繞螺旋磁道(18、20)，該薄膜特別是由鈦、一種貴金屬、塑料或陶瓷構(gòu)成，具有的特定厚度最好小于0.2毫米。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，以外圓周表面不相接觸的方式配置相鄰的各旋轉(zhuǎn)體(12、14、28、30)，其距離(氣隙16)小于1/100的旋轉(zhuǎn)體直徑，最好小于約1/1000或更小。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，按照轉(zhuǎn)動體的非支承長度約達直徑的1倍到50倍、最好約為2倍來設(shè)計滾筒狀的旋轉(zhuǎn)體(12、14、18、30)。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，螺旋磁道(18、20)具有相同的斜度角。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，各旋轉(zhuǎn)體(12、14、28、30)的設(shè)計相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到11中的任一權(quán)利要求所述的動力傳動裝置，其特征在于，兩個彼此鄰近的旋轉(zhuǎn)體(12、14、28、30)具有不同的直徑。
全文摘要
一種磁性動力傳動裝置，具有至少兩個基本上呈滾筒狀的旋轉(zhuǎn)體，它們在彼此鄰近的位置繞軸轉(zhuǎn)動，其中以相同磁極朝外的方式將各螺旋磁道配置在旋轉(zhuǎn)體的圓周表面上。
文檔編號H02K49/10GK1118639SQ94191304
公開日1996年3月13日 申請日期1994年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月27日
發(fā)明者J·施羅特 申請人:Nwt管理有限公司, 克萊爾集團有限公司