Магнитная передача

Предлагаемое техническое решение относится к электромагнитным механизмам, а конкретно к бесконтактным магнитным передачам и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы. Технической задачей полезной модели является многократное увеличение передаточного отношения известной магнитной передачи. Технический результат, заключающийся в использовании вложенной конструкции магнитной передачи, достигается тем, что в известной магнитной передаче, имеющей тихоходный ротор с многополюсной системой постоянных магнитов, быстроходный ротор со своей системой постоянных магнитов и концентрично расположенный между ними с зазором статор, состоящий из ферромагнитных сегментов, равномерно расположенных вдоль окружности, и немагнитных промежутков между сегментами, согласно полезной модели, дополнительно с внутренней стороны быстроходного ротора расположена многополюсная система постоянных магнитов, концентрично с зазором к которой расположен дополнительный статор, внутри которого концентрично с зазором находится дополнительный ротор, состоящий из ферромагнитного ярма с системой постоянных магнитов на его внешней поверхности.

3 иллюстрации

Предлагаемое техническое решение относится к электромагнитным механизмам, а конкретно к бесконтактным магнитным передачам и может быть использовано в качестве передаточного устройства в механических системах с большим ресурсом работы.

Известна магнитная передача (Atallah К.A novel high-performance magnetic gear // Magnetics, IEEE Transactions on. IEEE, 2001. Vol.37, 4. pp.2844-2846), имеющая в своем составе концентричные тихоходный ротор; статор из ферромагнитных сегментов с немагнитными промежутками и быстроходный ротор. На быстроходном и тихоходном роторах расположены постоянные магниты чередующейся полярности, намагниченные в радиальном направлении. Одним из недостатков данной магнитной передачи является низкое передаточное отношение.

Технической задачей полезной модели является многократное увеличение передаточного отношения известной магнитной передачи.

Технический результат, заключающийся в использовании вложенной конструкции магнитной передачи, достигается тем, что в известной магнитной передаче, имеющей тихоходный ротор с многополюсной системой постоянных магнитов, быстроходный ротор со своей системой постоянных магнитов и концентрично расположенный между ними с зазором статор, состоящий из ферромагнитных сегментов, равномерно расположенных вдоль окружности, и немагнитных промежутков между сегментами, согласно полезной модели, дополнительно с внутренней стороны быстроходного ротора расположена многополюсная система постоянных магнитов, концентрично с зазором к которой расположен дополнительный статор, внутри которого концентрично с зазором находится дополнительный ротор, состоящий из ферромагнитного ярма с системой постоянных магнитов на его внешней поверхности.

На фиг.1. представлен продольный разрез магнитной передачи.

На фиг.2. представлен поперечный разрез магнитной передачи.

На фиг.3. представлен поперечный разрез второй ступени магнитной передачи.

В магнитной системе имеются: тихоходный ротор 1 (фиг.1, 2), состоящий из магнитопровода 2 (фиг.1) и кольца постоянных магнитов 3 (фиг.1); быстроходный ротор 4 (фиг.1, 2), состоящий из корпуса 5 (фиг.1), кольца постоянных магнитов 6 (фиг.1), магнитопровода 7 (фиг.1), кольца постоянных магнитов 8 (фиг.1); статор 9 (фиг.1, 2), в состав которого входят корпус 10 (фиг.1) и шихтованные ферромагнитные сегменты 11 (фиг.1, 2); дополнительный статор 12 (фиг.1, 3), состоящий из шихтованных ферромагнитных сегментов 13 (фиг.1, 3) и корпуса 14 (фиг.1); дополнительный ротор 15 (фиг.3), состоящий из вала 16 (фиг.1), магнитопровода 17 (фиг.1) и кольца постоянных магнитов 18 (фиг.1). Вся магнитная система передачи помещена в немагнитный металлический корпус 19.

Главный процесс, лежащий в основе принципа действия рассматриваемой магнитной передачи, состоит в модуляции магнитного поля в воздушном зазоре и в взаимодействии между собой сегментов магнитной системы.

В качестве примера можно рассмотреть одну вторую ступень магнитной передачи (фиг.3). В отсутствии дополнительного статора 12 кольца постоянных магнитов 8 и 18 будут создавать магнитные поля с разным числом пар полюсов. Стабильная передача момента в этом случае невозможна. Например, при попытке вращать кольцо постоянных магнитов 8, кольцо постоянных магнитов 18 стабильного вращения не получит и наоборот.

При установке между кольцами постоянных магнитов 8 и 18 дополнительного статора 12 вследствие наличия в нем равномерно расположенных ферромагнитных сегментов 13, обладающих относительно высокой магнитной проницаемостью, магнитное поле, создаваемое кольцом постоянных магнитов 8, будет менять свой гармонический состав. В этом составе появится пространственная гармоника с числом пар полюсов равным числу пар полюсов магнитного поля, возбуждаемого кольцом постоянных магнитов 18. Следовательно, создаются условия для однонаправленного взаимодействия магнитных полей. Соответственно, магнитное поле, возбуждаемое кольцом постоянных магнитов 18, будет также модулироваться с образованием в магнитном поле пространственных гармоник с числом пар полюсов равным числу пар полюсов магнитного поля, возбуждаемого кольцом постоянных магнитов 8.

Таким образом, передаточное отношение предлагаемого устройства определяется как произведение

где

p₁ - число пар полюсов на тихоходном роторе;

p₂ - число пар полюсов на внешнем кольце постоянных магнитов быстроходного ротора;

р₄ - число пар полюсов на дополнительном роторе;

q_{1 -} количество ферромагнитных сегментов в статоре;

q₂ - количество ферромагнитных сегментов в дополнительном статоре.

Магнитная передача, имеющая тихоходный ротор с многополюсной системой постоянных магнитов, быстроходный ротор со своей системой постоянных магнитов и концентрично расположенный между ними с зазором статор, состоящий из ферромагнитных сегментов, равномерно расположенных вдоль окружности, и немагнитных промежутков между сегментами, отличающаяся тем, что с внутренней стороны быстроходного ротора расположена многополюсная система постоянных магнитов, концентрично с зазором к которой расположен дополнительный статор, внутри которого концентрично с зазором находится дополнительный ротор, состоящий из ферромагнитного ярма с системой постоянных магнитов на его внешней поверхности.