МАГНИТНАЯ ПЕРЕДАЧА
MAGNETIC TRANSMISSION

Изобретение относится к магнитным редукторным передачам и может быть использовано в машиностроении, приборостроении, авиационной, космической и радиохимической отраслях.
Известна магнитная муфта [RU №2091624, F16D 27/01. Опубл. 27.09.1997], содержащая полумуфты с магнитопроводами, на которых размещены постоянные магниты. Полумуфты разделены экраном, герметизирующим внутреннюю полость машины, на которую передается крутящий момент, создаваемый муфтой.
Недостатком данного устройства является невозможность регулирования числа оборотов вала только с помощью магнитной муфты.
c
c
Известна магнитная передача [SU №1839927, F16D 27/01. Опуб. 20.06.2006. Бюл. 17], принятая за прототип. В магнитной передаче входной вал устанавливается на подшипниках в корпусе. В корпусе на входном валу крепятся постоянный магнит и магнитопровод. Разрезной диск выполнен за одно целое с входным валом или крепится на нем. Второй магнитопровод выполняется за одно целое с выходным валом и устанавливается на подшипниках в корпусе. При работе передачи входной вал начинает поворачиваться вместе с разрезным диском, зоны магнитного замыкания на магнитопроводах начинают вращаться с той же самой угловой скоростью. Первоначальное равновесие касательных в зоне вырезов диска нарушается, и зубцы магнитопровода начинают смещаться на угол, равный разности зубцовых делений магнитопроводов за угол поворота входного вала 360°/Z, где Z - число зубцов магнитопровода на входном валу. Передаточное отношение передачи определится выражением
<mrow><mtext>i</mtext><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mtext>Z</mtext><mtext>p</mtext></msub></mrow><mrow><msub><mtext>Z</mtext><mtext>p</mtext></msub><mo>−</mo><msub><mtext>Z</mtext><mtext>c</mtext></msub></mrow></mfrac></mrow>
,
p
где Z - число зубцов подвижного магнитопровода на выходном валу.
Данная магнитная передача не обеспечивает герметичность передачи и является достаточно сложной в изготовлении.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке магнитной передачи, обеспечивающей герметичность, возможность регулировать скорость вращения при максимально простой конструкции.
Поставленная задача решается тем, что магнитная передача содержит ведущие и ведомые элементы, магнитопроводы, постоянные магниты и экран, установленный с зазорами между ведомыми элементами, причем ведомые элементы установлены между магнитопроводом и экраном, элементы и экран выполнены из немагнитного материала, в экран установлены элементы из магнитомягкого материала, постоянные магниты установлены в ведомых элементах, а количество магнитов в каждом из ведомых элементов и элементов из магнитомягкого материала различное. Магниты и элементы из магнитомягкого материала имеют форму параллелепипеда или цилиндра. Магниты изготовлены на основе сплава неодим-железо-бор.
На фиг.1 показан дисковый однорядный вариант магнитной передачи, на фиг.2 - дисковый многорядный вариант магнитной передачи, на фиг.3 - цилиндрический вариант магнитной передачи, на фиг.4 - плоский вариант магнитной передачи.
Магнитная передача содержит ведущие элементы 1 и 2, на которых расположены магнитопроводы 3 и 4. На магнитопроводах установлены ведомые элементы 5 и 6 из немагнитного материала, в которых установлены постоянные магниты 7 и 8. Расположение и количество магнитов зависит от варианта исполнения магнитной передачи (см. фиг.1-4), передаваемого крутящего момента и передаточного отношения магнитной передачи. Между ведомыми элементами с минимальными зазорами δ расположен экран 9 из немагнитного материала, в котором установлены элементы 10 из магнитомягкого материала. Количество элементов 10 зависит от требуемого передаточного числа в магнитной передаче. В случае использования экрана в качестве герметизирующей перегородки при передаче крутящего момента из нейтральной среды в более агрессивную или вредную для здоровья экран можно покрыть плакировочным слоем 12.
Магнитная передача работает следующим образом.
В предлагаемых конструкциях ведущим звеном при вращении (или перемещении) может быть любая из деталей поз.1, 2 или 9 (например, ведущий элемент 1). При этом другая, также любая из оставшихся деталь должна быть зафиксированной (например, экран 9), а оставшаяся деталь (например, ведущий элемент 2) будет двигаться под действием магнитного поля. Количество элементов 10 (активных элементов) в экране 9 и количество магнитов 7 и 8 (активных элементов) в деталях 5 и 6 должно быть различным, т.к. их количество в каждой из деталей влияет на передаточное число i в магнитной передаче в соответствии с формулой
<mrow><mtext>i</mtext><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mtext>N</mtext><mtext>1</mtext></msub><mo>−</mo><msub><mtext>N</mtext><mtext>2</mtext></msub></mrow><mrow><msub><mtext>N</mtext><mtext>3</mtext></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext>                                  (1)</mtext></mrow>
1
где N - количество активных элементов ведущей детали;
2
N - количество активных элементов фиксированной детали;
3
N - количество активных элементов ведомой детали.
При положительном значении передаточного числа ведущая и ведомая детали вращаются в одном направлении, при отрицательном значении - ведомая деталь вращается (или перемещаться) относительно ведомой детали в противоположную сторону.
В ходе исследований был изготовлен опытный дисковой однорядный вариант (см. фиг.1) магнитной передачи, на котором практически подтвердилась справедливость формулы (1).
При необходимости изменить передаточное число магнитной передачи достаточно заменить неподвижное звено (в нашем примере экран 9) на аналогичное звено, но с другим количеством элементов 10, определенное по формуле (1). При этом привод магнитной передачи не меняется.
В качестве постоянных магнитов желательно использовать высокоэнергетические магниты, например, на основе сплава неодим-железо-бор (Nd-Fe-B). Благодаря использованию высокоэнергетических магнитов напряженность магнитного поля в зазоре между деталями достигает 0,5-0,8 Т без использования каких-либо конструктивных усложнений, например зубчатого исполнения ведущих деталей. Используемые магниты имеют простую форму цилиндра или параллелепипеда.
Применение изобретения позволяет:
- обеспечить при необходимости полную герметичность магнитной передачи за счет использования экрана;
- регулировать скорость вращения за счет изменения количества активных элементов или использования в качестве ведомого или ведущего звена любой из трех деталей;
- упростить конструкцию магнитного привода за счет исключения использования каких-либо конструктивных усложнений, например зубчатого исполнения ведомой и ведущей деталей.