Магнітна муфта

1. Магнітна муфта, що має внутрішню й зовнішню циліндричні півмуфти, кожна з яких має магнітопровід з радіально намагніченими постійними магнітами полярності, що чергується, розділені тонкостінним герметичним екраном з немагнітного матеріалу, яка відрізняється тим, що на кожній з півмуфт між магнітними полюсами встановлена парна кількість постійних магнітів полярності, що чергується, та намагнічених у тангенціальному напрямку, на торцевих частинах кожної півмуфти встановлена парна кількість постійних магнітів полярності, що чергується, та намагнічених в осьовому напрямку. 3 типу, що описана в довіднику [1, с. 9]. Ця муфта є найближчим аналогом за сукупністю істотних ознак до пропонованої муфти й тому обрана як прототип. Ця магнітна муфта містить внутрішню напівмуфту циліндричного типу, яка має розташовані по окружності постійні магніти, що утворюють багатополюсну магнітну систему з полярністю полюсів, що чергується, та зовнішню напівмуфту, яка теж має розташовані по окружності постійні магніти, що також утворюють багатополюсну магнітну систему з полярністю, що чергується, і з тим же числом пар полюсів. У магнітної муфти - прототипу осьові сили, у випадку симетричного розташування магнітних систем обох напівмуфт, будуть відсутні, що дозволяє збільшити швидкість обертання, зменшити зношування підшипників і в цілому підвищити надійність роботи муфти. Недолік аналога полягає в тому, що при необхідності використання таких муфт у герметичних пристроях, у зазорі між напівмуфтами розташований екран з немагнітного матеріалу. Це призводить до збільшення зазору між напівмуфтами і, як наслідок, до зниження магнітної індукції в зазорі й зменшення величини магнітного моменту та механічної потужності, що передається від однієї напівмуфти до іншої. В основу корисної моделі поставлена мета вдосконалення муфти та покращення її характеристик за рахунок застосування спеціальної багатополюсної магнітної системи, що дозволить підвищити магнітну індукція в зазорі, збільшити величину магнітного моменту та механічної потужності муфти та в кінцевому результаті підвищити ефективність магнітної муфти. Поставлена задача вирішується тим, що в магнітній муфті, що мас внутрішню й зовнішню циліндричні напівмуфти, кожна з яких має магнітопровід з радіально намагніченими постійними магнітами полярності, що чергується, розділені тонкостінним герметичним екраном з немагнітного матеріалу, на кожній з напівмуфт між магнітними полюсами встановлена парна кількість постійних магнітів полярності, що чергується, та намагнічених у тангенціальному напрямку, на торцевих частинах кожної напівмуфти встановлена парна кількість постійних магнітів полярності, що чергується, та намагнічених в осьовому напрямку. Перша додаткова відмінність полягає в тому, що магнітна муфта оснащена додатковими джерелами магнітного поля у вигляді парної кількості постійних магнітів полярності, що чергується, які намагнічені в осьовому напрямку та встановлені на дисковій частині зовнішній напівмуфти з утворенням магнітного зв'язку з постійними магнітами, розташованими в торцевій частині внутрішньої напівмуфти. Друга додаткова відмінність полягає в тому, що постійні магніти й магнітопровід внутрішньої напівмуфти поміщенні в тонку герметичну оболонку з немагнітного матеріалу, яка захищає їх від агресивного середовища усередині герметичної камери. Третя додаткова відмінність полягає в тому, що на дисковій частині зовнішньої напівмуфти ро 61015 4 зташовані вентиляційні канали та вентиляційні лопатки, що створюють охолоджуючий потік повітря на екран герметичної камери у зазорі між напівмуфтами. В порівнянні з прототипом, запропонована магнітна муфта відрізняється наявністю таких ознак: на кожній з напівмуфт між магнітними полюсами встановлена парна кількість постійних магнітів полярності, що чергується, та намагнічених у тангенціальному напрямку; на торцевих частинах кожної напівмуфти встановлена парна кількість постійних магнітів полярності, що чергується, та намагнічених в осьовому напрямку. Всі вищенаведені ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої мети. Далі суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 схематично показана в осьовому перетині конструкція пропонованої магнітної муфти, на фіг. 2 показано радіальний перетин пропонованої муфти, на фіг. 3 показана в осьовому перетині муфти розміщення додаткових постійних магнітів на дисковій частині зовнішній напівмуфти, на фіг. 4 показана в осьовому перетині муфти конструкція системи охолодження екрана. В основу корисної моделі покладено принцип Хальбаха, відповідно до якого магнітне поле в системі буде досягати максимального значення, якщо на всьому шляху силових магнітних ліній (або на частині шляху) встановити постійні магніти, напрямок намагніченості яких збігається з напрямком силових ліній магнітного поля. У пропонованій муфті відповідно до цього принципу на обох напівмуфтах додатково встановлені постійні магніти, розташовані саме вздовж ліній магнітного поля. Це призводить до збільшення магнітного поля в повітряному зазорі муфти і, як наслідок, до збільшення магнітного моменту та механічної потужності, що здатна передати пропонована муфта. Пропонована магнітна муфта має внутрішню та зовнішню напівмуфти. Внутрішня напівмуфта закріплена на ведучому валу 1 (див. фіг. 1) і складається з магнітопроводу 2 з постійними магнітами 3 і 4, намагніченими радіально (напрямок намагніченості показаний на всіх рисунках стрілками) і додаткових, згідно з принципом Хальбаха, постійних магнітів 5 та 6 з осьовим намагнічуванням. Кількість магнітів повинна бути парною і співпадати з кількістю основних магнітів 4 та 9, а полярність повинна чергуватися для ефективного замикання магнітного поля. Зовнішня напівмуфта закріплена на веденому валу 7 і складається з магнітопроводу 8 з постійними магнітами 9 і 10, які намагнічені радіально. Як і на внутрішній напівмуфті, на зовнішній напівмуфті також встановлені додатково постійні магніти 11 та 12 з осьовим намагнічуванням. Кількість магнітів також повинна бути парною, а полярність повинна чергуватися. Зовнішня й внутрішня напівмуфти розділені тонкостінним герметичним екраном 13, виконаним з немагнітного матеріалу (весь екран або тільки його частина, що перебуває в магнітному полі в зазорі між напівмуфтами). Екран дозволяє здійснити герметизацію внутрішнього простору пристрою, що 5 необхідно, наприклад, при наявності в ньому агресивного середовища. Додаткові магніти на фіг. 1 встановлені в торцевій зоні муфти. Для ще більшого посилення магнітного поля необхідно також додатково встановити постійні магніти між основними полюсами кожної напівмуфти, як це показано на фіг. 2. Тут показані додаткові магніти 14, що розміщені на внутрішній напівмуфті, та додаткові магніти 15 на зовнішній півмуфті. Ці магніти намагнічені у тангенціальному напрямку (показано стрілками на фіг. 2), їх полярність чергується та разом з основними магнітами вони створюють багатополюсну магнітну систему з посиленим магнітним полем у повітряному зазорі муфти. Магнітне зчеплення між двома напівмуфтами буде ще більш посилене, якщо на дисковій частині зовнішній напівмуфті (див. фіг 3, поз. 16) встановити додаткову парну кількість постійних магнітів 17 з полярністю, що чергується, та намагнічені в осьовому напрямку. Ці магніти будуть притягуватися до торцевих магнітів на внутрішній напівмуфті 6 і 11 та створювати додаткову магнітну силу, що призведе до збільшення механічної потужності магнітної муфти. При наявності агресивного середовища в зоні внутрішньої напівмуфти використовують екран із немагнітного матеріалу 13 на фіг. 4, який ізолює цю зону від зовнішнього середовища. В той же час необхідно також захистити постійні магніти, що знаходяться на внутрішній напівмуфти, від шкідливого впливу цього агресивного середовища. Для цього постійні магніти, що розміщенні на внутрішній напівмуфті, разом з магнітопроводом необхідно заключити в герметичну захисну оболонку 18, виконану із тонкого немагнітного матеріалу, наприклад, нержавіючої сталі. Екран із немагнітного матеріалу 13 (див. фіг. 5) нагрівається як за рахунок теплових процесів, що 61015 6 відбуваються у внутрішньому просторі пристрою, так і за рахунок вихрових струмів, що наводяться в екрані в зоні повітряного зазору під впливом змінного магнітного поля. Тому при передаванні значної механічної потужності нагрів матеріалу екрана в зоні повітряного зазору може перевищити допустимий рівень. Для покращення охолодження цієї зони наддискової частини зовнішньої напівмуфти 16 на фіг. 5 доцільно зробити повітряні отвори 19 та встановити вентиляційні лопатки 20. Тоді при обертанні зовнішньої напівмуфти буде утворюватися повітряний потік, напрям якого показаний стрілками 21. Цей потік буде проходити у зазорі муфти вздовж герметичного екрану 13. Це призведе до його охолодження та дозволить забезпечити надійну роботу магнітної муфти. Запропонована магнітна муфта працює наступним чином. Коли ведучий вал муфти 1, приєднаний, наприклад, до валу двигуна внутрішнього згорання, обертається, то обертається і внутрішня напівмуфта. Ця напівмуфта за допомогою пропонованої багатополюсної магнітної системи має посилений магнітний зв'язок із зовнішньою напівмуфтою, що здійснюється саме за допомогою додаткових постійних магнітів, встановлених на обох напівмуфтах. Це обумовлює передачу збільшеного магнітного моменту та механічної потужності на ведений вал 7. Максимальна механічна потужність, що може бути передана такою муфтою, залежить саме від рівня магнітного поля в її зазорі. А за рахунок додаткових магнітів це поле буде значно посилене. Дане технічне рішення проходить випробування на дослідному зразку магнітної муфти у лабораторних умовах. Джерела інформації: 1. Ганзбург Л.Б. Проектирование электромагнитных и магнитных механизмов Л., 1980, 230 с. 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 61015 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601