磁阻式微型离合器制造技术

磁阻式微型离合器，包括主动转子、从动转子和定子，从动转子的轴装在定子中心，主动转子装在定子外，其特征是从动转子中的内嵌导磁体和位于其外侧的并位于主动转子外圈的导磁体之间有第一工作磁阻气隙，同时从动转子的内嵌导磁体和位于其内侧的主动转子内圈中的辐射齿状磁极之间有第二工作磁阻气隙；所述主动转子外壳上的一端套装有齿轮。本实用新型专利技术从电磁原理和微电机设计巧出发，采用双气隙、梳齿状纵向齿、铸铝特殊结构设计和充分加大电导四项技术措施。将磁阻离合器的负荷指标和时间常数达到与正在使用的磁粉离合器的水平，并且与正在列装应用离合器外形尺寸大小和安装方式完全一样的磁阻离合器，以便提高飞机飞控设备的可靠性与寿命。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于飞机自动飞行控制技术，是一种新型电磁离合器—磁阻离合器，用于飞机的飞行控制系统的执行机构中。
技术介绍
目前，俄罗斯及我国某些飞机的飞控系统中，使用的离合器是磁粉离合器。由于工作中，存在着磁粉摩擦，发热，使磁性能变化(导磁率下降，矫顽力上升)，磁粉发生凝聚、结块，更甚者是磁粉颗粒对橡胶密封圈磨损破坏，使颗粒窜入轴承，发生卡死故障。因而，磁粉离合器工作不稳定，故障多寿命短，目前生产中是靠筛选剔除再提交的。鉴于此况，本人利用微电机原理，技术了磁阻式离合器(专利申请号：201210078990.1)，该专利的磁阻离合器，无磁粉、无接触，无摩擦，因而性能稳定可靠工作寿命长。还有设计的单气隙结构磁阻离合器，磁通量小，力作用半径也小，导致离合器力能系数偏低，体积偏大而力矩较小，时间常数较长。针对我国许多飞机正在使用的小型磁粉离合器的飞控系统，如能制造出同样体积同样性能指标的磁阻离合器，具有重大意义。但按照已有的设计思路，无法达到。因而，必须通过对电磁学和电机理论的研究找出提高负荷能力和减少时间常数的办法，才能设计出同样大小和指标接近的磁阻离合器。
技术实现思路
本技术目的是设计一种体积小，力能高的磁阻式微型离合器，以代替目前的磁粉离合器，提高飞控系统的工作寿命和可靠性。具体地说，磁阻式微型离合器，包括主动转子、从动转子和定子，从动转子的轴装在定子中心，主动转子装在定子外，从动转子中的内嵌导磁体和位于其外侧的并位于主动转子外圈的导磁体之间有第一工作磁阻气隙，同时从动转子的内嵌导磁体和位于其内侧的主动转子内圈中的辐射齿状磁极之间有第二工作磁阻气隙；所述主动转子外壳上的一端套装有齿轮。所述主动转子包括内外两圈磁极，外圈齿状极为纵向梳齿状，内圈齿状磁极为径向辐射状，由铸造铝合金将两圈连为一体，两圈磁极呈对准状态；所述从动转子为一伞盖形结构，主体由铝合金舍铸成，伞盖形结构分为轮缘部分，转轴部分和将两者连在一起的盘状部分，轮缘部分插入环形凹槽内，轮缘内嵌装着与主动转子齿形磁极相对应的导磁体并与主动转子内外两圈都保持小的气隙，形成双工作气隙。磁阻式离合器中的各齿的导电涡流体及总磁通的导电涡流体和内、外圈的连接结构由铝合金一次铸造形成。本技术是采用双气隙磁阻，双气隙比单其隙的磁通--位移变化率dΦ/dθ和磁通--时间变化率dΦ/dt要大一倍，因而可以显著提高负荷能力和减少时间常数，面对多个齿极，双气隙机构难以实现，经过反复的结构方案设计终于找到了将两个不同极性(N、S极)多齿型磁极连接成一个转子带有两个回转圆的结构，这就形成具有外圈 磁极”S”和内圈磁极“N”的主动转子，在两个回转圆环之间的凹槽内插入从动转子，其上的导磁体与主动转子磁极形成双气隙，通电时当从动转子的导磁体在外负荷作用下有脱离对准倾向时，将被上下两个磁极拉住；没有完全拉到对抗状态时，如插入槽内导磁体与主动转子相对运动，将在围绕齿的铝合金形成的阻尼作用下进行阻尼，同时对主磁通也进行阻尼。由此，使负荷能力提高，也使同步时间常数减少。为进一步提高负荷力矩，本技术将通常径向辐射状的磁极演化为沿轴向伸展的梳齿状，并由铝合金铸造解决了围绕纵向梳齿成涡流环问题，纵向梳齿状磁极将力作用半径提高到最大，使转动力矩提高。电机的力能与作用气隙半径成四次方增加，因而显著提高了力能系数。本技术中，根据电力学原理，通过材料和形状的设计，最大程度提高了电与磁的正交链接量，除微小活动气隙外，空间全部被磁-电介质形成正交分布，将有效链接比例提高，才得以实现在磁粉离合器一样大小空间内，设计出磁阻离合器。为了提高有效正交链接量，本技术的许多部分都形成了一件多能的部件，例如，两圈结构连接部分，同时兼齿轮的涡流阻尼环，也是磁通的阻尼环。绕组骨架兼做总磁通阻尼环。在磁介质与电介质的作用矛盾中，采取了最佳设计，主工作气隙与馈送气隙之间的矛盾，通过气隙面积的分配使其最大化。附图说明图1为本技术总成结构示意图，图号说明：1定子导磁体前段， 2齿轮，3外壳导磁体，4绕组，5铸铝结构，6内嵌导磁体，7从动转子导磁体，8从动转子铸铝主体，9定子导磁体后段；10-从动转子轴。图2为本技术中主动转子结构示意图；图3为图2右侧剖面示意图；图4为从动转子示意图；图5为本技术中带绕组的定子结构示意图。具体实施方式本新型的磁阻离合器总成见图1。它的外形和尺寸与目前正在应用的磁粉离器完全一样。(外径长度65)同样在前端套装输入齿轮，其模数也一样。安装接口尺寸完全一样，用圆及其端面定位，用三只M4螺钉紧固，伸出有两个接线柱(图中未表示出)供绕组通电连接用。磁阻离合器本质上属于一种特殊微电机，由于离合器磁场力未实现无接触、无摩擦离合，因此工作稳定、可靠、寿命长。本技术的磁阻离合器主要包含由三个部分：1)输入转动的转子，称谓“主动转子”。飞控电机的转动通过齿轮输入进离合器，形成主动转子的转动，主动转子带有呈一周均布的多个齿形磁极6-1，一周的外圈为S极，内圈为N极。2)输出转动的转子，称谓“从动转子”。当离合器未通电时，即使主动转子在转动，从动转子并不随其转动这便是“离” 状态。当离合器通电时，主动转子上的齿形磁极，将吸住从动转子内嵌装的导磁体(条形)形成主动转子拖着从动转子一起转动，这便是“合”状态。3)带有绕组的定子，将其从总成图中分离出来便如图5所示，它的外圆部位有两处轴承(5-2)和(5-3)，供支撑主动转子旋转用。它的内孔中一对轴承(5-1)和(5-4)，供支承从动转子旋转用。它由导磁材料制成，当绕组通电时，所产生的磁场将沿着图5带箭头的线条路径产生磁通Φ。定子的左端面是本离合器安装接口的定位面(圆及其平面)。绕组导线通过平面上安装的两个绝缘子接线柱引出(未画出)。图4所示的从动转子似一伞形，伞的外圈是一个圆环，此圆环插入主动转子的环形槽内与主动转子保持内、外的气隙。从动转子主体结构由铝合金铸成，其圆环上嵌入与主动转子齿形磁极相对应的条形导磁体，主动转子的外圈呈一周均布的齿形磁极，设计成纵向梳齿状，节省了径向空间的占用，从而使气隙半径为最大。采用铸造铝合金结构的特殊设计，使导电良好的铝合金，环绕着每个齿，形成每个齿的涡流环，并且也环绕着总磁通。同时，铝合金又是连接结构，在包围主动转子外圈梳齿状磁极的同时，又将内圈与外圈连接成一体，并且也形成对内外圈各齿的环绕，也起对不同极性的磁场隔离作用。在离合器空间内，除了导磁体占用的空间和各活动间隙占用了很小的空间外，其余空间，全部灌铸成铝合金导电结构， 从而使涡流电导最大，充分利用机电转换空间，提高涡流阻尼效应。本技术通过上述措施提高了负荷能力和减少时间常数，因而实现了小型化，使之能够将磁阻离合器设计成具有和磁粉离合器同样外形尺寸和安装方式，以便用可靠性高、寿命长的磁阻式替换磁粉式。经以上改进后，其力能系数和时间常数已经与磁粉离合器相当，因而可以将磁阻离合器的形状大小和接口尺寸设计成与磁粉离合器完全一样，以便在飞本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁阻式微型离合器，包括主动转子、从动转子和定子，从动转子的轴(10)装在定子中心，主动转子装在定子外，其特征是从动转子中的内嵌导磁体(7)和位于其外侧的并位于主动转子外圈的导磁体(3)之间有第一工作磁阻气隙，同时从动转子的内嵌导磁体(7)和位于其内侧的主动转子内圈中的辐射齿状磁极(6)之间有第二工作磁阻气隙；所述主动转子外壳上的一端套装有齿轮(2)。

【技术特征摘要】
1.磁阻式微型离合器，包括主动转子、从动转子和定子，从动
转子的轴(10)装在定子中心，主动转子装在定子外，其特征是从动
转子中的内嵌导磁体(7)和位于其外侧的并位于主动转子外圈的导
磁体(3)之间有第一工作磁阻气隙，同时从动转子的内嵌导磁体(7)
和位于其内侧的主动转子内圈中的辐射齿状磁极(6)之间有第二工
作磁阻气隙；所述主动转子外壳上的一端套装有齿轮(2)。
2.根据权利要求书1所述的磁阻式微型离合器，其特征是所述
主动转子包括内外两圈磁极，外圈齿状极为纵向梳齿状，内圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：江万良，赵一龙，江南，李宏绪，
申请(专利权)人：宝鸡和立机械制造有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61