永磁涡流万向传动装置

技术领域

本发明涉及传动装置传动技术领域的一种传动装置，尤其涉及一种永磁涡流万向传动装置。

背景技术

传动装置是指联接两轴或轴与回转件，在传递运动和动力过程中一同回转，在正常情况下不脱开的一种装置。永磁传动装置同时也作为一种安全装置用来防止被联接机件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。现有的传动装置在传递两相交轴之间的运动和动力时，此时传动前的转动轴与传动后的转动轴不在一条直线上，一般通过机械结构实现传动，如锥齿轮，但是这种传动装置需要机械接触的连接方式进行传动，一方面由于存在摩擦等而损耗传动的动力，另一方面由于长期机械磨损，会导致零件的使用寿命缩短。

发明内容

为解决现有的传动装置在传递两相交轴之间的运动和动力时存在能量损耗以及零件使用寿命短的技术问题，本发明提供一种永磁涡流万向传动装置。

本发明采用以下技术方案实现：一种永磁涡流万向传动装置，其包括：

联动轴一；

内球，其为空心球；

涡流球，其与所述内球同球心设置，且相对固定，并开设有与所述联动轴一同轴的圆环形缺口一；所述联动轴一固定连接在所述内球露出在所述圆环形缺口一外的部分外壁上，且所述联动轴一的中心轴穿过所述涡流球的球心；

至少一个安装盘，其具有与所述涡流球同球心设置的球形凹面，且所述球形凹面与所述涡流球的外壁相隔；

与至少一个安装盘对应的至少一组磁铁，每组磁铁固定在对应的安装盘上；每组磁铁中所有磁铁环绕同一个中心等间距布置，每块磁铁与所述涡流球相靠近且各块磁铁与所述涡流球的距离均相同；所述磁铁的两极分别设在所述磁铁靠近所述涡流球的相对一侧以及远离所述涡流球的相对另一侧上，相邻两块磁铁的充磁方向相反；以及

与至少一个安装盘对应的至少一根联动轴二，每根联动轴二固定连接在对应的安装盘上且中心轴穿过所述涡流球的球心以及对应的一组磁铁的环绕中心；

其中，在所述联动轴一转动时，所述内球驱使所述涡流球在所述磁铁的磁场中转动以产生涡流，并使所述涡流球与每组磁铁形成联动并带动对应的安装盘转动，进而使对应的联动轴二跟随所述联动轴一同步转动。

本发明通过联动轴一带动内球转动，内球进一步带动涡流球转动，此时涡流球在磁铁产生的磁场中发生相对运动，并产生与磁铁相互作用的涡流，使得每组磁铁都与涡流球形成联动，进而使每组磁铁也跟随涡流球的转动而转动，进而通过安装盘带动联动轴二转动。由于涡流球的球心在联动轴一与联动轴二的中心轴的交点上，同时每组磁铁的环绕中心位于对应的联动轴二的中心轴上，这样无论联动轴一与联动轴二是否在一条直线还是相交，这两个联动轴之间的运动和动力都可以进行传递。而且，由于这两个联动轴之间没有直接接触，而是利用磁场和涡流的作用实现联动，进而可以避免产生摩擦和机械磨损，从而解决了现有的传动装置在传递两相交轴之间的运动和动力时存在能量损耗以及零件使用寿命短的技术问题，得到了能量传递效率高，使用寿命长，传动效果好的技术效果。

作为上述方案的进一步改进，所述内球与所述涡流球均呈圆球形，且所述内球的外壁与所述涡流球的内壁相贴合。

作为上述方案的进一步改进，所述内球与所述涡流球均呈椭球形，且所述内球的外壁与所述涡流球的内壁相贴合；所述圆环形缺口一的中心位于所述涡流球的短轴上。

作为上述方案的进一步改进，所述联动轴二的数量为两根，两根联动轴二关于所述联动轴一的中心轴对称，两根联动轴二的中心轴的夹角大于90度且小于180度。

作为上述方案的进一步改进，所述联动轴二的数量为两根，两根联动轴二关于所述联动轴一的中心轴对称，两根联动轴二的中心轴的夹角小于或等于90度。

作为上述方案的进一步改进，所述磁铁为弯曲的扇形结构，每组磁铁的内侧面位于同一个球面一上，每组磁铁的外侧面位于同一个球面二上；所述球面一、所述球面二以及所述涡流球的球心重合。

作为上述方案的进一步改进，每组磁铁贴合在对应的安装盘的球形凹面上，或，每组磁铁嵌入在对应的安装盘中以使所述球面一与所述球形凹面重合。

作为上述方案的进一步改进，所述磁铁的厚度方向与所述球形凹面的径向同向，所述磁铁的充磁方向为所述磁铁的厚度方向。

作为上述方案的进一步改进，所述内球、所述安装盘均由铁制成，所述涡流球为铜结构。

作为上述方案的进一步改进，所述内球的厚度大于所述涡流球的厚度；所述内球上开设有与所述圆环形缺口一同圆心设置的圆环形缺口二，所述联动轴一固定连接在所述圆环形缺口二上。

相较于现有的传动装置，本发明的永磁涡流万向传动装置具有以下有益效果：

1、该永磁涡流万向传动装置，其通过联动轴一带动内球转动，内球进一步带动涡流球转动，此时涡流球在磁铁产生的磁场中发生相对运动，并产生与磁铁相互作用的涡流，使得每组磁铁都与涡流球形成联动，进而使每组磁铁也跟随涡流球的转动而转动，进而通过安装盘带动联动轴二转动。由于涡流球的球心在联动轴一与联动轴二的中心轴的交点上，同时每组磁铁的环绕中心位于对应的联动轴二的中心轴上，这样无论联动轴一与联动轴二是否在一条直线还是相交，这两个联动轴之间的运动和动力都可以进行传递。而且，由于这两个联动轴之间没有直接接触，而是利用磁场和涡流的作用实现联动，进而可以避免产生摩擦和机械接触，这样一方面可以提高动力传输效率，减少能量损耗，另一方面可以防止机械磨损，提高装置的寿命。

2、该永磁涡流万向传动装置，其联动轴一、内球、涡流球所形成的传动结构与安装盘、磁铁、联动轴二所形成的传动结构之间没有直接接触，这样在传动时，可以将主动部分的振动隔绝而不会传动至从动部分，从而使传动更加稳定，并且减少噪音。

3、该永磁涡流万向传动装置，其传动的两部分之间无摩擦，因此不需要进行润滑，同时也无泄露，免去了润滑油泄漏的所造成的麻烦。

4、该永磁涡流万向传动装置，其联动轴二的数量既可以为一个，也可以为多个，这样既能够同时实现单轴向单轴传递动力，也可以实现单轴向多轴传递动力，而且主动轴和从动轴这两部分之间可以存在不同的夹角，这样就能够满足各种传动需求，使用范围广。

5、该永磁涡流万向传动装置，其涡流球的形状既可以是圆球形，也可以是椭球形。在涡流球的形状为椭球形时，联动轴一与联动轴二之间的夹角可以小于90度，而在涡流球的形状为圆球时，联动轴一与联动轴二则大于90度，这样就可以在单向多轴传动过程中对任意角度的两相交轴实现传动，传动效果好。

附图说明

图1为本发明实施例1的永磁涡流万向传动装置的立体结构示意图。

图2为图1中的永磁涡流万向传动装置的正视图。

图3为图1中的永磁涡流万向传动装置的侧视图。

图4为图1中的永磁涡流万向传动装置的俯视图。

图5为图1中的永磁涡流万向传动装置的仰视图。

图6为图1中的永磁涡流万向传动装置在另一个视角观察的立体图。

图7为图1中的永磁涡流万向传动装置的主动部分的立体图。

图8为图1中的永磁涡流万向传动装置的从动部分的立体图。

图9为图1中的永磁涡流万向传动装置的涡流球与磁铁的立体图。

图10为图9中的涡流球与磁铁在另一个视角观察的立体图。

图11为图9中的涡流球与磁铁在又一个视角观察的立体图。

图12为图1中的永磁涡流万向传动装置的磁铁的第一立体图。

图13为图1中的永磁涡流万向传动装置的磁铁的第二立体图。

符号说明：

1 联动轴一 4 安装盘

2 内球 5 磁铁

3 涡流球 6 联动轴二

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图，本实施例提供了一种永磁涡流万向传动装置，该传动装置主要包含主动部分和从动部分，而且从动部分的数量可以为一个或多个，本实施例中选为两个。在本实施例中，主动部分包括联动轴一1、内球2以及涡流球3，而每个从动部分包括安装盘4、一组磁铁5以及联动轴二6。在具体实现时，主动部分和从动部分可以通过其他结构(如传动装置外壳)进行活动安装，保证这两个部分之间不发生直接接触，进而实现主从动轴的联合作用。

联动轴一1可以为筒轴，这样能够便于与其它外部轴相连接。联动轴一1既可以作为主动轴，也可以与外部的主动轴直接或间接连接。联动轴一1包括圆筒一和圆台一，圆台一的外径大于圆筒一的外径。圆筒一和圆台一同轴设置，并且固定连接，可以一体成型。联动轴一1可以采用各种硬度较大的材料制成，如不锈钢、铝合金等，并且可以在非圆台一的一端上设置如螺纹等结构以便于与其它外部设备相安装。

内球2为空心球，其内部中空。在本实施例中，内球2呈圆球形，其由铁制成。内球2的直径可以根据需要进行确定，当所需传动扭矩较大时，内球2的直径相对较大，而在所需传动扭矩较小时，内球2的直径相对较小。内球2的厚度一般比较小，这样一方面减少材料浪费，另一方面能够提升传动效果。在本实施例中，内球2上开设有圆环形缺口二，该圆环形缺口二与联动轴一1同轴设置，而且圆台一直接固定在该圆形缺口二上。

涡流球3与内球2同球心设置，而且相对固定，并开设有与联动轴一1同轴的圆环形缺口一。在本实施例中，涡流球3也呈圆球形，并且内球2的外壁与涡流球3的内壁相贴合。涡流球3为铜结构，即为铜制成的球壳。圆环形缺口一与圆环形缺口一同圆心设置或圆心位于联动轴一1的中心轴延长线上，这样可以保证在联动轴一1转动时，涡流球3与内球2都能够稳定地跟随转动。内球2的厚度大于涡流球3的厚度，当然，在其他实施例中内球2与涡流球3的厚度可以相同，也可以是涡流球3的厚度大于内球2的厚度。

安装盘4的数量至少为一个，其具体数量与从动部分的数量相同，在本实施例中，安装盘4的数量为两个。安装盘4具有与涡流球3同球心设置的球形凹面，而且球形凹面与涡流球3的外壁相隔。这样，在涡流球3自转时，安装盘4与涡流球3之间的距离为涡流球3外径与安装盘4内径的差值，并且保持恒定。安装盘4由铁制成，而且两个安装盘4之间不能够产生接触。在本实施例中，两个球心凹面位于同一个球面上，而在一些实施例中，这两个凹面可以不在同一个球面上。安装盘4实际上为一个球壳的一部分，而且其具有两个呈圆形的开口。一个开口为内开口，而另一个开口为外开口，外开口的半径大于内开口的半径。

磁铁5的数量至少为一组，具体数量与从动部分的数量相同，在本实施例中，磁铁5的数量为两组。每组磁铁5固定在对应的安装盘4上，具体固定在球形凹面上。每组磁铁5中所有磁铁5环绕同一个中心等间距布置，每块磁铁5与涡流球3相靠近且各块磁铁5与涡流球3的距离均相同。磁铁5的两极分别设在磁铁5靠近涡流球3的相对一侧以及远离涡流球3的相对另一侧上，相邻两块磁铁5的充磁方向相反。

在本实施例中，磁铁5为弯曲的扇形结构，每组磁铁5的内侧面位于同一个球面一上，每组磁铁5的外侧面位于同一个球面二上。球面一、球面二以及涡流球3的球心重合。磁铁5的厚度方向与球形凹面的径向同向，磁铁5的充磁方向为磁铁5的厚度方向。其中，每组磁铁5贴合在对应的安装盘4的球形凹面上，而在其他实施例中，每组磁铁5可以嵌入在对应的安装盘4中以使球面一与球形凹面重合。

联动轴二6的数量至少为一根，其具体数量与从动部分的数量相同，在本实施例中，联动轴二6的数量为两根。每根联动轴二6固定连接在对应的安装盘4上且中心轴穿过涡流球3的球心以及对应的一组磁铁5的环绕中心。两根联动轴二6关于联动轴一1的中心轴对称，两根联动轴二6的中心轴的夹角大于90度且小于180度。联动轴二6可以作为从动轴，也可以与外部的从动轴直接或间接连接。联动轴二6的结构与形状与联动轴一1相似，包括圆台二和圆筒二。圆筒二和圆台二同轴设置，并且固定连接，可以一体成型。其中，圆台二直接固定在内开口上。联动轴二6可以采用各种硬度较大的材料制成，如不锈钢、铝合金等，并且可以在非圆台二的一端上设置如螺纹等结构以便于与其它外部设备相安装。

其中，在联动轴一1受到外部的驱动力而转动时，内球2跟随联动轴一1转动而驱使涡流球3在磁铁5的磁场中转动以产生涡流，涡流与磁场发生相互作用使涡流球3与每组磁铁5形成联动，并带动对应的安装盘4转动，进而使对应的联动轴二6跟随联动轴一1同步转动。这样，联动轴一1就能带动一个或多个联动轴二6转动，并且主动和从动部分之间没有直接接触，不存在摩擦和机械磨损，一方面减少阻力并提高动力传动效率，另一方面减少磨损，提高结构的使用寿命，同时还具备保护功能，在扭矩过大或转速突变过大时，可以起到缓冲或传动停止的作用。

综上所述，相较于现有的传动装置，本实施例的永磁涡流万向传动装置具有以下有益效果：

1、该永磁涡流万向传动装置，其通过联动轴一1带动内球2转动，内球2进一步带动涡流球3转动，此时涡流球3在磁铁5产生的磁场中发生相对运动，并产生与磁铁5相互作用的涡流，使得每组磁铁5都与涡流球3形成联动，进而使每组磁铁5也跟随涡流球3的转动而转动，进而通过安装盘4带动联动轴二6转动。由于涡流球3的球心在联动轴一1与联动轴二6的中心轴的交点上，同时每组磁铁5的环绕中心位于对应的联动轴二6的中心轴上，这样无论联动轴一1与联动轴二6是否在一条直线还是相交，这两个联动轴之间的运动和动力都可以进行传递。而且，由于这两个联动轴之间没有直接接触，而是利用磁场和涡流的作用实现联动，进而可以避免产生摩擦和机械接触，这样一方面可以提高动力传输效率，减少能量损耗，另一方面可以防止机械磨损，提高装置的寿命。

2、该永磁涡流万向传动装置，其联动轴一1、内球2、涡流球3所形成的传动结构与安装盘4、磁铁5、联动轴二6所形成的传动结构之间没有直接接触，这样在传动时，可以将主动部分的振动隔绝而不会传动至从动部分，从而使传动更加稳定，并且减少噪音。

3、该永磁涡流万向传动装置，其传动的两部分之间无摩擦，因此不需要进行润滑，同时也无泄露，免去了润滑油泄漏的所造成的麻烦。

4、该永磁涡流万向传动装置，其联动轴二6的数量既可以为一个，也可以为多个，这样既能够同时实现单轴向单轴传递动力，也可以实现单轴向多轴传递动力，而且主动轴和从动轴这两部分之间可以存在不同的夹角，这样就能够满足各种传动需求，使用范围广。

实施例2

本实施例提供了一种永磁涡流万向传动装置，该传动装置与实施例1的传动装置相似，区别在于本实施例中内球2与涡流球3均呈椭球形。当然，内球2的外壁也与涡流球3的内壁相贴合，圆环形缺口一的中心位于涡流球3的短轴上。两根联动轴二6关于联动轴一1的中心轴对称，两根联动轴二6的中心轴的夹角大于90度且小于180度。这样，结合实施例1，该永磁涡流万向传动装置，其涡流球3的形状既可以是圆球形，也可以是椭球形。在涡流球3的形状为椭球形时，联动轴一1与联动轴二6之间的夹角可以小于90度，而在涡流球3的形状为圆球时，联动轴一1与联动轴二6则大于90度，这样就可以在单向多轴传动过程中对任意角度的两相交轴实现传动，传动效果好。

实施例3

本实施例提供了一种传动装置安装方法，其用于安装实施例1中的永磁涡流万向传动装置。其中，该安装方法包括以下这些步骤。

第一步，先将涡流球3与内球2相组合，形成一体结构，再将联动轴一1与内球2固定连接，使得联动轴一1固定连接在内球2露出在圆环形缺口一外的部分外壁上，而且联动轴一1的中心轴穿过涡流球3的球心，形成主动部分。

第二步，先确定从动部分的数量，并依次对各个从动部分进行组装：将每组磁铁5环绕同一个中心等间距布置并定在对应的安装盘4上，使得磁铁5的两极分别设在磁铁5靠近涡流球3的相对一侧以及远离涡流球3的相对另一侧上且相邻两块磁铁5的充磁方向相反，再将联动轴二6固定连接在对应的安装盘4上，使得联动轴二6的中心轴穿过涡流球3的球心以及对应的一组磁铁5的环绕中心；

第三步，将各个从动部分与主动部分组装，使得每块磁铁5与涡流球3相靠近且各块磁铁5与涡流球3的距离均相同，而且安装盘4的球形凹面与涡流球3的外壁相隔，并将主动部分与从动部分实现相对定位。

实施例4

本实施例提供了一种联轴器，该联轴器可以将单轴的转动传递至单轴或多轴，并且主动轴与从动轴之间既可以位于同一直线上，也可以相交。其中，该联轴器包括实施例1或2中的永磁涡流万向传动装置，还包括外壳和至少两个轴承。主动部分与从动部分都定位于外壳中，并能够相对外壳转动。联动轴一1通过其中一个轴承转动安装在外壳上，而联动轴二6通过其他的轴承安装在外壳上。在外部设备需要通过传动装置进行传动时，外部设备的主动轴和从动轴分别套装联动轴一1和联动轴二6上，通过主动部分与从动部分之间的联轴作用而实现转动的传递。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。