磁力矩耦合器的工作原理

最简单的形式是,磁铁能够在一定距离上施加力。无论是通过在铁磁性材料中感应磁场,还是通过与另一磁铁相互作用,磁铁都可以在不接触的情况下施加力。磁铁的磁场是产生这种非接触力的机制。

磁铁歪斜当两个磁铁通过间隙吸引时,被限制在啮合状态,或者处于平衡状态,那么除了试图将磁铁聚集在一起的力分量外,不会产生任何力分量。如果其中一个磁铁发生移动,则磁场“弯曲”,并建立“侧向”力分量以保持平衡。该力的作用是反对移动磁铁的运动,并传播第二个磁铁,使系统保持平衡或再次达到平衡。

磁力矩耦合器的工作原理

此外,还存在“侧向”磁场分量,因此,在位移前存在侧向力分量;但是他们取消了,因为在所有方向上都有相同数量的人。因此,系统处于平衡状态。当一个磁铁移动时,磁场的对称性会发生扭曲,横向磁场分量变得不平衡,从而产生一个净力来驱动系统恢复平衡。

这些侧向力分量是允许线性和扭矩磁耦合器在一定距离内传递力的机构。虽然更普遍,扭矩耦合器实际上是线性耦合器,但具有旋转运动/几何。“线性力”是与系统旋转路径相切的力。系统中所有磁铁元件的有效切向作用力之和乘以系统的平均半径,得到有效扭矩。

(F1+F2+…Fn)x半径=有效扭矩

(其中“F”是与每个阵列元素(最多为“n”个元素)的磁铁旋转路径相切的力。)

如上所述,通过扭曲系统的对称性来建立力分量。这些力分量是通过磁场线的弯曲建立的。力的相对强度对应于磁通线弯曲的程度。对于处于平衡状态的系统,范围实际上为零,达到某个最大值,这取决于系统的几何结构和耦合器设计。

几何结构和耦合器设计

磁性扭矩耦合器:扭矩与角位置图如果存在一个范围,这将表明在产生线性力或扭矩之前,必须有一些相对运动(位移)。这个运动就是我们所说的“俯仰”,在设计过程中可能需要考虑到它。例如,对于特定的磁铁扭矩耦合器,在系统旋转15°之前,可能无法达到最大扭矩。对于某些应用而言,这可能是问题,也可能不是问题,但必须注意,最大扭矩和最大线性力出现在最大系统倾斜处。

如果系统驱动超过此最大倾斜,扭矩和线性耦合器的两半将“打滑”,并基本解耦。在所有运动停止之前,两半不会耦合。通常,必须重置线性耦合器并将其强制回所需位置。线性耦合器一旦解耦,将反对再次耦合。