CN108631546A - 一种新型可调速盘式异步磁力耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械工程传动技术领域，特指一种新型可调速盘式异步磁力耦合器。包括输入轴、花键轴、散热盘、永磁体轭铁盘、永磁体盘、铜导体盘、传动轴、输出轴；输入轴、花键轴、传动轴和输出轴位于同一轴线，且沿输入端到输出端依次布置；铜导体盘安装在传动轴上，设于两个永磁体盘之间，且两永磁体盘与铜导体盘之间设有气隙；散热盘包括主动侧散热盘与从动侧散热盘两个部分，分别通过螺栓固接于两侧永磁体轭铁盘上，随输入端同向转动。本发明通过在主、从动侧安装不同材料的永磁体，可确保磁力耦合器在高温下能够正常工作，同时可自适应的平衡铜导体盘与永磁体盘之间的轴向力，从很大程度上降低了安装难度以及调速机构的控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程传动技术领域，特指一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，主要应用于煤炭、发电、化工等行业中的电机与负载之间的动力传递。
背景技术
磁力耦合器是一种新型的无接触式永磁驱动装置，它取消了传动装置中的动密封，实现了静密封、零泄漏，可实现非接触的动力传递，从而降低了机械摩擦和磨损，避免了振动的干扰，减小了传动部件的损耗。
磁力耦合器分为与输入端相连的铜导体转子和与输出端相连的永磁体转子，通过调整铜导体转子和永磁体转子之间的气隙来调整输出的转矩，从而实现调速目的，对于可调速式的异步磁力耦合器还可以实现电机的软启动和过载保护等功能，被广泛应用于煤炭、发电、化工等行业。
上述磁力耦合器存在以下缺陷：1)由于永磁体盘与铜导体盘之间存在转差，当磁力耦合器长时间工作后，涡流损耗会产生大量的热，永磁体盘会出现温升，又永磁材料多选择为钕铁硼(NdFeB)，该永磁材料居里温度点较低，温度特性差，高温下永磁转子中的永磁体会出现退磁现象，从而影响其正常工作；2)由于气隙大小与装置结构的限制，磁力耦合器转速调节范围小；3)工作过程中，需平衡铜导体转子与永磁体转子之间的轴向力，因此要严格控制两侧气隙的大小，不仅安装精度较高，对调速机构也有较高的精度要求。
发明内容
本发明针对上述缺陷，目的是提供一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，在一定程度上改善了永磁体的温度特性，确保磁力耦合器能够正常工作，同时解决了安装和调速精度要求高的问题，增大磁力耦合器的调速范围，提高了传动效率。
本发明实现发明目的采用如下技术方案：
一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，包括输入轴、花键轴、散热盘、永磁体轭铁盘、永磁体盘、铜导体盘、传动轴、输出轴；所述输入轴、花键轴、传动轴和输出轴位于同一轴线，且沿输入端到输出端依次布置；所述输入轴与花键轴通过输入端胀套和输入端法兰盘连接，拧紧输入端胀套可使输入轴与输入端法兰盘紧密接触，输入端法兰盘与花键轴通过螺栓连接，输出端一侧结构与此类似；所述永磁体盘包括主动侧永磁体盘和从动侧永磁体盘，永磁体按N极、S极偶数相间紧密内嵌在永磁体盘表面的深槽内，每个永磁体盘通过螺栓固定连接有永磁体轭铁盘，两个永磁体轭铁盘通过双头螺纹丝杠连接；所述铜导体盘安装在传动轴上，设于两个永磁体盘之间，且两永磁体盘与铜导体盘之间设有气隙；所述散热盘包括主动侧散热盘与从动侧散热盘两个部分，分别通过螺栓固接于两侧永磁体轭铁盘上，随输入端同向转动。
进一步，所述花键轴上设有轴套，轴套通过螺栓固接于主动侧永磁体轭铁盘，且轴套一端设有密封端盖，轴套可在花键轴上左右滑移一定距离。
进一步，所述主动侧永磁体盘和从动侧永磁体盘分别安装使用不同材料的永磁体，主动侧永磁体盘的永磁体I材料采用钐2钴17(Sm2Co17)，从动侧永磁体盘的永磁体II材料选用钕铁硼(NdFeB)。
进一步，所述传动轴上安装有滚珠花键，传动轴上左右两端还开有止动槽，允许滚珠花键左右滑移一定距离，所述滚珠花键与铜导体盘采用过盈配合。
进一步，所述双头螺纹丝杠两端分别开有一定距离旋向相反的螺纹，螺纹螺距值设计在0.8mm～1mm，且在主、从动侧永磁体轭铁盘上分别装有丝杠螺母，与双头螺纹丝杠配合使用，当双头螺纹丝杠绕自身轴线旋转时，主、从动侧永磁体盘会沿磁力耦合器传动轴相向或相背移动，从而改变永磁体盘与铜导体盘之间气隙的大小。
进一步，所述双头螺纹丝杠外接有PID控制模块，包括伺服电机、减速机构、信号控制器、传感器，伺服电机可驱使双头螺纹丝杠转动。
有益效果：
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：
1)本发明主动侧永磁体盘的永磁体材料采用钐2钴17(Sm2Co17)，从动侧永磁体盘的永磁体材料选用钕铁硼(NdFeB)，两种材料的剩磁密度和矫顽力相差无几，但Sm2Co17材料的居里温度可达800～850℃，从而缓解了NdFeB材料高温下的退磁问题，可确保磁力耦合器能够正常工作；
2)本发明在传动轴上安装有滚珠花键，传动轴上左右两端还开有止动槽，允许滚珠花键左右滑移一定距离，即铜导体转子可以左右滑移，可自适应的平衡铜导体盘与永磁体盘之间的轴向力，从很大程度上降低了安装难度以及调速机构的控制精度；
3)本发明结构简单，可调节气隙距离长，从而磁力耦合器转速调节范围较大。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为永磁体盘的深槽结构示意图；
图3为主动侧散热盘的翅片分布示意图。
对本发明专利中的零部件标注做如下说明：1、输入轴；2a、输入端胀套；2b、输出端胀套；3a、输入端法兰盘；3b、输出端法兰盘；4、花键轴；5、轴套；6、丝杠螺母；7、双头螺纹丝杠；8a、主动侧永磁体盘；8b、从动侧永磁体盘；9a、永磁体I(Sm2Co17)；9b、永磁体II(NdFeB)；10、铜导体盘；11a、主动侧永磁体轭铁盘；11b、从动侧永磁体轭铁盘；12a、主动侧散热盘；12b、从动侧散热盘；13、传动轴；14、输出轴；15、滚珠花键；16、密封端盖；17、螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例：一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，包括输入轴1、花键轴4、散热盘12、永磁体轭铁盘11、永磁体盘8、铜导体盘10、传动轴13、输出轴14；所述输入轴1、花键轴4、传动轴13和输出轴14位于同一轴线，且沿输入端到输出端依次布置；所述输入轴1与花键轴4通过输入端胀套2a和输入端法兰盘3a连接，拧紧输入端胀套2a可使输入轴1与输入端法兰盘3a紧密接触，输入端法兰盘3a与花键轴4通过螺栓连接，输出端一侧结构与此类似；所述永磁体盘8包括主动侧永磁体盘8a和从动侧永磁体盘8b，永磁体9按N极、S极偶数相间紧密内嵌在永磁体盘8表面的深槽内，永磁体盘8通过螺栓固定连接有永磁体轭铁盘11，永磁体轭铁盘11通过双头螺纹丝杠7连接；所述铜导体盘10安装在传动轴13上，设于两个永磁体盘8之间，且永磁体盘8与铜导体盘10之间设有气隙；所述散热盘12包括主动侧散热盘12a与从动侧散热盘12b两个部分，分别通过螺栓固接于两侧永磁体轭铁盘11上，随输入端同向转动。所述花键轴4上设有轴套5，轴套5通过螺栓17固接于主动侧永磁体轭铁盘11a，且轴套5一端设有密封端盖16，轴套5可在花键轴4上左右滑移一定距离。所述主动侧永磁体盘8a和从动侧永磁体盘8b分别安装使用不同材料的永磁体9，主动侧永磁体盘的永磁体I9a材料采用钐2钴17(Sm2Co17)，从动侧永磁体盘的永磁体II9b材料选用钕铁硼(NdFeB)。所述传动轴13上安装有滚珠花键15，传动轴13上左右两端还开有止动槽，允许滚珠花键15左右滑移一定距离，所述滚珠花键15与铜导体盘10采用过盈配合。所述双头螺纹丝杠7两端分别开有一定距离旋向相反的螺纹，螺纹螺距值设计在0.8mm～1mm，且在主、从动侧永磁体轭铁盘11上分别装有丝杠螺母6，与双头螺纹丝杠7配合使用，当双头螺纹丝杠7绕自身轴线旋转时，主、从动侧永磁体盘8会沿磁力耦合器传动轴相向或相背移动，从而改变永磁体盘8与铜导体盘10之间气隙的大小。所述双头螺纹丝杠外7接有PID控制模块，包括伺服电机、减速机构、信号控制器、传感器，伺服电机可驱使双头螺纹丝杠7转动。
工作过程：
磁力耦合器启动时，驱动电机给输入轴1一个输入转速，通过输入端胀套2a和输入端法兰盘3a的配合带动花键轴4转动，花键轴4通过轴套6将输入转速传递到永磁体盘8，由于转差的存在，铜导体盘10将随着驱动电机同向旋转，进而将转矩传递给输出端的输出轴14。运行过程中，铜导体盘10可以随滚珠花键15在传动轴13上左右滑移，从而自适应的平衡两侧的轴向力；运行稳定后，通过控制伺服电机带动双头螺纹丝杠7绕自身轴线旋转，改变主、从动侧永磁体盘8与铜导体盘10之间的气隙大小，进而调节输出轴14的输出转速，达到调速目的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，包括输入轴、花键轴、散热盘、永磁体轭铁盘、永磁体盘、铜导体盘、传动轴、输出轴，其特征在于：所述输入轴、花键轴、传动轴和输出轴位于同一轴线，且沿输入端到输出端依次布置；所述输入轴与花键轴通过输入端胀套和输入端法兰盘连接，拧紧输入端胀套可使输入轴与输入端法兰盘紧密接触，输入端法兰盘与花键轴通过螺栓连接，输出端一侧结构与此类似；所述永磁体盘包括主动侧永磁体盘和从动侧永磁体盘，永磁体按N极、S极偶数相间紧密内嵌在永磁体盘表面的深槽内，每个永磁体盘通过螺栓固定连接有永磁体轭铁盘，两个永磁体轭铁盘通过双头螺纹丝杠连接；所述铜导体盘安装在传动轴上，设于两个永磁体盘之间，且两永磁体盘与铜导体盘之间设有气隙；所述散热盘包括主动侧散热盘与从动侧散热盘两个部分，分别通过螺栓固接于两侧永磁体轭铁盘上，随输入端同向转动。
2.根据权利要求1所述的一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，其特征在于：所述花键轴上设有轴套，轴套通过螺栓固接于主动侧永磁体轭铁盘，且轴套一端设有密封端盖，轴套可在花键轴上左右滑移一定距离。
3.根据权利要求1所述的一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，其特征在于：所述主动侧永磁体盘和从动侧永磁体盘分别安装使用不同材料的永磁体，主动侧永磁体盘的永磁体I材料采用钐2钴17(Sm2Co17)，从动侧永磁体盘的永磁体II材料选用钕铁硼(NdFeB)。
4.根据权利要求1所述的一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，其特征在于：所述传动轴上安装有滚珠花键，传动轴上左右两端还开有止动槽，允许滚珠花键左右滑移一定距离，所述滚珠花键与铜导体盘采用过盈配合。
5.根据权利要求1所述的一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，其特征在于：所述双头螺纹丝杠两端分别开有一定距离旋向相反的螺纹，螺纹螺距值设计在0.8mm～1mm，且在主、从动侧永磁体轭铁盘上分别装有丝杠螺母，与双头螺纹丝杠配合使用，当双头螺纹丝杠绕自身轴线旋转时，主、从动侧永磁体盘会沿磁力耦合器传动轴相向或相背移动，从而改变永磁体盘与铜导体盘之间气隙的大小。
6.根据权利要求1或5所述的一种新型可调速盘式异步磁力耦合器，其特征在于：所述双头螺纹丝杠外接有PID控制模块，包括伺服电机、减速机构、信号控制器、传感器，伺服电机可驱使双头螺纹丝杠转动。
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