CN100460701C - 磁流变液软启动装置 - Google Patents

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Abstract

一种磁流变液软启动装置，包括与主动轴连为一体的法兰盘，法兰盘连接在壳体上，壳体内设有从动轴，从动轴上设有激磁线圈，激磁线圈的外侧顺序设有隔磁环和内保持架，内保持架上间隔设有内摩擦片，隔磁环和内保持架左右两端设有导磁环；壳体内圈上设有外保持架，外保持架上设有与内摩擦片间插配合的外摩擦片，外摩擦片与内摩擦片轴向间留有充满作为动力传递介质磁流液体的间隙；壳体内的左导磁环一侧设有密封圈和密封套，右导磁环与从动轴的法兰盘固定连接。该装置通过其自身的旋转实现风扇散热，其结构简单，体积小，传递力矩大，散热性能好，散热效率高，使用寿命长，具有广泛的实用性。

Description

磁流变液软启动装置
技术领域
本发明涉及磁流变液软启动装置，尤其适用于大功率设备的可控起动，也适用于调节多个电动机驱动单台设备时的功率分配，还适用于对机构的过载保护。
背景技术
机械装置一般是直接通电启动，在启动的时候极易产生机械冲击，对机械装置的寿命影响较大，同时启动电流是额定工作电流的6～8倍，造成供电系统负荷过大。常见的软启动装置是液力耦合器，但由于它本身工作时必须有滑差，效率不高于97％，同时电机启动电流也较大。美国专利US005896965，Magnetorheological fluidfan clutch(磁流变扇形离合器)，公布了一种磁流变单盘式离合器，它引入新型智能材料磁流变液作为动力传递媒介，通过电磁线圈产生的磁场改变其流变特性，可控制传递的转矩，不足之处是仅能用于传递小转矩场合。美国专利US005779013，US6745879B1，Torque transfer apparatus using magnetorheological fluids(磁流变液转矩传递装置)，公布了一种磁流变多盘式转矩传递装置，用多盘式代替单盘式，有多个圆盘径向间隙里的磁流变液参与工作，能传递转矩不大，散热考虑不够。美国第4898266和4898267专利，它们提出一种粘性流体联轴器，其中通过改变作用在装有电粘性流体的操作室里的静电场而改变粘性流体联轴器力矩的传递，不过这种电粘性流体尚没有发展到将此类设备投入商业用途和实用的地步。美国第4920929号专利介绍了另外一种通用类型的粘性流体联轴器，其输入速度与输出速度的比值相对于输入的电信号的变化而改变。在该专利中，一般性介绍了电场或磁场分别作用于装有电流变流体或磁流变流体的操作室的联轴器。然而该专利所介绍的联轴器仅是示意图，没有涉及重要的产品问题，例如减少包含磁场磁通线的不同部件之间的非工作空气缝隙，或者提供一种既具有足够的磁场强度又具有足够的热传播能力以避免流体过热和沸腾的设备。美国专利US6811007B2，HydromechanicalCoupling with Clutch Assembly and Magnetorheological Clutch Actuator(带离合器组件的液压联轴器和磁流变离合驱动器)，公布了一种四轮驱动汽车用磁流变液多盘式转矩传递装置，用柱塞泵产生液压力轴向压缩多个圆盘径向间隙里的磁流变液，用电磁场调节磁流变液的粘度，但电磁线圈外置，结构大，磁路不合理，传递转矩不大。美国专利US6988602B2，Torque transfer Coupling withMagnetorheological Clutch Actuator(带磁流变离合驱动器的联轴器)，公布了另一种四轮驱动汽车用磁流变联轴器，有多个圆盘径向间隙里的磁流变液参与工作，用旋转的凸轮轴向压紧多个圆盘的径向间隙，用电磁场调节圆盘间磁流变液的粘度，但电磁线圈外置，结构大，磁路不合理，传递转矩不大。美国专利US6725990B2，Torque transfer Clutch with Magnetorheological Actuator and Ball ScrewOperator.公布了另一种四轮驱动汽车用磁流变联轴器，有多个圆盘径向间隙里的磁流变液参与工作，采用螺旋丝杠压紧多个圆盘间径向间隙，用电磁场调节圆盘间磁流变液的粘度，但电磁线圈外置，结构大，磁路不合理，传递转矩不大。中国专利200410081536.7公布了一种磁流变软启动装置，它是一种单盘双线圈带热管散热的装置，它没有利用力矩与摩擦面数量成正比的关系，线圈外置导致体积大，内线圈需要碳刷供电。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种能实现平稳启动，传递转矩大，使用寿命长的磁流变液软启动装置。
为实现上述目的，本发明的软启动装置包括与主动轴连为一体的法兰盘，法兰盘连接在外设有散热齿、内设有键槽的壳体上，壳体内设有顶部与法兰盘为一体呈倒“山”字形的从动轴，从动轴上通过轴承安转有激磁线圈，激磁线圈的外侧顺序设有带有键槽的隔磁环和内保持架，内保持架上间隔设有多个内摩擦片，隔磁环和内保持架左右两端设有导磁环，壳体内圈上设有外保特架，外保持架上设有与多个内摩擦片间插配合的多个外摩擦片，外摩擦片与内摩擦片轴向间留有充满作为动力传递介质磁流液体的间隙；壳体内的左导磁环一侧设有密封圈和密封套，右导磁环与从动轴的法兰盘固定连接。
所述的内摩擦片与外摩擦片轴向间隙为1～2mm；所述的外摩擦片的外圈上设有与壳体内的键槽相配合的定位齿；所述的内摩擦片的内圈上设有与隔磁环键槽相配合的定位齿；所述的壳体外圆上设有磁流体注液孔和与其相配合的注油/放油塞。
本发明的有益效果：采用激磁线圈内置，多个内外间插摩擦片形成外置剪切室，更有利于散热；运用磁流体作为动力传递介质，使多个轴向间隙内的磁流变液参与工作传递转矩，磁流变液具有零场粘度低，响应速度快，屈服应力高，激励电压低的优点，非常适合于用作可控转矩传递的介质。由于激磁线圈静止，无需电刷供电，消除了电火花及其在易燃易爆场合的防爆问题，消除了电火花的无线电干扰，没有电刷的磨损，延长了产品寿命，提高了可靠性。可控剪切室外环于电磁线圈，充分利用其传递的转矩与(R3-r3)成正比，通过其自身的旋转实现风扇散热，其结构简单，体积小，传递力矩大，散热性能好，散热效率高，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明的外摩擦片结构图。
图3是本发明的内摩擦片结构图。
图中：壳体1，密封圈2，密封套3，导磁环4，激磁线圈5，从动轴6，轴承7，接线口8，内保持架9，外保持架10，内摩擦片11，外摩擦片12，导磁环13，隔磁环14，主动轴15，注油/放油塞16。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
图1所示，本发明磁流变软启动装置，主要由主动件、从动件和激磁线圈5构成，主动件、从动件配合之间的空隙内充有磁流液体。主动件由外壳1、与主动轴15焊接为一体的法兰盘、三个盘形外摩擦片12和外保持架10构成，壳体1内开有键槽，与主动轴15联为一体的法兰盘固定在外壳1的右端面上，外保持架10设在外壳1内，外摩擦片12之间的间隔由外保持架10确定，外摩擦片12的外圈上对称设有四个齿，四个齿台卡在壳体1的键槽中，图2所示。从动件由设在外壳1内的密封套3、左导磁环4、右导磁环13、开有键槽的隔磁环14、四个内摩擦片11、内保持架9和顶部与法兰盘为一体呈倒“山”字形的从动轴6构成，内摩擦片11间隔设在内保持架9上，与外摩擦片12间插配合，内外摩擦片之间间隙为1～2mm，在该间隙内装有用作动力传递介质的磁流液体。隔磁环14左端通过螺栓与密封套3和左导磁环4连接，外端通过铰制螺栓与右导磁环13和从动轴6的法兰盘连接，左右导磁环4、13的两边均有密封垫以防止磁流变液的泄漏。图3所示，内摩擦片11的内圈上对称设有四个齿，四个齿卡在隔磁环14的键槽中，内外摩擦片11、12的可根据实际需要增加。导磁环4、13由硅钢片制成，设在隔磁环14和内保持架9的左右两侧，其连接处均设有防止磁流变液外泄的密封圈；从动轴6的顶部法兰盘内端面与导磁环13螺钉相连。激磁线圈5通过轴承7安装在从动轴6上，激磁线圈5的左右导磁架与左右导磁环4，13相对，线圈5的引出线从线圈左导磁架上的导线口8引出到外部直流可调电源；壳体1外圆上开有磁流体注入孔和与其相配合的注油/放油塞16。
工作原理：采用主、从动件转子和电磁线圈结构，构成外环于电磁线圈的可控剪切室，转矩经主动轴15、壳体1、外磨擦片12输入，在电磁线圈5作用下产生磁场，改变磁流变液的流变特性，经其传递，扭矩经从动件的内摩擦片11，隔磁环14、从动轴6输出。为防止传递大转矩时，主、从动件温度过高，引起磁流变液性能变化，在主动件壳体1上设有散热齿以增大散热面积，利用高速旋转的外壳1本身起风扇散热效果，降低工作温度，使转置可承受的滑差功率增加，滑差范围增大，使用寿命延长。线圈通电时产生磁场，控制主、从动件径向侧面间和顶部间的磁流变液的流变特性；控制线圈内的电流从小到大变化，即可改变磁流变液的流变特性，即可实现机械装置的平稳起动；控制线圈的电流强度，进而改变磁流变液在剪切模式下的剪切应力，从而输出不同的转矩，实现对从动轴的调速；当负载过大，超过了启动装置能传递的最大转矩时，主、从动件间自动出现打滑，具有过载保护作用。

Claims (5)

1.一种磁流变液软启动装置，包括激磁线圈(5)，倒“山”字形的从动轴(6)，其特征在于：还包括与主动轴(15)连为一体的法兰盘，法兰盘连接在外设有散热齿、内设有键槽的壳体(1)上，顶部与法兰盘为一体呈倒“山”字形的从动轴(6)设在壳体(1)内，激磁线圈(5)通过轴承安装在从动轴(6)上，激磁线圈(5)的外侧顺序设有带有键槽的隔磁环(14)和内保持架(9)，内保持架(9上间隔设有多个内摩擦片(11)，隔磁环(14)和内保持架(9)左右两端设有导磁环(4、13)，壳体(1)内圈上设有外保持架(10)，外保持架(10)上设有与多个内摩擦片(11)间插配合的多个外摩擦片(12)，外摩擦片(12)与内摩擦片(11)轴向间留有充满作为动力传递介质磁流液体的间隙；壳体(1)内的左导磁环(4)一侧设有密封圈(2)和密封套(3)，右导磁环(13)与从动轴(6)的法兰盘固定连接。
2.根据权利要求1所述的磁流变液软启动装置，其特征在于：所述的内摩擦片(11)与外摩擦片(12)轴向间隙为1～2mm。
3.根据权利要求1所述的磁流变液软启动装置，其特征在于：所述的导磁环(4、13)由硅钢片制成。
4.根据权利要求1或2所述的磁流变液软启动装置，其特征在于：所述的外摩擦片(12)的外圈上设有与壳体(1)内的键槽相配合的定位齿。
5.根据权利要求1或2所述的磁流变液软启动装置，其特征在于：所述的内摩擦片(11)的内圈上设有与隔磁环(14)键槽相配合的定位齿。
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