CN1006562B - 电动变速及控制传动装置 - Google Patents

Abstract

一个特别适用于工业缝纫机用的电动变速及控制的传动装置，它包括一个带有飞轮的可连续运转的马达和一个与这个马达相连的制动——耦合部件。冷却肋片限定的冷却通道位于定子框架上来实现有效的冷却。一个圆形飞轮型的风扇是一个轴向——径向型风致机，它的抽吸区一直延伸到圆形飞轮的耦合面。因此可以给制动端盖以特别强的冷却效果。

Description

本发明涉及到一种特别适用于工业缝纫机上用的电动变速及控制传动装置。

可参阅美国专利4，556，132来了解这种类型的传动装置，它具有一个环绕着定子框架的圆环形冷却道，使用风扇形的圆形飞轮把空气从这条通道吸进来。圆形飞轮的径向外侧也有冷却通道，由于圆形飞轮的转动通过这通道把空气吸入或排出。空气基本上沿轴向排出并在固定在制动端盖外周边上的冷却肋之间流动。这并不能保证获得令人满意的冷却效果，在高热应力的圆形飞轮的情况下更是如此。

本发明的一个目的就是提供一种特别适用于工业缝纫机上用的变速及控制传动装置它可以确保给马达和耦合及制动部件的令人满意的冷却效果。

根据本发明，大量由马达所产生的热量被释放到由固定在定子框架上的冷却肋片之间而来的冷却空气中去，这样就大大降低了外壳上的温度（缝纫女工特别讨厌这里的高温）。由于空气基本上沿着由肋片所确定的冷却通道的外延直线流动，所以只有很弱的空气扰流和很小的合成噪音。由于轴向-径向鼓风机的风扇抽吸区域几乎延伸到耦合面附近，这样就保证了在这重要的区域内获得极好的冷却效果。

而且，本发明提供的风扇具有足够抽吸能力，同时，允许冷却空气进入到高热应力的圆形飞轮的径向风扇中的很大的一部分中去。用 一简单的构造形式就可以获得提供高抽吸能力和高冷却能力的径向通道。

而且，本发明使得从在圆形飞轮上形成的径向通道排出的空气改变方向，与冷却制动端盖外周边的气流合为一股。

制动端盖处的冷却额外地得到了加强。而且本发明使得制动端盖的外侧接受特别强的冷却同时也方便那些经过空气通道被抽吸的可能带有绒毛的一部分热空气先行排出去。而且，由于有了圆形飞轮，本发明还有利于将在制动端盖的冷却空气输送到高热应力制动部件区域附近。而且，本发明还有利于将在耦合线圈处或制动线圈处产生的热量释放到沿这直射通道的冷却空气中去。

而且，本发明进一步降低环绕定子框架的外壳散发的热量。

根据本发明，一个特别适用于工业缝纫机上用的电动变速及控制传动装置包括一个可连续转动的马达，一个有离合面并和马达相连接的飞轮和一个与马达相连接的离合-制动部件。该传动装置还包括一个传动轴。该离合-制动部件包括一个不能转动地连接到传动轴上的离合制动盘。该离合-制动部件还包括一个带有制动面的不能转动的制动支承托架。离合-制动盘可以有选择地与制动支承托架的制动面或与飞轮的离合面摩擦啮合在一起。马达有一个定子框架和一个环绕定子框架的冷却区域确定的外壳体。飞轮构成了一个抽吸冷空气用的风扇。由冷却肋片确定的冷却通道处于定子框架上而风扇是一个具有延伸到靠近离合面的抽吸区域的轴向-径向鼓风机。

为了更好地了解本发明及其发明的目的，请参照下面的说明和附图，本发明的范围将在附后的权利要求书中提出来。

现在请参考附图：

图1表示一个根据本发明的包括一个马达和制动-耦合部件的 传动装置的轴纵向剖面图;

图2表示了图1中的制动-耦合部件的放大图;

图3表示从制动-耦合部件局部图;

图4表示从制动-耦合部件另一局部图;

附图中的传动装置包括一个马达1和一个制动-耦合部件。马达1最好包括一个大体上呈圆筒形的定子框架3，在框架3上有一个定子线圈4一个以通常的方式位于中心部位的分层线圈5。转子7也安装在中心纵轴6的中心位置上。转子与马达轴8相连接。马达轴8在位于端盖9、10上的轴承转动。远离制动-耦合部件2（制动-离合器部件）的端盖10最好与定子框架3浇铸成一体。马达轴在位于轴承孔11里的轴承里转动，这个轴承最好采用滚动轴承装置12，滚动轴承装置12为一个径向-轴向滚珠轴承。滚动轴承12的内环13支承于马达轴8的一个轴环14上。在另一轴向面，滚动轴承12的外环15通过一个预张力螺旋压缩弹簧16支承在限动环17上，限动环最好与端盖10浇铸成一体，这样，一方面可以确保滚动轴承12不在马达轴8上作轴向移动，另一方面，在弹簧16的允许调整范围内调整马达轴8的轴向位置。

端盖9最好与大体上是圆筒形的外壳18浇铸成一体，并由连接螺钉20通过定心销19连接在定子框架3上并处于轴6的中心线位置上。马达轴8最好也通过一个滚动轴承22支承于位于端盖9上的轴承洞孔21中，这滚动轴承为一个径向-轴向滚珠轴承。这里，滚动轴承22的内环23最好停靠在马达轴8的一个轴环24上，而滚动轴承22的外环25最好支承在另一侧，即面对部件2的那一面，它通过一个预张力螺旋压缩弹簧26紧靠于固定在轴承洞孔内的锁定环27上。这个环与在端盖10上的限动环17具有同样的支承 功能。弹簧26的作用是沿轴承向方向上给滚动轴承22的外环25加载的消除此处所产生的噪音。如果滚动轴承的外环不抵靠任何物体，它就会振动并因此而产生噪音。弹簧26的张力必须明显小于弹簧16的张力以避免抵消后者的作用。

一个圆形飞轮29最好以扭力固定方式用一个舌榫连接件30固定在马达轴8的延长轴28上，其上配备有滚动轴承22。圆形飞轮29的毂31的前自由端最好抵靠在滚动轴承22的内环23上，并且最好用一个螺帽33沿轴向紧压在内环23上，螺帽33拧在延长轴28的螺纹杆32同时在轴向上固定在与马达轴8相对应的位置上。包括转子7，与滚动轴承12、22在一起的马达轴8和圆形飞轮的部分可以沿中心纵向轴线6移动而位于移动方向上的弹簧16和26分别施加反向力。

外庙18在远离马达1的那一侧用一个制动端盖34（制动轴承托架）盖住，这块端盖最好用定心轴环35定在外壳18的中心位置上而且与轴线6同轴，最好用螺钉36把制动端盖34紧固在外壳的一个适当的凸缘37上。

与中心纵向轴线6处于同轴位置的传动轴38最好在具有全旋转能力的轴承上转动，一方面在制动端34的轴承孔39中另一方面在与后者相对的圆形飞轮29上的一个轴承孔40中。传动轴38最好在滚动轴承41、42上转动，它们是分别位于轴承孔39、40的径向-轴向滚珠式轴承。一个耦合-制动盘43（离合-制动盘）最好安装在滚动轴承41和42之间的传动轴38上。该耦合-制动盘最好包括一个由有磁力材料制成的外枢环44。最好用螺钉47把一个弹簧垫圈45固定在这个电枢环44的外侧边缘的表面上。弹簧垫圈45最好在枢环44的内边缘的区域中用螺钉47固定 在从传动轴38沿径向方向上突出的一个环形轴环48上。这种用一个薄薄的弹簧垫圈45的固定方法，允许枢环44沿轴线6的方向移动并与该轴同轴。

一个作为耦合面49（离合面）用的环状摩擦垫最好固定在枢环44面向圆形飞轮29的一面上。这是用来与在面对的圆形飞轮29的前侧的环形线形耦合面50（离合面）相配合。枢环44在其外周边上最好有一个环件51，它沿轴向伸向圆形飞轮29。这个环件51最好延伸到圆形飞轮29处而仅仅有一个十分之几毫米的小的轴向间隙a。环状耦合面49（离合面）的外周边基本上抵靠在环件51的内周边上。

制动端盖34包括一个耦合线圈外壳52（离合线圈外壳），这个外壳最好是环绕在枢环44的周围，其间仅仅有一个十分之几毫米的小径向间隙b，并且该外壳最好的径向外侧环形件53包围靠近耦合面50的圆形飞轮29的一个径向周边部分54，其间仅留一条十分之几毫米的径向间隙c。一个环状电-磁耦合线圈51（离合线圈）最好安装在局部固定的制动端盖34上的耦合线圈外壳52内。当激励此耦合线圈55时，一磁路56从耦合线圈外壳52穿过外壳件53，径向间隙c、圆形飞轮29的周边部分54、圆形飞轮29、轴向间隙a、枢环44的环件51、及径向间隙b返回到耦合线圈外壳52而完成闭合。这样，就使得耦合-制动盘43的耦合面49压靠在圆形飞轮29的耦合面50上，随着它的转动从而使马达轴8与传动轴38相耦合在一起。

枢环44最好在背离圆形飞轮29的一侧配备一个作为制动垫57的摩擦垫。这个制动垫最好用粘附或类似的固定方法固定在枢环44上。在制动端盖34上的环形线形制动表面58与摩擦垫配合。 耦合面49最好固定在框架44的一侧，弹簧垫圈45也固定在这一侧，环形制动垫57最好安置于框架44上的一个适当配合的环形凹槽面59中。最好用有磁力材料制造的枢环从凹槽面59处沿径向向内延伸到环形轴环48附近，产生了枢环44的一个环形线形磁传输表面60，此表面60与位于制动面58的径向内侧并与其对齐的制动线圈外壳表面61相对，它们之间最好留下一条宽约十分之几毫米的轴向间隙d。在制动端盖34上最好有一个制动线圈外壳62。制动线圈外壳的前面最好用制动线圈外壳面61盖住。一个环形制动线圈63最好以这样一种方式放置于这个制动线圈外壳62中，即一方面，磁通可沿径向在制动线圈63内传送及沿径向传送于制动线圈63之外但始终是在制动垫57之内。当制动线圈受到激励时，产生一制动磁路64，其中一条磁路64a沿径向伸出制动线圈63，它穿过制动线圈外壳62，制动线圈外壳表面61及磁传输表面60之间（在每一情况中，制动垫57与制动线圈63之间）的轴向间隙d，穿过枢环（此处沿径向指向中心），及穿过制动线圈63的径向内侧的轴向间隙d而返回到制动线圈外壳62、制动磁路64的另一通路640沿径向穿进耦合线圈外壳52，穿过径向间隙b，沿径向穿过枢环44并指向中心，在这里两条通路64a和64b再度会合。

由图3可知，在耦合线圈外壳52上最好有一个轴向-径向下切口，它位于环件51面对制动垫57的区域中。这个切口延伸的深度最好使得环件51沿制动端盖的方向伸进这个下切口大约一毫米左右。这个切口距环件51的最近区域的径向和轴向距离最好大于0.5mm，甚至可大于1mm，这样反可以让径向磁路从耦合线圈外壳52穿过径向间隙b。所以，当耦合线圈55受到激励时，排除了框 架44上的环件51“粘附”到制动端盖34上的可能性。

耦合磁路56最好仅大致沿轴向穿过轴向间隙a这样就可在该区产生适当的耦合力。这个耦合磁路56也可仅仅沿轴向在圆形飞轮29的周边部分54和耦合线圈外壳52的壳件53之间的径向间隙c的区域中穿行，这样就可以施加位移力于由转子7、马达轴8和圆形飞轮29组成的部件上，它就可以抵抗弹簧16和26的弹簧力而沿轴向移动。这是通过额外的凹台来实现的。在耦合线圈外壳52上的一个凹台66最好沿径向向外延伸以使得圆形飞轮29的周边部分54能沿轴向伸进此凹台中大约0.5到1mm。

在圆形飞轮29上最好有另一个凹台67。这限制了圆筒形周边部分54在远离耦合-制动盘43的那一面。外壳件53最好沿轴向伸进这个凹台67中去。周边部分54对耦合-制动盘的最小位移保证了当耦合线圈55受到激励时，力决不沿耦合制动线圈43的方向施加在圆形飞轮29上。而是在圆形飞轮29上施加非常小的反向力。这样就保证了当耦合线圈55受到激励时，圆形飞轮29绝不沿耦合-制动盘43的方向移动。耦合线圈55及制动线圈63最好以这样的方式连接即使得耦合磁路56和制动磁路64b在二者所经过的耦合线圈外壳52的区域中方向相反。这导致了磁通更加迅速地消失而且耦合-制动盘更加迅速地从它在圆形飞轮29的位置移动到在制动支承座34的位置，反之亦然。通过图2可以看出，耦合面49和耦合表面50之间的空气缝隙的宽度最好是大约0.1到0.2mm，即当从制动状态转换到耦合状态及从耦合状态转换到制动状态，在这两种情况下，带有制动垫57和耦合面49的枢环44仅仅需要移动一个非常短的距离。图3表示了在耦合期间制动垫57和制动表面58之间的空气缝隙68的放大图。

支承在制动端盖上的滚动轴承41的内环69最好是支承在面对圆形飞轮29那一面的传动轴38上的一个限动轴环70上。这个滚动轴承41的外环71的朝外的那一面最好倚靠在一个调整螺帽72上，该螺帽拧进在制动端盖34上的轴承洞孔39周围的外螺纹73上。最好用一个定位螺钉74把该调整螺帽72固定在与制动端盖相关的位置上。在从制动-耦合部件2发生位移时，传动轴38的位置是靠调整螺帽72和上述的滚动轴承41的支承座来固定牢靠的。

内环75（支持在圆形飞轮29中的滚动轴承的内环75）面对耦合-制动盘43的那一面最好倚靠在固定在传动轴38上的限动件76，该限动件是由一个锁定环构成的，面向马达1的内环75的面是自由面。

滚动轴承42的外环77的面对耦合-制动盘43的那一面是自由面。外环77的面对马达1的一面最好倚靠在一个固定套筒78上，该套筒安装在轴承洞孔40中。该固定套筒78最好有一个窄缝79，由螺帽33固定的一个安全板81的一个榫子80伸进这个窄缝中去，这样这个固定套筒78靠扭力被固定靠紧在圆形飞轮29上。传动轴38最好有一个连续的孔82，一个调整螺钉83穿过这个孔拧在轴延长部28的螺纹孔84中，可用一个螺丝刀或类似地工具调整这个调整螺钉。用这样的方法调整调整螺钉83就有效地调整了调整螺钉的轴向位置，或确切地说，调整了因连在调整螺钉上面的径向外凸限动环85相对于马达轴因而也是相对于圆形飞轮29的轴向位置。在这个调整螺钉83上的若干个双金属盘中的一个最好支承在这个限动环85上。相对盘的外边（即最靠近耦合-制动盘43的双金属板盘的外边）最好支承在固定套筒78的环形边缘87上。可通过调整调整螺钉把轴延长部28拧进拧出来改变圆形飞轮29相 对于传动轴38的轴向位置。因为压缩弹簧16沿耦合-制动盘43的方向不断推压与圆形飞轮29在一起的马达轴8，带有制动垫57的耦合-制动盘43的静止压力可通过调整在制动端盖34后而区域的调整螺帽72来调整，同时也调整了在耦合面49和耦合表面50之间的空气缝隙68。当耦合线圈55及制动线圈63都没有受到激励时，耦合-制动盘43最好以初始压力抵靠在制动端盖34的制动表面58上，此压力是可调的。如果由于频繁转换的热负荷使得耦合面49和制动垫57膨胀，这也将引起圆形飞轮29相应地升温。这个热度将传导到双金属盘86，并使其弯曲，所以各双金属盘按照它们的排列互相弯曲挤压。这将导致调整螺钉83连同马达轴8及圆形飞轮29反抗弹簧16的张力而向马达1的方向移动。因此而补偿了耦合面及制动垫57受热膨胀而引起的空气缝隙68的减小。因为当连接耦合-制动盘43时为了防止发生重声杂音，空气缝隙的宽度通常应是0.1mm，所以这种补偿是需要的。然而在工作期间必须精确保持住这微小的空气缝隙并且不允许缩小这个缝隙。

如在图1所示的那样，冷却肋片98最好安装在定子框架3上。这些肋片最好分布在定子框架的区域上，并沿径向伸出与轴线6平行延伸。封闭冷却肋片98的一个杯状盖罩99最好是推盖在整个定子框架3上。盖罩99的面板100最好靠在间隔柱101上，间隔柱最好与端盖10浇铸成一体。最好用螺钉102把盖罩99固定在间隔柱101上。盖罩99的面板100最好有一些开口可以让冷却空气从这些开口进去。盖罩99的大体上是圆筒形的罩壳104最好倚靠在冷却肋片98上的凸出部105上，这样就仅仅与盖罩99作点状接触。热的传导方向是从定子框架3通过冷却肋片98到盖罩99，所以仅仅有极少量的热;盖罩99仅有极小的温升。

与冷却肋片98相对应的冷却肋片106最好也安装在外壳18中。它们最好沿径向部分地延伸在端盖9和外壳18之间，所以它们同时支承了端盖。在端盖9的圆形飞轮29之间最好有一个自由空间107，在肋片98和定子框架3或盖罩99的罩壳104之间，或在冷却肋片106，端盖9和外壳18之间形成的冷却通道108与自由空间相连通。

圆形飞轮29在面对马达1的那一面最好有一个抽吸区域109。这个抽吸区域最好是环形空间并与自由空间107相连通，该自由空间环绕着圆形飞轮29的毂31。径向通道最好从这个抽吸区域109向外延伸。这些通道是由轴向-径向延伸的肋片111限定，这些肋片最好与圆形飞轮浇铸成一体。最好用螺钉113把一个环形空气导环112固定在肋片11背离圆形飞轮的那一面上。这个环限定了延伸到马达1的径向通道。用这种方法形成的风扇就是一个轴向-径向鼓风机。

被抽吸通过开口的冷却空气依箭头114所示的方向，通过冷却通道108，通过自由空间107，抽吸区109然后通过径向通道110。正如图1所示的那样，由于抽吸区域109延伸到耦合表面50附近，这样就给耦合表面50这个关键轻区域提供了非常有效有冷却效率。

空气从冷却肋片115之间的径向通道110流出，这些肋片在制动端盖34的外周边和前面。最好用螺钉116把一个环形金属板盖117固定在制动端盖34的前侧的外面，这样在冷却肋片115之间流动的一部分空气依箭头118所示的方向改变了流向沿径向向里流去，并冷却了制动端盖34的前表面。在制动端盖34的制动表面58附近和在耦合线圈55与制动线圈63的径向之间，制动端盖 34最好有一个环形凹槽作为一个旋流腔室，这个凹槽一直延伸到耦合线圈55、制动线圈63和制动表面58附近。空气在这腔室里依箭头118所示的方向旋转，然后通过在调整螺帽72附近的金属板盖117的一个径向内侧位置的出口120排出去。

把从径向通道10中流出的冷却空气的方向重新改变方向成为在冷却肋片115之间滚动并与轴线6平行的气流最好在重新改变方向引导区121中进行，该引导区的外侧由外壳18限定。

虽然已经说明了本发明的最佳实例。但是很明显，对于那些精通本技术领域的人们来说，他们可以不超出本发明的范围做出各种不同变化和改进，因此，其目的在于将所有这样的变化和改进都归于本发明的精神和范围之内

Claims (7)

1、一种特别适用于工业缝纫机用的电动变速及控制的驱动装置，它包括：一个能连续驱动的马达，一个有离合表面并连接到上述马达上的飞轮，一个连接到上述马达轴上的离合--制动部件，一个传动轴，上述离合--制动部件包括一个离合--制动盘，这个盘不可旋转地连接到上述的传动轴上，上述离合--制动部件还包括具有一个制动表面的制动支承托架，上述离合--制动盘能够可选择地与上述制动支承托架的上述制动表面或与上述飞轮的上述离合表面作摩擦啮合，上述马达有一个定子框架和由围绕上述定子框架的冷却区域所限定的外壳，上述飞轮形成了一个抽吸冷却空气的风扇，其特征在于在上述定子框架(3)上的冷却肋片(106)限定了冷却通道(108)，上述风扇是一种轴向--径向型的鼓风机，鼓风机有一个延伸靠近上述离合表面(50)的抽吸区(109)。所述抽吸区(109)在上述飞轮(29)上包括有一圆环凹槽和一个从上述凹槽引出的径向通道(110)，该驱动装置还包括位于上述飞轮(29)上的肋片(111)和安装在飞轮(29)上的一个空气导流环(112)，上述的径向通道(110)就是由上述飞轮上的肋片(111)和上述空气导流环(112)所确定的。

2、如权利要求1所述的装置，其特征是包括沿冷空气流动方向，位于所述飞轮（29）的径向通道（110）后方的再导向构件（121），所述制动支承托架（34）的外表面上有冷却肋片（115），肋片（115）与再导向构件（121）相接。

3、如权利要求2所述的装置，其特征是所述制动支承托架（34）包括一有冷空气流过的前侧面，所述的制动支承托架（34）上的冷却肋片（115）延伸到该制动支承托架（34）的前侧面。

4、如权利要求3所述的装置，其特征是延伸到制动支承托架（34）前侧面的冷却肋片（115）至少有一部分由一金属外壳（117）覆盖。

5、如权利要求4所述的装置，其特征是制动支承托架（34）的前侧面上有一凹槽（119），该凹槽靠近制动面（58）。

6、如权利要求5所述的装置，其特征是凹槽（119）位于制动支承托架（34）上的离合线圈（55）和制动线圈（63）之间的区域中。

7、如权利要求1所述的装置，其特征是位于定子框架（3）中的冷却肋片（98）只有一小部分顶靠在外壳（104）上。

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