CN102969867A - 一种可自动变速的磁力调速器及其调速方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械工程传动技术领域，特指一种可自动变速的磁力调速器，主要用于炼油、化工、煤炭、发电等行业的电机与负载之间的动力传递以及其他装置。本发明的磁力调速器由主动盘总成、从动盘总成和自动调速装置总成组成；主动盘总成①由主动盘基体I、主动盘基体
Figure DEST_PATH_IMAGE002
和永磁体组成，从动盘总成由从动盘基体I、从动盘基体
Figure 512753DEST_PATH_IMAGE002
和铜块组成，自动调速装置总成沿轴线呈对称分布，主要包括微型电机、单头螺纹丝杠和调速控制器，利用调速控制器控制微型电机转动，通过齿轮传动和螺纹传动，使得从动盘基体I和从动盘基体
Figure 429893DEST_PATH_IMAGE002
分别沿轴向作相向或相背移动，从而改变从动盘与主动盘之间的气隙厚度，通过磁场耦合实现无级自动变速的目的，进一步扩展了磁力调速器的应用范围。

Description

一种可自动变速的磁力调速器及其调速方法
技术领域
本发明涉及机械工程传动技术领域，特指一种可自动变速的磁力调速器，主要用于炼油、化工、煤炭、发电等行业的电机与负载之间的动力传递系统中。
背景技术
随着磁力机械的发展，异步磁力调速器在炼油、化工等行业中的应用越来越广，异步磁力调速器作为磁力机械的一种结构，相对于传统的机械式联轴器，在传动过程中，不存在机械接触、摩擦和磨损，实现了无接触转矩传递，减少了传动部件的机械损耗，因而，在一些大转矩振动领域，磁力调速器已逐步取代机械式联轴器来传递转矩和动力；然而，一方面，普通的异步磁力调速器不能自动调节输入装置与输出装置之间的间隙，所以在工作过程中无过载保护功能，从而不能解决电机负载启动时电机发热乃至失效的问题；另一方面，普通的异步磁力调速器只能依靠永磁体磁场旋转来产生力矩传递运动，因此在电机启动时永磁体的旋转磁场转速逐步提升，磁力调速器转矩小，启动较慢，无法实现变速功能和低速大转矩下的启动；因此，如何实现异步磁力调速器的自动变速和电机的软启动，有效地解决电机负载启动时电机发热和失效问题，提高磁力调速器的传动性能，满足对负载转速有特定要求的特殊工况，是拓展磁力调速器应用范围的关键课题之一。
在专利200910263064.X中，公开了一种可调式磁感应联轴器，包括：驱动盘总成、从动盘总成和调速机构，改变从动盘的轴向运动，使主、从动盘之间的气隙厚度发生改变，以此改变输出转矩的大小，但是此种磁力联轴器通过手动调节操作不太方便，调节精度不高，误差大，传动性能也不高；在专利201010228656.0中，公开了一种远程自动控制可调速式盘式磁力联轴器，包括：驱动盘总成、从动盘总成和调速装置总成，也是通过调速装置使主、从动盘之间的气隙厚度发生改变，以此改变输出转矩的大小，虽然此种磁力联轴器可以实现自动调节气隙长度，但对于微型电机的电源供给结构没有具体说明。
本发明的磁力调速器为一种可自动变速的磁力调速器，利用调速控制器控制微型电机转动，通过齿轮传动和螺纹传动，使得从动盘基体沿轴向作相向或相背移动，从而改变从动盘与主动盘之间的气隙厚度，通过磁场耦合实现无级自动变速的目的。 
发明内容
本发明提供了一种可自动变速的磁力调速器，其总体结构由主动盘总成、从动盘总成和自动调速装置总成组成，主动盘总成由主动盘基体I、主动盘基体                                                
Figure 2012104343247100002DEST_PATH_IMAGE001
和永磁体组成；从动盘总成由从动盘基体I、从动盘基体
Figure 405299DEST_PATH_IMAGE001
和铜块组成；主动盘基体I装在主动轴上，左端通过螺钉与套筒
Figure 373255DEST_PATH_IMAGE002
固定在一起，主动盘基体通过螺栓与主动盘基体I连接，永磁体按N极、S极偶数相间紧密内嵌在主动盘基体表面的槽内；从动盘基体I装在从动轴上，左端通过挡板进行轴向固定，从动盘基体装在从动轴上，右端通过螺钉与套筒固定在一起，其特征在于：自动调速装置包括微型电机、单头螺纹丝杠和调速控制器，沿主动轴或从动轴轴线呈对称分布，微型电机装在从动轴的槽中，微型电机端部的小锥齿轮与单头螺纹丝杠端部的大锥齿轮啮合，单头螺纹丝杠与从动盘基体通过螺纹副连接，微型电机的电源引线与导电滑轮I连接，导电滑轮I与导电环中的导电滑轮滚动接触，导电环的正负极接线柱连接调速控制器，调速控制器与外部电源相连接；调速控制器精确控制微型电机的转动位移，微型电机端部的小锥齿轮转动带动大锥齿轮转动从而使得两边的单头螺纹丝杠转动，单头螺纹丝杠绕自身轴线旋转时，通过螺纹传动使得从动盘基体I和从动盘基体
Figure 643831DEST_PATH_IMAGE001
将分别沿轴向作相向或相背移动，从而改变从动盘与主动盘之间的气隙厚度，通过磁场耦合实现不同转速、转矩的输出。
利用导电滑轮I与导电环中导电滑轮
Figure 893547DEST_PATH_IMAGE001
的滚动接触为微型电机供电，导电环的正负极接线柱连接调速控制器，调速控制器与外部电源相连接，当调速控制器发出正转信号时，微型电机接收到正转脉冲信号后顺时针转动，微型电机端部的小锥齿轮与大锥齿轮啮合，左边的大锥齿轮使得单头螺纹丝杠绕自身轴线逆时针转动，右边的大锥齿轮使得单头螺纹丝杠绕自身轴线顺时针转动，单头右旋螺纹丝杠与从动盘基体通过螺纹传动使得从动盘基体I和从动盘基体
Figure 878820DEST_PATH_IMAGE001
将分别沿轴向作相背移动，从动盘与主动盘之间的气隙厚度变小，磁耦合力增大，输出的转矩变大；当调速控制器发出反转信号时，微型电机接收到反转脉冲信号后逆时针转动，微型电机端部的小锥齿轮与大锥齿轮啮合，左边的大锥齿轮使得单头螺纹丝杠绕自身轴线顺时针转动，右边的大锥齿轮使得单头螺纹丝杠绕自身轴线逆时针转动，单头右旋螺纹丝杠与从动盘基体通过螺纹传动使得从动盘基体I和从动盘基体
Figure 624797DEST_PATH_IMAGE001
分别沿轴向作相向移动，从动盘与主动盘之间的气隙厚度变大，磁耦合力减小，输出的转矩变小。
所述的永磁体按N极、S极偶数相间紧密内嵌在主动盘基体I和主动盘基体
Figure 695521DEST_PATH_IMAGE001
的槽内，永磁体采用钕铁硼材料，通过轴向多极充磁或Halbach轴向充磁形成，N极和S极既可以单块磁体为一极，也可以多块同极性、同尺寸的环形磁体为一极。
所述的主动盘总成和从动盘总成组成的传动机构，它有二种可供实施的结构，其一为异步感应式磁力调速器，其铜块嵌入在从动盘基体的槽内，形成鼠笼式结构；其二为异步涡流式磁力调速器，其从动盘总成由实心圆盘和铜盘组成，铜盘浇铸在实心圆盘上形成双层盘式结构。
本发明的优点：
（1）利用调速控制器控制微型电机转动，同时通过齿轮传动和螺纹传动，可以精确地调节从动盘基体沿轴向作相向或相背移动的距离，从而改变从动盘与主动盘之间的气隙厚度，实现了调速器自身无级变速的目的。
（2）微型电机的电源供给采用滑轮相互滚动接触导电，减少了摩擦磨损，提高了磁力调速器性能的稳定性和持久性。
（3）永磁体内嵌在主动盘基体的槽内，使得主动盘总成与从动盘总成实现非接触传动，通过气隙磁场相互作用实现了转矩的传递，过载保护性能和起动性能好，避免了振动的干扰，减小了传动部件的损耗，提高了调速器传动的效率。
附图说明
图1为实施例1的异步感应式磁力调速器结构图；
图2为异步感应式磁力调速器主动盘的剖面视图；
图3为异步感应式磁力调速器从动盘的剖面视图；
图4为自动调速示意图；
图5导电装置结构示意图；
图6为实施例2的异步涡流式磁力调速器结构图；
图7异步涡流式磁力调速器从动盘的剖面视图；
图中，1-主动轴，2-套筒
Figure 748928DEST_PATH_IMAGE002
，3-主动盘基体，4-永磁体，5-铜块，6-从动盘基体
Figure 7051DEST_PATH_IMAGE002
，7-大锥齿轮，8-小锥齿轮，9-微型电机，10-单头螺纹丝杠，11-套筒
Figure 299492DEST_PATH_IMAGE001
，12-调速控制器，13-导电滑轮
Figure 94273DEST_PATH_IMAGE002
，14-绝缘体，15-从动轴，16-导电滑轮
Figure 788559DEST_PATH_IMAGE001
，17-导电环，18-从动盘基体
Figure 377803DEST_PATH_IMAGE001
，19-主动盘基体
Figure 423120DEST_PATH_IMAGE001
，20-螺纹副，21-铜盘，22-实心圆盘，①-主动盘总成，②-从动盘总成，
Figure 2012104343247100002DEST_PATH_IMAGE003
-自动调速装置总成。
具体实施方式
下面结合图1对本发明的实施例1的异步感应式磁力调速器进行详细说明。
本发明的一种可自动变速的磁力调速器，其总体结构由主动盘总成①、从动盘总成
Figure 254547DEST_PATH_IMAGE004
和自动调速装置总成
Figure 803340DEST_PATH_IMAGE003
组成，主动盘总成①由主动盘基体I（3）、主动盘基体
Figure 891382DEST_PATH_IMAGE001
（19）和永磁体4组成；从动盘总成
Figure 96098DEST_PATH_IMAGE004
由从动盘基体I（6）、从动盘基体
Figure 294999DEST_PATH_IMAGE001
（18）和铜块5组成；主动盘基体I（3）装在主动轴1上，左端通过螺钉与套筒（2）固定在一起，主动盘基体
Figure 894924DEST_PATH_IMAGE001
（19）通过螺栓与主动盘基体I（3）连接。永磁体4按N极、S极偶数相间紧密内嵌在主动盘基体表面的槽内；从动盘基体I（6）装在从动轴15上，左端通过挡板进行轴向固定，从动盘基体
Figure 649254DEST_PATH_IMAGE001
（18）装在从动轴15上，右端通过螺钉与套筒
Figure 323949DEST_PATH_IMAGE001
（11）固定在一起。其特征在于： 自动调速装置总成
Figure 847334DEST_PATH_IMAGE003
沿轴线呈对称分布，包括微型电机9、单头螺纹丝杠10和调速控制器12，微型电机9装在从动轴15的槽中，微型电机9端部的小锥齿轮8与单头螺纹丝杠10端部的大锥齿轮7啮合，单头螺纹丝杠10与从动盘基体通过螺纹副连接，微型电机9的电源引线与导电滑轮I（13）连接，导电滑轮I（13）与导电环17中的导电滑轮（16）滚动接触，导电环17的正负极接线柱连接调速控制器12，调速控制器12与外部电源相连接；调速控制器12精确控制微型电机9的转动位移，微型电机9端部的小锥齿轮8转动带动两边的单头螺纹丝杠10转动，单头螺纹丝杠10绕自身轴线旋转时，通过螺纹传动使得从动盘基体I（6）和从动盘基体（18）将分别沿轴向作相向或相背移动，从而改变从动盘与主动盘之间的气隙厚度，通过磁场耦合实现不同转速、转矩的输出。
永磁体4按N极、S极偶数相间紧密内嵌在主动盘基体I（3）和主动盘基体
Figure 230145DEST_PATH_IMAGE001
（19）的槽内，永磁体4采用钕铁硼材料，通过轴向多极充磁或Halbach轴向充磁形成，N极和S极既可以单块磁体为一极，也可以多块同极性、同尺寸的环形磁体为一极。
自动变速原理：利用导电滑轮I（13）与导电环17中导电滑轮
Figure 873616DEST_PATH_IMAGE001
（16）的滚动接触为微型电机9供电，导电环17的正负极接线柱连接调速控制器12，调速控制器12与外部电源相连接，当调速控制器12发出正转信号时，微型电机9接收到正转脉冲信号后顺时针转动，微型电机9端部的小锥齿轮8与大锥齿轮7啮合，左边的大锥齿轮7使得单头螺纹丝杠10绕自身轴线逆时针转动，右边的大锥齿轮7使得单头螺纹丝杠10绕自身轴线顺时针转动，单头右旋螺纹丝杠10与从动盘基体通过螺纹传动使得从动盘基体I（6）和从动盘基体（18）将分别沿轴向作相背移动，从动盘与主动盘之间的气隙厚度变小，磁耦合力增大，输出的转矩变大；当调速控制器12发出反转信号时，微型电机9接收到反转脉冲信号后逆时针转动，微型电机9端部的小锥齿轮8与大锥齿轮7啮合，左边的大锥齿轮7使得单头螺纹丝杠10绕自身轴线顺时针转动，右边的大锥齿轮7使得单头螺纹丝杠10绕自身轴线逆时针转动，单头右旋螺纹丝杠11与从动盘基体通过螺纹传动使得从动盘基体I（6）和从动盘基体
Figure 875387DEST_PATH_IMAGE001
（18）分别沿轴向作相向移动，从动盘与主动盘之间的气隙厚度变大，磁耦合力减小，输出的转矩变小。
实施例2的工作原理：在实施例1的基础上，将从动盘总成②中的铜块5换成浇铸在轭铁上的铜盘21，其工作原理与实施例1相同。

Claims (2)

1.一种可自动变速的磁力调速器，其总体结构由主动盘总成、从动盘总成和自动调速装置总成组成，主动盘总成由主动盘基体I、主动盘基体                                               和永磁体组成；从动盘总成由从动盘基体I、从动盘基体
Figure 799603DEST_PATH_IMAGE002
和铜块组成；主动盘基体I装在主动轴上，左端通过螺钉与套筒
Figure 551658DEST_PATH_IMAGE004
固定在一起，主动盘基体
Figure 374121DEST_PATH_IMAGE002
通过螺栓与主动盘基体I连接，永磁体按N极、S极偶数相间紧密内嵌在主动盘基体表面的槽内；从动盘基体I装在从动轴上，左端通过挡板进行轴向固定，从动盘基体
Figure 77372DEST_PATH_IMAGE002
装在从动轴上，右端通过螺钉与套筒固定在一起，其特征在于：自动调速装置包括微型电机、单头螺纹丝杠和调速控制器，沿主动轴或从动轴轴线呈对称分布，微型电机装在从动轴的槽中，微型电机端部的小锥齿轮与单头螺纹丝杠端部的大锥齿轮啮合，单头螺纹丝杠与从动盘基体通过螺纹副连接，微型电机的电源引线与导电滑轮I连接，导电滑轮I与导电环中的导电滑轮滚动接触，利用导电滑轮I与导电环中导电滑轮
Figure 876198DEST_PATH_IMAGE002
的滚动接触为微型电机供电，导电环的正负极接线柱连接调速控制器，调速控制器与外部电源相连接；调速控制器精确控制微型电机的转动位移，微型电机端部的小锥齿轮转动带动大锥齿轮转动从而使得两边的单头螺纹丝杠转动，单头螺纹丝杠绕自身轴线旋转时，通过螺纹传动使得从动盘基体I和从动盘基体
Figure 630527DEST_PATH_IMAGE002
将分别沿轴向作相向或相背移动，从而改变从动盘与主动盘之间的气隙厚度，通过磁场耦合实现不同转速、转矩的输出。
2.如权利要求1所述的一种可自动变速的磁力调速器的调速方法，其特征在于：利用导电滑轮I与导电环中导电滑轮
Figure 367539DEST_PATH_IMAGE002
的滚动接触为微型电机供电，导电环的正负极接线柱连接调速控制器，调速控制器与外部电源相连接，当调速控制器发出正转信号时，微型电机接收到正转脉冲信号后顺时针转动，微型电机端部的小锥齿轮与大锥齿轮啮合，左边的大锥齿轮使得单头螺纹丝杠绕自身轴线逆时针转动，右边的大锥齿轮使得单头螺纹丝杠绕自身轴线顺时针转动，单头右旋螺纹丝杠与从动盘基体通过螺纹传动使得从动盘基体I和从动盘基体
Figure 828607DEST_PATH_IMAGE002
将分别沿轴向作相背移动，从动盘与主动盘之间的气隙厚度变小，磁耦合力增大，输出的转矩变大；当调速控制器发出反转信号时，微型电机接收到反转脉冲信号后逆时针转动，微型电机端部的小锥齿轮与大锥齿轮啮合，左边的大锥齿轮使得单头螺纹丝杠绕自身轴线顺时针转动，右边的大锥齿轮使得单头螺纹丝杠绕自身轴线逆时针转动，单头右旋螺纹丝杠与从动盘基体通过螺纹传动使得从动盘基体I和从动盘基体分别沿轴向作相向移动，从动盘与主动盘之间的气隙厚度变大，磁耦合力减小，输出的转矩变小。
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