CN103107673B - 周期往复式磁涡流联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种周期往复式磁涡流联轴器，包括与第一电机连接的输入轴、与负载连接的输出轴，所述输入轴上固定套装有左导体盘，所述磁涡流联轴器还包括与左导体盘平行布置的右导体盘，右导体盘与左导体盘同步转动，所述左导体盘和右导体盘之间设置有左磁盘和右磁盘，左磁盘和右磁盘之间布置有与输出轴固定连接的中间盘，左磁盘、中间盘、右磁盘与左导体盘平行布置，所述左磁盘、中间盘、右磁盘同步转动，所述磁涡流联轴器还包括气隙间距调节机构。本发明优点：适用于连接需要周期性间歇工作的负载，处于工作间隙时，联轴器自己使负载与电机端断开，不需人工频繁关掉和启动电机，节省能量与人力。

Description

周期往复式磁涡流联轴器

技术领域

本发明涉及一种磁涡流联轴器。

背景技术

在现实生活中，使用联轴器联结的传动轴传动系统应用非常广泛，几乎工业场合及生活中涉及到电机动力传动的领域，都会使用到联轴器的传动轴传动技术。目前机械领域中使用的联轴器多为机械式联轴器和液力式联轴器。机械式联轴器是刚性联结，机械力传递转矩，在安装过程中，由于存在轴向偏移误差，会增加支撑原件的载荷，而径向偏移误差将产生突变载荷而引起设备的高频振动，另外，刚性联结在启动瞬间还会产生冲击性载荷。液力耦合器调速属于低效调速方式，调速范围有限，高速丢转约5％-10％，低速转差损耗大，最高可达额定功率的30％以上，精度低、线性度差、响应慢，启动电流大，装置大，不适合改造，而且，容易漏液、维护复杂、费用大，不能满足提高装置整体自动化水平的需要。

磁力耦合联轴器应用磁力耦合传动技术，也称磁涡流联轴器，相比较传动的联轴器，具有以下的优点：①节能效果：25％～66％；②维护工作量小，几乎是免维护产品，维护费用极低；③允许有较大的安装对中误差(最大可为5mm)，大大简化了安装调试过程；④具有过载保护功能，从而提高了整个系统的可靠性，完全消除了系统因过载而导致的损坏；⑤提高了电机的启动能力，减少冲击和振动，协调多机驱动的负荷分配；⑥调速型可在电机转速基本不变的情况下实现输出转速的无级；⑦使用寿命长，设计寿命为30年，并可延长系统中零部件的使用寿命；⑧易于实现遥控和自动控制，过程控制精确高；⑨结构简单，适应各种恶劣环境，对环境友好，不产生污染物，不产生谐波，体积小，安装方便。

针对周期性间歇工作的负载(所谓周期性间隙工作的负载，是指像磕头机这种，它在每一个工作周期的一段时间内需要给其提供动力以工作，而另一段时间内无需给其提供动力，需要断开动力供应以节省能量)，目前市场上技术成熟的联轴器技术，不管是传统的刚性联轴器，还是现有的磁涡流联轴器，由于受产品本身结构和技术方案的局限，产品本身技术性能仍有很多不足需要改进，主要有：①为了断开动力供应，传统的刚性联轴器需要频繁的关掉与启动电机，容易造成人力的浪费与电机的损坏，②为了进行周期性气隙调节，普通的磁涡流联轴器由于气隙调节机构的滑槽不是封闭的，当气隙调节机构的滑块走到滑槽的末端时，需要每个工作周期人工控制气隙驱动机构的电机进行反向转动，需要耗费很大人力，此外，在该技术方案下，可能还需要检测凸轮的位置传感器，以确认凸轮是否到达了滑槽末端。这些技术缺点和不足导致了目前的联轴器难以适用于像磕头机这种周期性间歇工作的负载。

发明内容

为了解决现有的磁涡流联轴器存在的上述问题，本发明提供一种自带有气隙间距调节机构、结构简单、性能稳定可靠、可以方便实现工况过程中输出轴的增减速要求、调速精度高的周期往复式磁涡流联轴器，

本发明采用以下的技术方案：

周期往复式磁涡流联轴器，包括与第一电机连接的输入轴、与负载连接的输出轴，所述输入轴上固定套装有左导体盘，所述磁涡流联轴器还包括与左导体盘平行布置的右导体盘，右导体盘通过连接件与左导体盘同步转动，所述左导体盘和右导体盘之间设置有左磁盘和右磁盘，左磁盘和右磁盘之间布置有与输出轴固定连接的中间盘，左磁盘、中间盘、右磁盘与左导体盘平行布置，所述左磁盘、中间盘、右磁盘同步转动，所述磁涡流联轴器还包括可调节左导体盘与左磁盘之间气隙间距、以及右导体盘与右磁盘之间气隙间距的气隙间距调节机构；

所述气隙间距调节机构包括第二电机、由第二电机带动旋转的外套筒、位于外套筒内的内套筒，所述外套筒通过传递推力的第一轴承连接右磁盘，内套筒通过第二轴承可转动的套装在输出轴上，内套筒上设置有斜向滑槽，该斜向滑槽为首尾闭合的一周，外套筒上设置有与斜向滑槽配合的第一滑块，所述气隙间距调节机构还包括限制内套筒移动的限位件，所述左磁盘和右磁盘之间设置有可使左磁盘和右磁盘同步开合的第一传动机构。优选的，所述第一轴承为双列圆锥滚子轴承，该双列圆锥滚子轴承可传递推力、不可传递转动，因此，在外套筒旋转前进(旋转运动和轴向移动的复合运动)时，外套筒可拉动右磁盘轴向移动、不会带动右磁盘转动(外套筒和右磁盘之间由于双列圆锥滚子轴承的存在，二者之间不传递转矩)。所述第二轴承为圆柱滚子轴承，该圆柱滚子轴承不传递推力也不传递转动。

进一步，所述第一传动机构包括垂直固定在中间盘外缘的滑杆、可滑动的套装在滑杆上的第二滑块，所述第二滑块的左侧铰接左连杆，第二滑块的右侧铰接右连杆，所述左连杆与左磁盘铰接，右连杆与右磁盘铰接。

优选的，所述第二电机通过第二传动机构连接外套筒，所述外套筒包括固定套装在第二电机的输出轴上的主动齿轮、与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述外套筒上布置有与从动齿轮转动啮合的齿。

进一步，所述左磁盘与右磁盘之间设置有防止左磁盘和右磁盘的磁场相互干扰的隔磁件。

进一步，所述左导体盘远离左磁盘的一侧设置有散热器，所述右导体盘远离右磁盘的一侧设置有散热器。

进一步，所述左磁盘、中间盘、右磁盘之间通过连接杆连接，连接杆带动左磁盘、中间盘、右磁盘同步转动。

优选的，所述左磁盘与右磁盘之间设置有三组所述的第一传动机构，三组第一传动机构沿周向等间隔布置。

优选的，所述斜向滑槽为椭圆。

本发明的技术构思在于：磁涡流联轴器的输入轴(高速端)连接第一电机的输出轴，磁涡流联轴器的输出轴(低速端)连接负载。在第一电机启动后，通过气隙间距调节机构调节左磁盘与左导体盘之间气隙间距、以及右磁盘与右导体盘之间的气隙间距，进而可以调整该联轴器的传递功率，进而调整输出轴转速。

所述斜向滑槽为首尾闭合的一周。这样，第一滑块绕斜向滑槽运行一周后由回到原来的起点，第一滑块的行程为周期往复式，因此，外套筒带动左、右磁盘周期往复运动。当左、右磁盘的距离小于一定值后，左、右导体盘不能带动左、右磁盘转动，负载不工作，当左、右磁盘的距离大于一定值后，左、右导体盘能带动左、右磁盘转动，左、右磁盘开始工作，因此，适用于周期性间歇工作的负载。斜向滑槽的倾斜角度由周期性负载的周期时间决定。

气隙间距调节机构的传动过程为：第二电机通过第二传动机构带动外套筒旋转，外套筒上的第一滑块在内套筒的斜向滑槽上滑动，由于内套筒被限位件限制无法轴向移动，因此外套筒做旋转运动以及轴向移动的复合运动，外套筒与右磁盘之间通过双列滚子轴承连接，该双列滚子轴承只传递推力不传递转动，因此在外套筒旋转前进时，外套筒可拉动右磁盘轴向移动、不会带动右磁盘转动(外套筒和右磁盘之间由于双列圆锥滚子轴承的存在，二者之间不传递转矩)。右磁盘通过右连杆带动第二滑块在滑杆上移动，第二滑块又通过左连杆带动左磁盘朝与右磁盘相对的方向移动。当左磁盘与右磁盘向外运动时，左磁盘与左导体盘之间的气隙间距减小，右磁盘与右导体盘之间的气隙间距减小，左导体盘对左磁盘的传递转矩增大，右导体盘对右磁盘的传递转矩增大，左、右磁盘转速提高，输出轴转速提高；当左磁盘与右磁盘向内运动时，左磁盘与左导体盘之间的气隙间距增大，右磁盘与右导体盘之间的气隙间距增大，左导体盘对左磁盘的传递转矩减小，右导体盘对右磁盘的传递转矩减小，左、右磁盘转速降低，输出轴转速降低。这样，由左磁盘与左导体盘之间的气隙间距、以及右磁盘与右导体盘之间的气隙间距，就可以调整输入轴与输出轴之间的转速差。

本发明的有益效果在于：(1)自带有气隙间距调节机构，结构简单，性能稳定可靠，可以方便实现工况过程中输出轴的增减速要求，调速精度高；(2)适用于连接需要周期性间歇工作的负载，处于工作间隙时，联轴器自己使负载与电机端断开，不需人工频繁关掉和启动电机，节省能量与人力。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例通过第一传动机构控制左、右磁盘移动的示意图。

图3是本发明实施例所述笼式结构的示意图。

图4是本发明实施例所述左磁盘的左视图。

图5是本发明实施例所述斜向滑槽的原理图。

附图标号：1-输入轴；2-输出轴；31-左导体盘；32-右导体盘；33-连接件；34-左磁盘；35-右磁盘；36-中间盘；37-连接杆；38-永磁体；39-散热器；41-内套筒；42-外套筒；43-第一轴承；44-第二轴承；45-第二电机；46-主动齿轮；47-从动齿轮；49-推力套筒；51-滑杆；52-第二滑块；53-左连杆；54-右连杆；61-前半圈；62-后半圈；63-零线；64-工作线；65-第一滑块；66-斜向滑槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1-5：周期往复式磁涡流联轴器，包括与第一电机连接的输入轴1、与负载连接的输出轴2，所述输入轴1上固定套装有左导体盘31，所述磁涡流联轴器还包括与左导体盘31平行布置的右导体盘32，右导体盘32通过连接件33与左导体盘31同步转动，本实施例中，该连接件33为多根钢板，左导体盘31、钢板、右导体盘32之间构成笼式结构，所述左导体盘31和右导体盘32之间设置有左磁盘34和右磁盘35，左磁盘34和右磁盘35之间布置有与输出轴2固定连接的中间盘36，左磁盘34、中间盘36、右磁盘35与左导体盘31平行布置，所述左磁盘34、中间盘36、右磁盘35同步转动，所述磁涡流联轴器还包括可调节左导体盘31与左磁盘34之间气隙间距、以及右导体盘32与右磁盘35之间气隙间距的气隙间距调节机构。

所述气隙间距调节机构包括第二电机45、由第二电机45带动旋转的外套筒42、位于外套筒42内的内套筒41，所述外套筒42通过传递推力的第一轴承43连接推力套筒49，推力套筒49与右磁盘35固定连接，内套筒41通过第二轴承44可转动的套装在输出轴2上，内套筒41上设置有斜向滑槽66，该斜向滑槽为首尾闭合的一周，外套筒42上设置有与斜向滑槽66配合的第一滑块65，所述气隙间距调节机构还包括限制内套筒41移动的限位件，本实施例中该限位件为卡环。所述左磁盘34和右磁盘35之间设置有可使左磁盘34和右磁盘35同步开合的第一传动机构。本实施例中，所述第一轴承43为双列圆锥滚子轴承，该双列圆锥滚子轴承可传递推力、不传递转动，因此，在外套筒42旋转前进(旋转运动以及轴向移动的复合运动)时，外套筒42可拉动右磁盘35轴向移动、不会带动右磁盘35转动(外套筒和右磁盘之间由于双列圆锥滚子轴承的存在，二者之间不传递转矩)。所述第二轴承44为圆柱滚子轴承，该圆柱滚子轴承不传递推力也不传递转动。

所述第一传动机构包括垂直固定在中间盘36外缘的滑杆51、可滑动的套装在滑杆51上的第二滑块52，所述第二滑块52的左侧铰接左连杆53，第二滑块52的右侧铰接右连杆54，所述左连杆53与左磁盘34铰接，右连杆54与右磁盘35铰接。所述左磁盘34与右磁盘35之间设置有三组所述的第一传动机构，三组第一传动机构沿周向等间隔布置。

所述第二电机45通过第二传动机构连接外套筒42，所述外套筒42包括固定套装在第二电机45的输出轴上的主动齿轮46、与主动齿轮46啮合的从动齿轮47，所述外套筒42上布置有与从动齿轮47转动啮合的齿。

所述左磁盘34、中间盘36、右磁盘35之间通过连接杆37连接，连接杆37带动左磁盘34、中间盘36、右磁盘35同步转动。本实施例中，所述连接杆37有三根，三根连接杆37沿周向等间隔布置，连接杆37与左磁盘34、中间盘36、右磁盘35垂直布置。

本实施例中，所述左磁盘34和右磁盘35包括金属盘，金属盘的一侧环布有永磁体38。左磁盘34与右磁盘35之间设置有防止左磁盘和右磁盘的磁场相互干扰的隔磁件，本实施例中，该隔磁件为隔磁铜板。

所述左导体盘31远离左磁盘34的一侧设置有散热器，所述右导体盘32远离右磁盘35的一侧设置有散热器39，该散热器为机械式散热器，散热器环设在左导体盘31和右导体盘32上。由于左磁盘34在左导体盘31上产生电涡流，右磁盘35在右导体盘32上产生电涡流，通过散热器39可以降低电涡流导致的高温，降低发热量。

斜向滑槽66为首尾闭合的一周，本实施例中，该斜向滑槽为椭圆。这样，第一滑块65绕斜向滑槽66运行一周后由回到原来的起点，第一滑块65的行程为周期往复式，因此，外套筒带动左、右磁盘周期往复运动，适用于周期性间歇工作的负载，如磕头机。斜向滑槽66的倾斜角度由周期性负载的周期时间决定。

图5为本实施例中斜向滑槽66的原理图，当第一滑块65处于斜向滑槽的前半圈61的时候，左、右磁盘朝中间移动，左导体盘31与左磁盘34间距拉大，右导体盘32与右磁盘35间距拉大，左、右磁盘的转矩减小，特别是当处于零线63上的位置时，距离太大，左、右磁盘的转矩为零，输出轴2转矩为零，这个时候负载不转动，节省能量，零线63以上为休息时间。当处于斜向滑槽的后半圈62的时候，左、右磁盘朝外移动，左导体盘31和左磁盘34间距变小，右导体盘32和右磁盘35间距变小，左、右磁盘的转矩变大，在工作线64以下时，达到负载的额定转矩，工作线64以下为工作时间。零线63和工作线64之间为过渡阶段。因此，适用于连接需要周期性间歇工作的负载，处于工作间隙时，联轴器自己使负载与电机端断开，不需人工频繁关掉和启动电机，节省能量与人力。

本实施例的工作原理为：磁涡流联轴器的输入轴1(高速端)连接第一电机的输出轴，磁涡流联轴器的输出轴2(低速端)连接负载。在第一电机启动后，通过气隙间距调节机构调节左磁盘34与左导体盘31之间气隙间距、以及右磁盘35与右导体盘32之间的气隙间距，进而可以调整该联轴器的传递功率，进而调整输出轴2的转速。具体如下：

启动第一电机，磁涡流联轴器的输入轴1与第一电机同速转动，输入轴1带动左导体盘31和右导体盘32同步转动；左导体盘31通过电涡流带动左磁盘34转动，右导体盘32通过电涡流带动右磁盘35转动，当左磁盘34与左导体盘31距离、右磁盘35与右导体盘32距离较远时，左磁盘34发出的磁感线在左导体盘31上产生的电涡流小，右磁盘35发出的磁感线在右导体盘32上产生的电涡流小，从而左导体盘31对左磁盘34的传递转矩小，右导体盘32对右磁盘35的传递转矩小，导致左磁盘34、右磁盘35转速较低。由于左、右磁盘与中间盘36同步转动，中间盘36又与输出轴2固定连接，左、右磁盘转速减小就相当于输出轴2转速减小。反之，当左磁盘34与左导体盘31之间的距离、右磁盘35与右导体盘32之间的距离减小后，左导体盘31对左磁盘34的传递转矩提高，右导体盘32对右磁盘35的传递转矩提高，左、右磁盘转速提高，输出轴2转速提高。

气隙间距调节机构的传动过程为：第二电机45通过第二传动机构带动外套筒42旋转，外套筒42上的第一滑块在内套筒41的斜向滑槽66上滑动，且内套筒41被限位件限制无法轴向移动，因此外套筒42做旋转运动以及轴向移动的复合运动，外套筒42与右磁盘35之间通过双列滚子轴承连接，该双列滚子轴承只传递推力不传递转动，因此在外套筒42旋转前进时，外套筒可拉动右磁35轴向移动、不会带动右磁盘35转动(外套筒42和右磁盘35之间由于双列圆锥滚子轴承的存在，二者之间不传递转矩)。右磁盘35通过右连杆54带动第二滑块52在滑杆51上移动，第二滑块52又通过左连杆53带动左磁盘34朝与右磁盘35相对的方向移动。当左磁盘34与右磁盘35向外运动时，左磁盘34与左导体盘31之间的气隙间距减小，右磁盘35与右导体盘32之间的气隙间距减小，左导体盘31对左磁盘34的传递转矩增大，右导体盘32对右磁盘35的传递转矩增大，左、右磁盘转速提高，输出轴2转速提高；当左磁盘34与右磁盘35向内运动时，左磁盘34与左导体盘31之间的气隙间距增大，右磁盘35与右导体盘32之间的气隙间距增大，左导体盘31对左磁盘34的传递转矩减小，右导体盘32对右磁盘35的传递转矩减小，左、右磁盘转速降低，输出轴2转速降低。这样，由左磁盘34与左导体盘31之间的气隙间距、以及右磁盘35与右导体盘32之间的气隙间距，就可以调整输入轴1与输出轴2之间的转速差。

上述实施例仅仅是本发明技术构思实现形式的列举，本发明的保护范围不仅限于上述实施例，本发明的保护范围可延伸至本领域技术人员根据本发明的技术构思所能想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.周期往复式磁涡流联轴器，该磁涡流联轴器包括与第一电机连接的输入轴、与负载连接的输出轴，所述输入轴上固定套装有左导体盘，所述磁涡流联轴器还包括与左导体盘平行布置的右导体盘，右导体盘通过连接件与左导体盘同步转动，所述左导体盘和右导体盘之间设置有左磁盘和右磁盘，左磁盘和右磁盘之间布置有与输出轴固定连接的中间盘，左磁盘、中间盘、右磁盘与左导体盘平行布置，所述左磁盘、中间盘、右磁盘同步转动，所述磁涡流联轴器还包括可调节左导体盘与左磁盘之间气隙间距、以及右导体盘与右磁盘之间气隙间距的气隙间距调节机构；

所述气隙间距调节机构包括第二电机、由第二电机带动旋转的外套筒、位于外套筒内的内套筒、限制内套筒移动的限位件以及位于左磁盘和右磁盘之间且可使左磁盘和右磁盘同步开合的第一传动机构，所述外套筒通过传递推力的第一轴承连接右磁盘，内套筒通过第二轴承可转动的套装在输出轴上，其特征在于，内套筒上还设置有斜向滑槽，该斜向滑槽为首尾闭合的一周，外套筒上设置有与斜向滑槽配合的第一滑块，所述闭合滑槽上设计有工作线、零线，所述工作线和零线将磁涡流联轴器的状态分隔为工作状态，过渡状态，休息状态。

2.如权利要求1所述的周期往复式磁涡流联轴器，其特征在于：所述第一传动机构包括垂直固定在中间盘外缘的滑杆、可滑动的套装在滑杆上的第二滑块，所述第二滑块的左侧铰接左连杆，第二滑块的右侧铰接右连杆，所述左连杆与左磁盘铰接，右连杆与右磁盘铰接。

3.如权利要求1或2所述的周期往复式磁涡流联轴器，其特征在于：所述第二电机通过第二传动机构连接外套筒，所述第二传动机构包括固定套装在第二电机的输出轴上的主动齿轮、与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述外套筒上布置有与从动齿轮转动啮合的齿。

4.如权利要求3所述的周期往复式磁涡流联轴器，其特征在于：所述左磁盘与右磁盘之间设置有防止左磁盘和右磁盘的磁场相互干扰的隔磁件。

5.如权利要求4所述的周期往复式磁涡流联轴器，其特征在于：所述左导体盘远离左磁盘的一侧设置有散热器，所述右导体盘远离右磁盘的一侧设置有散热器。

6.如权利要求5所述的周期往复式磁涡流联轴器，其特征在于：所述左磁盘、中间盘、右磁盘之间通过连接杆连接，连接杆带动左磁盘、中间盘、右磁盘同步转动。

7.如权利要求6所述的周期往复式磁涡流联轴器，其特征在于：所述左磁盘与右磁盘之间设置有三组所述的第一传动机构，三组第一传动机构沿周向等间隔布置。

8.如权利要求7所述的周期往复式磁涡流联轴器，其特征在于：所述第一轴承为双列圆锥滚子轴承。

9.如权利要求8所述的周期往复式磁涡流联轴器，其特征在于：所述斜向滑槽为椭圆。