CN103414311A - 一种柔性动力传递装置 - Google Patents

Abstract

一种柔性动力传递装置，第一轴与第二导体盘相连接，连接装置把第二导体盘和第一导体盘连接在一起并使其形成一个刚性单元，第二导体盘和第一导体盘上分别设置有处于同一轴心上的内筒导体固定筒和外筒导体固定筒，内筒导体固定筒外壁上设有内筒导体，外筒导体固定筒内壁上设有外筒导体，内筒导体、外筒导体之间有间隙，内筒导体、外筒导体有良好的导电导磁性，在永磁转盘的两侧各设有一个永磁体，永磁体的一端置于内筒导体与外筒导体的中间，永磁体的磁极方向与永磁转盘的轴线垂直，永磁转盘与第二轴相连接。本发明可传递较大扭矩，传递具有稳定性。

Description

一种柔性动力传递装置

技术领域

本发明涉及一种柔性动力传递装置，属于机电传动领域。

背景技术

现有的机械传动系统中，电机与负载设备之间的联接方式基本分为刚性和柔性两种。刚性的联接如各种机械联轴器，柔性的联接有机械弹性联轴器、液力耦合器、液粘耦合器等。刚性联接的特点是输入输出转动完全同步，扭矩传递效率高，但安装对心要求高，安装难度大，并会导致输入和输出设备之间的振动互相传递，产生共振效应，使设备易于发生故障，维护运行成本增加；当负载设备发生堵转故障时，会导致电机、负载和联接设备的损坏，并且发生异常振动时，不易找到振动源，不利于解决问题。柔性联接则避免很多上述问题，可以允许较大范围的轴心对中偏差，一定程度上减少振动发生和传递，有一定的柔性启动功能，但扭矩传递效率不是很高。

CN1367948A的文献公布了具有可调节的气隙的永磁联轴器的发明专利。如图6所示：该永磁联轴器具有永磁转子和相互作用的导体转子，以在输入轴和输出轴之间传递动力。永磁转子盘上有许多沿周向分段内嵌隔开的永磁体。永磁体的两侧面都起到传递扭矩的作用，但永磁体和永磁转子受力方向平行于轴向，作用面积有限，导致传递的扭矩较小。如果想传递较大的扭矩，就要增大导体盘和永磁转盘的直径，但是实际安装空间不能允许较大的直径。

CN101834513A的文献公布了一种二级串联型永磁调速器的发明专利。如图7所示：该永磁耦合器包括筒形导体转子和筒形永磁转子，导体转子和永磁转子均为二级串联型。永磁体筒与导体筒作用面有所增加，但是作用面只为导体筒外表面一侧，存在对磁场的浪费，传递效率降低，传递扭矩也不均衡。

CN10174120A的文献公布了永磁驱动器的发明专利。如图8、9所示：该永磁联轴器具有一个永磁体筒和两层导体筒，永磁体筒置于两层导体筒之间，与内外导体筒保持相等的气隙。永磁筒由许多沿周向分段内嵌隔开的瓦片形永磁体组合而成，相邻永磁体的磁极是相反的。永磁体筒的内外表面都起作用，实现了磁场的充分利用，但是永磁体为分段间隔分布，传递的作用力远不如完整的环形永磁体，且该永磁体筒的受力是不对称的，传递扭矩不够平稳，效率也有限。

为了解决上述问题，需要提供一种高效的柔性动力传递装置，能够传递较大扭矩，动力传递稳定性高，柔性启动，隔离振动，并具有一定的过载保护功能。

发明内容

针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够传递较大扭矩、动力传递稳定性高柔性动力传递装置。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案。

一种柔性动力传递装置，包括第一轴、第二轴、第一连接装置、第二连接装置、组合转盘、永磁转盘，第二轴通过第二连接装置与永磁转盘相连接，永磁转盘为非铁磁性材料构成，组合转盘包括第二导体盘、第一导体盘、第三连接装置，所述第三连接装置把第二导体盘和第一导体盘连接在一起并使第二导体盘、第一导体盘、第三连接装置形成一个刚性单元，第一轴通过第一连接装置与第一导体盘相连接，第一导体盘上设置有处于同一轴心上的内筒导体固定筒和外筒导体固定筒，第二导体盘上也设置有处于同一轴心上的内筒导体固定筒和外筒导体固定筒，内筒导体固定筒外壁上设有内筒导体，外筒导体固定筒内壁上设有外筒导体，内筒导体和外筒导体之间有间隙，内筒导体、外筒导体有良好的导电导磁性，永磁转盘的两侧各设有一个永磁体，永磁体的一端安装在永磁转盘上，永磁体的另一端置于内筒导体与外筒导体的中间，永磁体的磁极方向与永磁转盘的轴线垂直。

优选地：第三连接装置可以调节第二导体盘与第一导体盘之间的距离。

优选地：永磁体为一个整体筒，永磁体的截面为L形、扇形、矩形或T形。

优选地：永磁体为多个永磁体按照一定间隔沿周向排列，永磁体的截面为L形、扇形、矩形或T形。

优选地：永磁转盘二侧的永磁体以螺栓左右交错方式安装在永磁转盘上。

优选地：永磁体以介质粘接方式粘接在永磁转盘上。

优选地：第一连接装置包括第一轴轮毂和第一胀紧套，第一轴轮毂安装在第一导体盘上，第一轴轮毂又与第一轴相连接，第一胀紧套安装在第一轴轮毂与第一轴之间。

优选地：所述第二连接装置包括第二轴轮毂和第二胀紧套，第二轴轮毂安装在永磁转盘上，第二轴轮毂又与第二轴相连接，第二胀紧套安装在第二轴轮毂与第二轴之间。

优选地：所述第二导体盘和第一导体盘都上设有通风孔。

优选地：所述永磁转盘上设有通风孔。

有益效果：

本发明实现了动力的无接触传递，耦合作用面积大，受力均衡，可传递较大扭矩，减小了振动，允许一定的轴向偏心或窜动；能够实现柔性启动，具有一定的过载保护能力。

附图说明

图1是一种柔性动力传递装置的剖视图。

图2是一种柔性动力传递装置的固定筒部位的局部放大视图。

图3是一种柔性动力传递装置的组合转盘的立体图。

图4是一种柔性动力传递装置的永磁转盘的立体图。

图5是一种柔性动力传递装置的第二导体盘的侧视图。

图6是具有可调节的气隙永磁联轴器的剖视图。

图7是二级串联型永磁调速器的剖视图。

图8是永磁驱动器的剖视图。

图9是永磁驱动器永磁转盘上永磁体的分布情况。

附图标记如下：

1、第二轴；2、第二胀紧套；3、第二轴轮毂；4、第二导体盘；5、内筒导体固定筒；6、内筒导体；7、外筒导体；8、外筒导体固定筒；9、间隔螺栓；10、中间身部；11、螺母；12、端部；13、螺栓；14、组合转盘；15、螺栓；16、第一轴轮毂；17、第一胀紧套；18、第一轴；19、第一连接装置；20、第一导体盘；21、永磁转盘；22、永磁体；23、平头螺栓；24、螺栓；25、第二连接装置；26、通风孔；27、第三连接装置；28、槽；29、通风孔；30、螺栓；31、孔；32、内筒导体固定筒；33、内筒导体；34、外筒导体；35、外筒导体固定筒；36、永磁体。

具体实施方式

下面结合附图，对方案进行进一步详细说明。

为叙述方便，下文中所称的“内”、“外”与附图本身的内、外方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用。

工作原理：永磁转盘上的永磁体的磁力线穿过相对应的导体，当两者之间相对运动时，导体筒切割磁力线，在导体表面产生涡流，涡流产生感应磁场，感应磁场和永磁磁场相互作用，永磁转盘和导体盘中的一方带动另一方旋转，实现扭矩的传递。

如图1、2、3、4、5所示：一种柔性动力传递装置包括组合转盘14、永磁转盘21、第一轴18、第二轴1。

组合转盘14包括第二导体盘4、第一导体盘20、第三连接装置27，第二导体盘4和第一导体盘20同轴心，第二导体盘4与第一导体盘20通过第三连接装置27相连接连接。第三连接装置27包括间隔螺栓9及螺母11。第二导体盘4和第一导体盘20上各开有一组沿圆周方向均匀排列的相对应的通孔，相对应的通孔之间安装有间隔螺栓9，间隔螺栓9使第二导体盘4和第一导体盘20保持成平行的隔开关系。这些间隔螺栓9的每一个都有一中间身部10和二个带螺纹的端部12。中间身部10的直径大于通孔的直径，中间身部10位于第二导体盘4和第一导体盘20之间。间隔螺栓9的二端带螺纹的端部12穿过通孔分别伸出第二导体盘4、第一导体盘20外，螺母11拧在间隔螺栓9的带螺纹的端部12上，以将间隔螺栓9和第二导体盘4及第一导体盘20夹持在一起，成为一个刚性单元。通过调整间隔螺栓9的中间身部10的长度可以调整第二导体盘4和第一导体盘20之间的距离。也可以使间隔螺栓9的中间身部10的直径与带螺纹的端部12的直径相同，使用套管套在间隔螺栓9的中间身部10上，套管的内径大于间隔螺栓9的中间身部10的直径，通过调节套管的长度来调节第二导体盘4和第一导体盘20之间的距离。

第一导体盘20通过第一连接装置19与第一轴18相连接。第一连接装置19包括第一轴轮毂16与第一胀紧套17，第一轴轮毂16通过螺栓15安装在第一导体盘20上，第一轴轮毂16又与第一轴18相连接，第一胀紧套17安装在第一轴轮毂16与第一轴18之间，当柔性动力传递装置所传递的扭矩较大时，也可以通过焊接的方式把第一轴轮毂16固定在第一轴18上。永磁转盘21通过第二连接装置25与第二轴1相连接。第二连接装置25包括第二轴轮毂3与第二胀紧套2，第二轴轮毂3通过螺栓24安装在永磁转盘21上，第二轴轮毂3又与第二轴1相连接，第二胀紧套2安装在第二轴轮毂3与第二轴1之间。当柔性动力传递装置所传递的扭矩较大时，也可以通过焊接的方式把第二轴轮毂3固定在第二轴1上。

第二导体盘4上安装有内筒导体固定筒5和外筒导体固定筒8，第一导体盘20在与第二导体盘4相对应的位置上也安装有内筒导体固定筒32和外筒导体固定筒35。内筒导体固定筒5、32和外筒导体固定筒8、35为环状结构，其剖面为L形。内筒导体固定筒5、32与外筒导体固定筒8、35与第二导体盘4、第一导体盘20同轴心。内筒导体固定筒5、32与外筒导体固定筒8、35可为一个整体筒，也可为多个导体按照一定间隔沿周向排列。内筒导体固定筒5的L形的底部通过螺栓13固定安装在第二导体盘4、第一导体盘20的内侧面上，外筒导体固定筒8、35的L形的底部通过螺栓13分别固定安装在第二导体盘4、第一导体盘20的内侧面上，内筒导体固定筒5、32和外筒导体固定筒8、35的L形的突出部伸向永磁转盘21。内筒导体固定筒5、32和外筒导体固定筒8、35之间有一定的间隔。

外筒导体固定筒8、35的内壁上贴合有环状的外筒导体7、34，内筒导体固定筒5、32外壁上贴合有环状的内筒导体6、33。外筒导体固定筒8、35和外筒导体7、34之间用平头螺栓23连接，内筒导体固定筒5、32和内筒导体6、33之间用平头螺栓23连接。内筒导体6、33和外筒导体7、34之间有间隙。内筒导体6、33和外筒导体7、34为导电体且具有导磁性，最好使用铜作为制作材料。

第一导体盘20、第二导体盘4上沿圆周方向均匀排列有通风孔26，以方便空气流通，给内筒导体6、33和外筒导体7、34散热。

永磁转盘21用非铁磁性材料制成，可为金属材料或非金属材料，只要有一定强度和刚度即可。永磁转盘21的二侧面沿周向开有环形的槽28。永磁体22、36为环状结构，永磁体22、36可为一个整体筒，也可为多个永磁体22、36按照一定间隔沿周向排列。永磁体22、36的剖面为L形，也可以为扇形、矩形、T形。永磁体22、36的L形的底部安装在永磁转盘21的槽28中，二侧的永磁体22、36可以通过螺栓30以左右交错方式安装在永磁转盘21上，也可以通过介质粘接方式使永磁体22、36粘接在永磁转盘21的槽28中。永磁体22、36的剖面也可以为T型或矩形。永磁体22、36的磁极方向与永磁转盘21的轴线垂直。永磁体22、36的L形的凸起部伸入内筒导体6、33和外筒导体7、34之间，永磁体22、36的L形的凸起部位于外内筒导体6、33和外筒导体7、34的中间，最好是与内筒导体6、33和外筒导体7、34分别保持相等的间隙。永磁体22、36的L形的凸起部分别与第一导体盘20、第二导体盘4之间有一定的间隙，这样可以允许一定的轴向窜动。由于永磁体22、36的L形的凸起部内外受力，永磁转盘21二侧受力，也就是说内筒导体6、33和外筒导体7、34在四个面切割磁力线，切割磁力线的强度增加了，本方案所传递的扭矩也就增加了。可以根据扭矩大小的不同，改变内筒导体6、33、外筒导体7、34的L形的凸起部与永磁体22、36的L形的凸起部的作用长度。通过调节间隔螺栓9中间身部10的长度就可以改变永磁体22、36与内筒导体6、33之间的作用面积以及永磁体22、36与外筒导体7、34之间的作用面积，从而改变电机输出的扭矩。永磁转盘10上沿周向间隔开有通风孔29，以有利于永磁转盘10二侧的空气流通，从而加强散热效果。

由于环状永磁体22、36二侧受力，永磁转盘21受力均衡，第二轴1或第一轴18得到了有效的握持。相对于单侧受力来说，本方案的稳定性更好，减小了振动。

第二导体盘4的中心开有孔31，其孔径大于第二轴1的直径。这样可以方便的调节永磁体22、36与内筒导体6、33之间的间隙以及永磁体22、36与外筒导体7、34之间的间隙。

第一轴18和第二轴1同轴心，可互为输入轴或输出轴。

Claims (10)

1.一种柔性动力传递装置，包括第一轴(18)、第二轴(1)、第一连接装置(19)、第二连接装置(25)、组合转盘(14)、永磁转盘(21)，第二轴(1)通过第二连接装置(25)与永磁转盘(21)相连接，永磁转盘(21)为非铁磁性材料构成，其特征在于：组合转盘(14)包括第二导体盘(4)、第一导体盘(20)、第三连接装置(27)，所述第三连接装置(27)把第二导体盘(4)和第一导体盘(20)连接在一起并使第二导体盘(4)、第一导体盘(20)、第三连接装置(27)形成一个刚性单元，第一轴(18)通过第一连接装置(19)与第一导体盘(20)相连接，第一导体盘(20)上设置有处于同一轴心上的内筒导体固定筒(32)和外筒导体固定筒(35)，第二导体盘(4)上也置有处于同一轴心上的内筒导体固定筒(5)和外筒导体固定筒(8)，内筒导体固定筒(5、32)外壁上设有内筒导体(6、33)，外筒导体固定筒(8、35)内壁上设有外筒导体(7、34)，内筒导体(6、33)和外筒导体(7、34)之间有间隙，内筒导体(6、33)、外筒导体(7、34)有良好的导电导磁性，永磁转盘(21)的两侧各设有一个永磁体(22、36)，永磁体(22、36)的一端安装在永磁转盘(21)上，永磁体(22、36)的另一端置于内筒导体(6、33)与外筒导体(7、34)的中间，永磁体(22、36)的磁极方向与永磁转盘(21)的轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于：第三连接装置(27)可以调节第二导体盘(4)与第一导体盘(20)之间的距离。

3.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于：所述永磁体(22、36)为一个整体筒，永磁体(22、36)的截面为L形、扇形、矩形或T形。

4.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于：所述永磁体(22、36)为多个永磁体按照一定间隔沿周向排列，永磁体(22、36)的截面为L形、扇形、矩形或T形。

5.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于：所述永磁转盘(21)二侧的永磁体(22、36)以螺栓左右交错方式安装在永磁转盘(21)上。

6.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于：所述永磁体(22、36)以介质粘接方式粘接在永磁转盘(21)上。

7.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于：所述第一连接装置(19)包括第一轴轮毂(16)和第一胀紧套(17)，第一轴轮毂(16)安装在第一导体盘(20)上，第一轴轮毂(16)又与第一轴(18)相连接，第一胀紧套(17)安装在第一轴轮毂(16)与第一轴(18)之间。

8.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于：所述第二连接装置(25)包括第二轴轮毂(3)和第二胀紧套(2)，第二轴轮毂(3)安装在永磁转盘(21)上，第二轴轮毂(3)又与第二轴(1)相连接，第二胀紧套(2)安装在第二轴轮毂(3)与第二轴(1)之间。

9.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于：所述第二导体盘(4)和第一导体盘(20)上都设有通风孔(26)。

10.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于：所述永磁转盘(21)上设有通风孔(29)。

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