CN103825424A - 一种筒型混合式永磁涡流联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种筒型混合式永磁涡流联轴器，利用永磁体运动时在筒型金属表面感应出涡流并产生电磁力的作用从而实现机械能的传递，具有机械负载的软启动及自动限矩保护的功能，采用混合式永磁排列方式配合筒型金属导体，可以获得比传统形式更高的传递力矩以及良好的机械稳定性，因此在工业、军事等诸多领域有非常好的应用前景。

Description

一种筒型混合式永磁涡流联轴器

技术领域

磁力传动采用永磁体磁极之间的排斥或吸引作用来实现运动传递或机械力的传递。以永磁体产生磁场为基础，从而无接触的传递转矩与转速的装置称为永磁联轴器，或称为永磁驱动器、永磁耦合器等，该设备能够很好地实现泵类、风机或电动机负载间无机械连接传动，不仅可以进行调速，同时具有软起动、软停止、隔振和适应恶劣工况的优点。

本发明——一种筒型混合式永磁涡流联轴器，针对传统涡流式永磁联轴器机械特性低、传递扭矩小的问题，提出了混合型的永磁体结构以及改进型的金属导体结构，能够充分发挥永磁体和金属导体的机械特性，可实现在同等几何尺寸条件下获得更高的传递扭矩和更稳定的工作状态。

背景技术

永磁联轴器的基本工作原理是一端永磁体和另一端感应磁场相互作用产生扭矩，通过调节永磁体和导磁体之间的工作气隙就可以控制传递的扭矩，从而实现负载速度调节。目前该设备根据不同结构可分为同步式、涡流式、磁阻式和磁滞式四种。其中，涡流式永磁联轴器允许一定的轴心偏移，可有效消除电机与负载之间振动的传递，实现软启动和过载保护，有助于提高电气传动的可靠性，降低制造和维护成本，延长传动系统各主要部件的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对传统涡流式永磁联轴器只有单一方向的磁场耦合而导致机械特性低、传递扭矩小的问题，设计混合型磁体结构，实现立体式的磁场耦合方式，使耦合器获得更高的机械特性及更好的稳定性，从而实现更大的传递扭矩传递。

本发明所采用的技术方案是：一种筒型混合式永磁涡流联轴器，包括有发电机(1)转动后将机械速度传递给一次侧耦合器(2)，一次侧耦合器(2)中包含有径向充磁磁体及轴向充磁磁体，两种磁体同时建立径向磁场及轴向磁场，由于磁场在二次侧耦合器(3)上感生出涡流并产生吸力作用，二次侧耦合器(3)逐渐旋转起来，在正常情况向带动负载转动轴(4)从而达到传递扭矩的效果；另一方面，当负载转动轴(4)由于某种原因突然堵转时，磁感应力就会产生很大的轴向斥力及径向斥力，通过自适应限矩(5)的螺纹结构将气隙拉大，直到二次侧耦合器(3)接触到定位弹簧(6)，从而减小了电机与负载之间的传递转矩，保护电机不受损坏。

所述的一次侧耦合器(2)由铜质材料通过机加工构成立体筒型结构，筒型结构底面与发电机(1)的转动轴连接，筒型结构侧面嵌套有高导磁非晶合金。

所述的二次侧耦合器(3)由圆柱型永磁体及铝合金圆盘嵌套而成，其中圆柱型永磁体分为内圈与外圈两组，内圈永磁体采取轴向充磁，N极、S极交替排列，产生轴向磁场；外圈永磁体采取径向充磁，N极、S极交替排列，产生径向磁场；铝合金圆盘将两组永磁体嵌套成一个圆柱整体，铝合金圆盘外沿与一次侧耦合器(2)内沿之间留有2-3mm气隙。

所述的自适应限矩(5)一端联接有负载转动轴(4)，其上开有45度斜槽，二次侧耦合器(3)可在斜槽上滑动，并通过斜槽改变与一次侧耦合器(2)的耦合间距。

附图说明

图1是本发明的整体结构图；

图2是一次侧耦合器(2)的横截面图；

图3是二次侧耦合器(3)的八分之一扇形俯视图；

图4是自适应限矩(5)的结构图。

其中：

(1)：发电机；(2)：一次侧耦合器；(3)：二次侧耦合器；(4)：负载转动轴；(5)：自适应限矩；(6)：定位弹簧。

具体实施方式

下面结合实例和附图对本发明的一种筒型混合式永磁涡流联轴器做出详细说明。

如图1所示，本发明的一种筒型混合式永磁涡流联轴器，包括有：发电机(1)，一次侧耦合器(2)，二次侧耦合器(3)，负载转动轴(4)，自适应限矩(5)，定位弹簧(6)。

如图2所示，所述的一次侧耦合器(2)由铜质材料通过机加工构成立体筒型结构，筒型结构底面与发电机(1)的转动轴连接，发电机(1)带动一次侧耦合器(2)一起转动。在二次侧耦合器(3)产生的磁场下，一次侧耦合器(2)表面感生出涡旋电流并产生力的作用，从而使二次侧耦合器(3)逐渐转动起来，实现力的传递。筒型结构侧面嵌套有高导磁非晶合金，由于该材料的磁导率远高于铜质材料，将在其上感生出较大的涡流从而加强了扭矩传递效果。

如图3所示，所述的二次侧耦合器(3)由圆柱型永磁体及铝合金圆盘嵌套而成，其中圆柱型永磁体分为内圈与外圈两组，内圈永磁体采取轴向充磁，N极、S极交替排列，产生轴向磁场；外圈永磁体采取径向充磁，N极、S极交替排列，产生径向磁场。当一次侧耦合器(2)开始转动并不断沿着轴向方向接近二次侧耦合器(3)时，在轴向磁场作用下一次侧耦合器(2)筒型结构的底面感生涡流，在径向磁场作用下一次侧耦合器(2)筒型结构的内侧面感生涡流，两种涡流都具有传递扭矩的效果。同时本结构中的混合式永磁体布置方式在工作时依靠底面上的电磁应力和侧面上的电磁应力，可以抵消单一方向电磁应力对于电机轴的不平衡作用，从而延长了装置的寿命。

如图4所示，所述的自适应限矩(5)一端联接有负载转动轴(4)，其上开有45度斜槽，二次侧耦合器(3)可在斜槽上滑动。正常工作时，二次侧耦合器(3)带动负载转动轴(4)从而达到传递扭矩的效果。当负载转动轴(4)由于某种原因突然堵转时，磁感应力就会产生很大的轴向斥力及径向斥力，二次侧耦合器(3)将在斥力的作用下，沿着45度斜槽逐渐加大气隙，并最终自动退出一次侧耦合器(2)的筒型结构，直到二次侧耦合器(3)接触到定位弹簧(6)，从而减小了电机与负载之间的传递转矩，保护电机不受损坏。

本发明的一种筒型混合式永磁涡流联轴器，针对传统涡流式永磁联轴器机械特性低、传递扭矩小的问题，提出了混合型的永磁体结构以及改进型的金属导体结构，能够充分发挥永磁体和金属导体的机械特性，可实现在同等几何尺寸条件下获得更高的传递扭矩和更稳定的工作状态。采用的混合型的永磁体结构充分利用了有限空间以产生工作磁场；采用的改进型金属导体结构增加了侧壁并嵌套有高导磁金属材质，从而加强了扭矩传递效果；采用的自适应限矩(5)可以自动起到限矩作用。本发明可以广泛应用于风力发电、制药、水泵、矿山挖掘等场合以起到良好的节能效果。

Claims (4)

1.一种筒型混合式永磁涡流联轴器，其特征在于所述的发电机(1)转动后将机械速度传递给一次侧耦合器(2)，一次侧耦合器(2)中包含有径向充磁磁体及轴向充磁磁体，两种磁体同时建立径向磁场及轴向磁场，由于磁场在二次侧耦合器(3)上感生出涡流并产生吸力作用，二次侧耦合器(3)逐渐旋转起来，在正常情况向带动负载转动轴(4)从而达到传递扭矩的效果；另一方面，当负载转动轴(4)由于某种原因突然堵转时，磁感应力就会产生很大的轴向斥力及径向斥力，通过自适应限矩(5)的螺纹结构将气隙拉大，直到二次侧耦合器(3)接触到定位弹簧(6)，从而减小了电机与负载之间的传递转矩，保护电机不受损坏。

2.根据权利要求1所述的一种筒型混合式永磁涡流联轴器，其特征还在于，所述的一次侧耦合器(2)由铜质材料通过机加工构成立体筒型结构，筒型结构底面与发电机(1)的转动轴连接，筒型结构侧面嵌套有高导磁非晶合金。

3.根据权利要求1所述的一种筒型混合式永磁涡流联轴器，其特征还在于，所述的二次侧耦合器(3)由圆柱型永磁体及铝合金圆盘嵌套而成，其中圆柱型永磁体分为内圈与外圈两组，内圈永磁体采取轴向充磁，N极、S极交替排列，产生轴向磁场；外圈永磁体采取径向充磁，N极、S极交替排列，产生径向磁场；铝合金圆盘将两组永磁体嵌套成一个圆柱整体，铝合金圆盘外沿与一次侧耦合器(2)内沿之间留有2-3mm气隙。

4.根据权利要求1所述的一种筒型混合式永磁涡流联轴器，其特征还在于，所述的自适应限矩(5)一端联接有负载转动轴(4)，其上开有45度斜槽，二次侧耦合器(3)可在斜槽上滑动，并通过斜槽改变与一次侧耦合器(2)的耦合间距。

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