CN103904861A

CN103904861A - 一种端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器

Info

Publication number: CN103904861A
Application number: CN201410096297.6A
Authority: CN
Inventors: 王德喜; 张世伟; 赵克中
Original assignee: LIAOYANG TAIKE LEINUO SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: CN103904861B

Abstract

一种端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器，属于永磁涡流传动技术领域。本发明能够自动保证安装与运行过程中的同心定位，大大简化了安装难度和减少了工作量，运行中能够将永磁涡流联轴器所受的重力和外作用力直接传递给电动机定子，避免电动机转轴系统承受附加外力。本发明包括主动转子、从动转子、端面定位座和端盖轴；所述主动转子由主动转子体、内永久磁铁层和外永久磁铁层组成；所述从动转子由从动转子体、内转子盘、若干个转子盘连接板和内、外涡流环组成；所述端面定位座由端面定位盘和固定在端面定位盘上的定位轴承座组成，在端面定位盘的外端面上设置有台阶型止口；端盖轴由端盖和固定在端盖中部的从动轴或从动轴套组成。

Description

一种端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器

技术领域

本发明属于永磁涡流传动技术领域，特别涉及一种端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器。

背景技术

永磁涡流传动技术的基本工作原理是：当永磁体转子与涡流环转子作相对旋转运动时，永磁体转子上磁极方向交替排布的永久磁铁会在由导电材料制成的涡流环内产生交变磁场，交变磁场进而在其内感生出交变的涡流电流，该涡流电流又在涡流环中产生出感生磁场，感生磁场与永磁体转子上的恒定磁场相互作用，便在两个转子之间产生耦合力矩，从而达到传递运动和扭矩的作用。永磁涡流传动装置的结构形式目前主要有套筒型和平盘型两种，其应用领域主要包括永磁涡流联轴器（传动器）和永磁涡流调速器。其中平盘式永磁涡流联轴器，包括单平盘式和双平盘式，具有轴向结构小、重量轻便、振动小、永磁材料能效高、涡流损耗小等结构特点，在要求柔性启动、防堵转、限转矩及减震隔振等工作场合得到成功应用。

但是，现有的永磁涡流传动专利技术，普遍对永磁体转子和涡流环转子的定位连接方式关注不够，现有的平盘式永磁涡流联轴器，通常是采用如下两种方式来实现二个转子安装定位的：一种是将两个转子利用连接轴套直接套装在原动机或负载的驱动转轴上；另一种是设置专门的支架将两个转子分别支撑起来，再利用联轴器部件，将原动机和负载的驱动转轴与两个转子的转轴连接起来。这两种连接方式都存在明显的不足：前一种连接方式将转子所有的重量和受力都直接施加于原动机或负载的驱动转轴之上，尤其是在直接安装皮带轮或齿轮时存在较大的径向作用力，大大增加了原动机或负载的驱动转轴支撑轴承的受力，从而导致其工作状况的恶劣，振动噪音的增大，有效工作寿命的降低；后一种连接方式由于增加了一或二套支架，使原动机、负载和支架间保证转轴的同心定位更加困难，给安装作业带来很大不便，同时也给系统运行时带来更多的激振源和不确定有害因素。因此，开发出更为合理的永磁涡流联轴器定位连接结构，具有明确的市场需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器，与普通的双平盘式永磁涡流联轴器相比，本发明联轴器直接安装在电动机前端凸缘上，能够自动保证安装与运行过程中的同心定位，大大简化了安装难度和减少了工作量，运行中能够将永磁涡流联轴器所受的重力和外作用力直接传递给电动机定子，避免电动机转轴系统承受附加外力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器，包括主动转子、从动转子、端面定位座和端盖轴；所述主动转子由主动转子体、内永久磁铁层和外永久磁铁层组成；主动转子体由空芯轴和中支板组成，中支板固定在空芯轴的外侧壁中部；内、外永久磁铁层固定在中支板的内、外端面上；所述从动转子由从动转子体、内转子盘、若干个转子盘连接板和内、外涡流环组成；从动转子体由从动轴承座和外转子盘构成，从动轴承座与主动转子体的空芯轴之间通过从动轴承相连接；外转子盘固定在从动轴承座的外侧壁上，位于主动转子的中支板的外侧，在外转子盘的与中支板相对的端面上固定有外涡流环，外涡流环与外永久磁铁层相对设置，且二者之间留有间隙；内转子盘通过若干个转子盘连接板与外转子盘相连接，内转子盘位于主动转子的中支板的内侧；在内转子盘的与中支板相对的端面上固定有内涡流环，内涡流环与内永久磁铁层相对设置，且二者之间留有间隙；所述端面定位座由端面定位盘和固定在端面定位盘上的定位轴承座组成，在端面定位盘的外端面上设置有台阶型止口；定位轴承座与主动转子体的空芯轴之间通过定位轴承相连接；在定位轴承座上设置有轴承座油杯，轴承座油杯通过设置在定位轴承座侧壁上的轴承座油路与定位轴承的内部相连通；所述端盖轴设置在从动转子的外端，端盖轴由端盖和固定在端盖中部的从动轴或从动轴套组成，从动轴或从动轴套与主动转子体的空芯轴同轴设置；端盖与从动转子体固定连接；在端盖上设置有端盖油杯，端盖油杯通过设置在从动转子体和端盖上的端盖油路与从动轴承的内部相连通。

所述内、外永久磁铁层对称固定在中支板的内、外端面上。

所述内、外永久磁铁层为结构相同的圆环形结构，均包括相同数量的偶数组永久磁铁组，内、外永久磁铁层的永久磁铁组均在中支板的端面上沿圆周方向均匀分布；每组永久磁铁组由若干块永久磁铁块组成，每组永久磁铁组均包括相同数量的永久磁铁块，每块永久磁铁块的结构相同，且横截面为矩形、梯形或扇形；每块永久磁铁块的充磁方向均为中支板的轴向方向；同一组永久磁铁组内的永久磁铁块的充磁极性方向相同，相邻两组永久磁铁组的充磁极性方向相反，且内、外永久磁铁层的沿轴向相对应的两组永久磁铁组的充磁极性方向相同；内、外永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组具有以下两种设置方式，第一种方式：内永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组之间紧密接触，外永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组之间紧密接触；第二种方式：在内永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组之间留有间隙，并在间隙内填充非导磁隔离垫；在外永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组之间留有间隙，并在间隙内填充非导磁隔离垫。

所述内、外涡流环为结构相同的圆环形平板，且内、外涡流环的内径分别小于内、外永久磁铁层的内径，内、外涡流环的外径分别大于内、外永久磁铁层的外径。

本发明的有益效果：

由于本发明采用了端面定位结构，使端面定位盘通过台阶形止口与B35机型电动机前端凸缘相配合，并利用螺栓固定在电动机定子上，在与电动机转轴直接相连的空芯轴外加设了定位轴承，从而使作用于双平盘式永磁涡流联轴器上的全部重力和附加作用力，都传递给所配用电动机的前端定位机座上，避免了电动机转轴系统承受附加外力；同时能够从结构上自动保证安装与运行过程的同心定位，大大简化安装难度和工作量。双平盘式结构抵消了单只涡流环所受到的轴向推力，使整个联轴器的运行更加平稳。

附图说明

图1是本发明的端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器的一个实施例的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图中，1--电动机，11--电动机转轴，12—电动机轴键，13—电动机前端凸缘，14—螺栓，2--端面定位座，21--端面定位盘，22—定位轴承座，23--台阶型止口，24--定位轴承，25--轴承座油杯，26--轴承座油路，3--主动转子，31—主动转子体，32—内永久磁铁层，33—外永久磁铁层，34—空芯轴，35--中支板，36—永久磁铁组，37—永久磁铁块，38—非导磁隔离垫，4--从动转子，41—从动转子体，42—从动轴承，43—内转子盘，44—转子盘连接板，45—连接螺钉，46—内涡流环，47—外涡流环，48—从动轴承座，49—外转子盘，5--端盖轴，51--从动轴套，52--端盖，53--连接螺钉，54--端盖油杯，55—端盖油路，6--负载转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、图2所示，一种端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器，包括同轴设置的主动转子3、从动转子4、端面定位座2和端盖轴5；所述主动转子3由主动转子体31、内永久磁铁层32和外永久磁铁层33组成；主动转子体31由同轴设置的圆筒型空芯轴34和圆盘型中支板35组成，空芯轴34设置在主动转子体31的中心处；在空芯轴34的内侧壁上设置有键槽，用于与设置在B35机型电动机1的电动机转轴11上的电动机轴键12相配合，空芯轴34与电动机转轴11之间为有运动间隙的动配合；中支板35设置在空芯轴34的外侧壁中部，中支板35由导磁材料制成；内永久磁铁层32、外永久磁铁层33对称固定在中支板35的内、外端面上；从动转子4由从动转子体41、内转子盘43、八个转子盘连接板44、内涡流环46和外涡流环47组成；从动转子体41由同轴设置的圆筒型从动轴承座48和圆环板型外转子盘49组成，从动轴承座48与主动转子体31的空芯轴34之间通过两个从动轴承42相连接，从动轴承42的内圈与主动转子体31的空芯轴34外侧壁固定连接，从动轴承42的外圈与从动轴承座48的内侧壁固定连接；外转子盘49固定在从动轴承座48的外侧壁上，位于主动转子3的中支板35的外侧；内转子盘43为圆环板型结构，位于主动转子3的中支板35的内侧，内转子盘43通过转子盘连接板44与外转子盘49相连接，转子盘连接板44位于中支板35的外部，转子盘连接板44通过连接螺钉45与内、外转子盘相连接，内、外转子盘均由导磁材料制成，在外转子盘49的与中支板35相对的端面上固定有外涡流环47，外涡流环47与主动转子体31上的外永久磁铁层33相对设置，外涡流环47与外永久磁铁层33之间留有间隙；在内转子盘43的与中支板35相对的端面上固定有内涡流环46，内涡流环46与主动转子体31上的内永久磁铁层32相对设置，内涡流环46与内永久磁铁层32之间留有间隙；

所述端面定位座2由圆盘型端面定位盘21和同轴设置在端面定位盘21上的圆筒型定位轴承座22组成，在端面定位盘21朝向电动机1的外端面上设置有台阶型止口23，用于与B35机型电动机1的电动机前端凸缘13相配合，端面定位盘21通过螺栓14固定在电动机1定子上；定位轴承座22与主动转子体31的空芯轴34之间通过两个定位轴承24相连接，定位轴承24的内圈与主动转子体31的空芯轴34的外侧壁固定连接，定位轴承24的外圈与定位轴承座22的内侧壁固定连接；在定位轴承座22上设置有轴承座油杯25，轴承座油杯25通过设置在定位轴承座22侧壁内的轴承座油路26与定位轴承24内部相连通，为定位轴承24提供润滑油；

所述端盖轴5设置在从动转子4的外端，端盖轴5由圆盘型端盖52和同轴设置在端盖52中心的从动轴套51组成，从动轴套51与主动转子体31的空芯轴34同轴设置；端盖52通过连接螺钉53固定在从动转子体41的外端面上；在端盖52上设置有端盖油杯54，端盖油杯54通过设置在从动转子体41上的端盖油路55与从动轴承42内部相连通，为从动轴承42提供润滑油；从动轴套51与负载转轴6同轴固定连接。

所述内、外永久磁铁层为结构相同的圆环形结构，均包括十六组永久磁铁组36，内、外永久磁铁层的永久磁铁组36均在中支板36的端面上沿圆周方向均匀分布；每组永久磁铁组36均由两块永久磁铁块37组成，每块永久磁铁块37的结构相同，且横截面为梯形；每块永久磁铁块37的充磁方向均为中支板36的轴向方向；同一组永久磁铁组36内的两块永久磁铁块37的充磁极性方向相同，相邻两组永久磁铁组36的充磁极性方向相反，且内、外永久磁铁层的沿轴向相对应的两组永久磁铁组36的充磁极性方向相同；内永久磁铁层32的相邻两组永久磁铁组36之间留有间隙，并在间隙内填充非导磁隔离垫38；外永久磁铁层33的相邻两组永久磁铁组36之间留有间隙，并在间隙内填充非导磁隔离垫38，非导磁隔离垫38采用非导磁材料制成。

所述内、外涡流环为结构相同的圆环形平板，由铜材料制成；且内、外涡流环的内径分别小于内、外永久磁铁层的内径，内、外涡流环的外径分别大于内、外永久磁铁层的外径。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

如图1、图2所示，本发明联轴器在工作时，电动机转轴11首先通过电动机轴键12带动主动转子3做旋转运动，而从动转子4及与其连接的端盖轴5此时尚未运动；由于主动转子3的内永久磁铁层32和外永久磁铁层33内的任意相邻两组永久磁铁组36的充磁极性方向均相反，因此当主动转子3与从动转子4作相对旋转运动时，主动转子3的内永久磁铁层32会在从动转子4的内涡流环46内形成交变磁场，由于内涡流环46是由导体材料铜制成，内永久磁铁层32产生的交变磁场会在其内感生出交变的涡流电流，进而该涡流电流又在内涡流环46中产生出感生磁场；内涡流环46中的感生磁场与主动转子体31上的内永久磁铁层32的恒定磁场相互作用，便在两个转子之间产生耦合力矩；同样的现象也在外永久磁铁层33与外涡流环47之间发生；两个转子之间产生的耦合力矩带动从动转子4及端盖轴5作与主动转子3方向相同的旋转运动；此后，在从动轴套51向负载转轴6输出力矩一定时，主动转子3与从动转子4之间保持一定的转速差，主动转子3始终比从动转子4转速快，二者间始终保持作相对旋转运动，从而始终维持着上述耦合作用过程，两转子间达到传递运动与动力的目的。

工作过程中，联轴器自身的重力以及来自负载转轴6的各种作用力，经从动轴套51和端盖52传给从动转子体41，再经从动轴承42传给主动转子3的空芯轴34的外端，由于空芯轴34与电动机转轴11之间为有运动间隙的动配合，所以空芯轴34外端所承受的外力主要传递给空芯轴34内端安装的定位轴承24，最后经定位轴承座22和端面定位盘21传递至B35机型电动机1的电动机前端凸缘13机座上。

Claims

1.一种端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器，其特征在于包括主动转子、从动转子、端面定位座和端盖轴；所述主动转子由主动转子体、内永久磁铁层和外永久磁铁层组成；主动转子体由空芯轴和中支板组成，中支板固定在空芯轴的外侧壁中部；内、外永久磁铁层固定在中支板的内、外端面上；所述从动转子由从动转子体、内转子盘、若干个转子盘连接板和内、外涡流环组成；从动转子体由从动轴承座和外转子盘构成，从动轴承座与主动转子体的空芯轴之间通过从动轴承相连接；外转子盘固定在从动轴承座的外侧壁上，位于主动转子的中支板的外侧，在外转子盘的与中支板相对的端面上固定有外涡流环，外涡流环与外永久磁铁层相对设置，且二者之间留有间隙；内转子盘通过若干个转子盘连接板与外转子盘相连接，内转子盘位于主动转子的中支板的内侧；在内转子盘的与中支板相对的端面上固定有内涡流环，内涡流环与内永久磁铁层相对设置，且二者之间留有间隙；所述端面定位座由端面定位盘和固定在端面定位盘上的定位轴承座组成，在端面定位盘的外端面上设置有台阶型止口；定位轴承座与主动转子体的空芯轴之间通过定位轴承相连接；在定位轴承座上设置有轴承座油杯，轴承座油杯通过设置在定位轴承座侧壁上的轴承座油路与定位轴承的内部相连通；所述端盖轴设置在从动转子的外端，端盖轴由端盖和固定在端盖中部的从动轴或从动轴套组成，从动轴或从动轴套与主动转子体的空芯轴同轴设置；端盖与从动转子体固定连接；在端盖上设置有端盖油杯，端盖油杯通过设置在从动转子体和端盖上的端盖油路与从动轴承的内部相连通。

2.根据权利要求1所述的端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器，其特征在于所述内、外永久磁铁层对称固定在中支板的内、外端面上。

3.根据权利要求1所述的端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器，其特征在于所述内、外永久磁铁层为结构相同的圆环形结构，均包括相同数量的偶数组永久磁铁组，内、外永久磁铁层的永久磁铁组均在中支板的端面上沿圆周方向均匀分布；每组永久磁铁组由若干块永久磁铁块组成，每组永久磁铁组均包括相同数量的永久磁铁块，每块永久磁铁块的结构相同，且横截面为矩形、梯形或扇形；每块永久磁铁块的充磁方向均为中支板的轴向方向；同一组永久磁铁组内的永久磁铁块的充磁极性方向相同，相邻两组永久磁铁组的充磁极性方向相反，且内、外永久磁铁层的沿轴向相对应的两组永久磁铁组的充磁极性方向相同；内、外永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组具有以下两种设置方式，第一种方式：内永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组之间紧密接触，外永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组之间紧密接触；第二种方式：在内永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组之间留有间隙，并在间隙内填充非导磁隔离垫；在外永久磁铁层的相邻两组永久磁铁组之间留有间隙，并在间隙内填充非导磁隔离垫。

4.根据权利要求1所述的端面固定的双平盘式永磁涡流联轴器，其特征在于所述内、外涡流环为结构相同的圆环形平板，且内、外涡流环的内径分别小于内、外永久磁铁层的内径，内、外涡流环的外径分别大于内、外永久磁铁层的外径。