CN104113184A - 自动限定转矩的永磁联轴机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁联轴机，具体地说是一种自动限定转矩的永磁联轴机。包括有导磁转子与永磁转子，该导磁转子连接有马达轴，该永磁转子连接有负载轴，使该导磁转子与永磁转子的端面相互靠近以磁性连结同时旋转，该导磁转子与永磁转子之间具有气隙，该永磁转子可相对于该导磁转子轴向滑移以调整气隙大小，该永磁转子背向该导磁转子的端面设置有限位单元，该负载轴外围相对于该限位单元设置有定位盘；本发明自动进行斥力、转矩的限定，减少震动或冲击，维持该永磁联轴机的高效率运转与安全性。

Description

自动限定转矩的永磁联轴机

技术领域

本发明涉及永磁联轴机，具体地说是一种自动限定转矩的永磁联轴机。

背景技术

一般永磁联轴机主要是由铜或铝为材质的导磁转子，以及具有强力磁铁的永磁转子两部分组成。导磁转子主要固定在马达轴上，永磁转子则固定在负载轴上，在导磁转子和永磁转子之间有间隙(通称为气隙)。如此马达和负载的连结会由原来的硬(机械)连结转变为软(磁)连结，通过调节导磁转子与永磁转子间的气隙就可达到负载轴上的输出转矩变化，从而达到负载转速变化。

永磁联轴机能显著改善系统的运转特性，在启动负载之前由永磁联轴机驱动马达空载启动，不仅降低了马达的启动电流和减少对马达的热冲击负荷以及对电力系统的影响，从而节约电能并延长马达的工作寿命，而且极为有效的减少了启动时传动系统对输送皮带的破坏性张力，消除了输送机启动时产生的震荡，还能大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长皮带，惰轮等关键零件的使用寿命，提升了设备的安全可靠运行，有效的降低了设备维修及故障时间成本。故相较于传统联轴机，永磁联轴机确实提供更为进步的结构，而极具实用价值。

另外，由于永磁联轴机的特性，在静止或工作阶段时，该导磁转子和永磁转子的转速相近，故该永磁转子受到磁吸作用而靠近该导磁转子，维持良好的磁性连结。然而，在启动阶段或负载轴受到不当限制时，该永磁转子与导磁转子之间会产生具有差异的相对转速，此时该永磁转子与导磁转子之间会产生相对远离的斥力，此斥力会将具有滑移能力的永磁转子推离该导磁转子而降低磁性连结，进而改变该负载轴上的输出转矩。

因此，如何限定该斥力与转矩变化，以提高永磁联轴机的传输效能，减少运转时的震动或冲击，乃为业界相当重视的课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种自动限定转矩的永磁联轴机，其确保该永磁联轴机于启动至工作阶段时，自动进行斥力、转矩的限定，减少震动或冲击，维持该永磁联轴机的高效率运转与安全性。

本发明的另一目的在于提供一种自动限定转矩的永磁联轴机，其于工作阶段意外停机时，可使该永磁联轴机的磁性连结完全脱离，避免损坏该永磁联轴机。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动限定转矩的永磁联轴机，包括有导磁转子与永磁转子，该导磁转子连接有马达轴，该永磁转子连接有负载轴，使该导磁转子与永磁转子的端面相互靠近以磁性连结同时旋转，该导磁转子与永磁转子之间具有气隙，该永磁转子可相对于该导磁转子轴向滑移以调整气隙大小，该永磁转子背向该导磁转子的端面设置有限位单元，该负载轴外围相对于该限位单元设置有定位盘。

当该永磁联轴机静止时，由于该导磁转子与永磁转子皆未转动，故两者之间会受到磁力吸引，并在该导磁转子与永磁转子之间预留有部份气隙。

当该永磁联轴机启动时，由于马达先带动该导磁转子转动，再由导磁转子磁性连结该永磁转子转动，此时该导磁转子与永磁转子的转速不一致而产生差异，此差异会在该导磁转子与永磁转子之间产生斥力，迫使该永磁转子离开该导磁转子，此时该永磁转子仍然持续加速，但其转矩降低，可避免产生震荡或损坏该永磁联轴机。

当前述斥力产生时，为避免该永磁转子离开该导磁转子过远，导致磁性连结失效而影响该永磁转子的转动，故以该限位单元挡止于该定位盘以维持适当距离，让该永磁转子仍能稳定加速。

当该永磁转子继续加速，该限位单元将因离心力而脱离对该定位盘的限制位置，但因该永磁转子的转速接近该导磁转子后，两者之间的斥力会减少或消失，故该永磁转子将复归再次靠近该导磁转子，使该导磁转子与永磁转子之间的气隙减少，减少动力传输的损耗，让磁性连结最佳化，此时该永磁联轴机即进入稳定的工作阶段。

另外，在工作阶段时，若负载端受到意外而紧急降速甚至停止，该永磁转子的转速会迅速下降，此时该导磁转子与永磁转子之间的斥力将再次产生，由于该限位单元不受该定位盘的限制，故可使该永磁转子最大极限远离该导磁转子，使其间的气隙最大化，让磁性连结减少几近消失，此时永磁转子的转矩可顺利下降，避免损坏该永磁联轴机，同时提高使用时的安全性。

该限位单元包括有固定件、活动件与弹性件；该固定件固定于该永磁转子端面上，该活动件的一端连接于该固定件上，使该活动件另一端相对于该固定件进行活动，该弹性件则设置于该固定件与活动件之间；当该永磁转子转动时，该活动件受到离心力影响而脱离限制该定位盘位置，当该永磁转子减速时，该活动件则受到该弹性件作用复归原来位置。

该活动件一端以转轴插置于该固定件上，该活动件另一端则相对于该固定件进行摆动，该弹性件为扭转弹簧，该扭转弹簧套置于该转轴上，使该扭转弹簧的两臂分别抵靠在该固定件与活动件上；通过该永磁转子的转动离心力与该扭转弹簧的复归弹力控制该活动件的转动。

该定位盘相对于该永磁转子设置有相同的该固定件、活动件、弹性件，使该定位盘与该永磁转子上的活动件互相卡扣，并以该永磁转子的转动离心力与该扭转弹簧的复归弹力控制该活动件的转动。

该固定件为管体，该活动件则为插置于该管体中的杆体，使该杆体的伸出端相对于该固定件进行伸缩，该弹性件为伸缩弹簧，该伸缩弹簧装置于该杆体与该管体接触端；通过该永磁转子的转动离心力与该伸缩弹簧的复归弹力控制该活动件的伸缩。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明于启动至工作阶段时，自动进行斥力、转矩的限定，减少震动或冲击，维持该永磁联轴机的高效率运转与安全性。

2.本发明在工作阶段意外停机时，可使该永磁联轴机的磁性连结完全脱离，避免损坏该永磁联轴机。

附图说明

图1为本发明的第一实施例立体图；

图1A为本发明的第一实施例的限位单元放大例图；

图2为本发明的第一实施例的平面图；

图3为本发明的第一实施例的限位单元展开平面图；

图4为本发明的第二实施例立体图；

图4A为本发明的第二实施例的限位单元放大例图；

图5为本发明的第二实施例的平面图；

图6为本发明的第二实施例的限位单元展开平面图；

图7为本发明的第三实施例立体图；

图7A为本发明的第三实施例的限位单元放大例图；

图8为本发明的第三实施例的平面图；

图9为本发明的第三实施例的限位单元展开平面图；

图10为本发明初始阶段的结构位置剖视图；

图10A为图10中a区域的放大图；

图11为本发明缓启动阶段的结构位置剖视图；

图12为本发明复归工作阶段的结构位置剖视图；

图13为本发明发生意外状况时的结构位置剖视图。

其中：1为导磁转子，11为马达轴，2为永磁转子，21为负载轴，3为气隙，4为限位单元，41为固定件，41b为管体，42为活动件，42b为杆体，421b为伸出端，43为弹性件，43a为扭转弹簧，43b为伸缩弹簧，5为定位盘。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1、图2、图10、图10A所示，本发明包括有导磁转子1与永磁转子2，该导磁转子1连接有马达轴11，该永磁转子2连接有负载轴21，使该导磁转子1与永磁转子2的端面相互靠近以磁性连结同时旋转，该导磁转子1与永磁转子2之间具有气隙3，通过调整该气隙3大小可以改变该导磁转子1与永磁转子2的磁性连结关系，以得到所需的工作转速。

本发明主要特征在于，该永磁转子2可相对于该导磁转子1在该负载轴21外围滑移，以调整气隙3大小，借以改变磁性连结关系。该永磁转子2背向该导磁转子1的端面设置有限位单元4，该负载轴21外围相对于该限位单元4设置有定位盘5，使该限位单元4挡止于该定位盘5上，借以限制该永磁转子2的滑移距离。

如图1、图1A所示，为本发明的第一实施例。该限位单元4包括有固定件41、活动件42与弹性件43，该固定件41固定于该永磁转子2端面上，该活动件42一端连接于该固定件41上，使该活动件42另一端相对于该固定件41进行活动，该弹性件43则设置于该固定件41与活动件42之间。当该永磁转子2转动时，该活动件42受到离心力影响而脱离限制该定位盘5的位置，当该永磁转子2减速时，该活动件42则受到该弹性件43作用复归原来位置，限制该永磁转子2的滑移距离，以调整该永磁转子2与该导磁转子1之间的连结关系。

如图2所示，该活动件42一端以转轴插置于该固定件41上，该活动件42另一端则挡止于该定位盘5上，该弹性件43为扭转弹簧43a，该扭转弹簧43a套置于该转轴上，使该扭转弹簧43a的两臂分别抵靠在该固定件41与活动件42上，该扭转弹簧43a的两臂平时张伸而将该活动件42推转挡止于该定位盘5上。当该永磁转子2转动加速至默认值时，如图3所示，因转动离心力的关系会使该活动件42抵抗该扭转弹簧43a的弹力而摆动脱离对该定位盘5的限制，并在该永磁转子2转速降低时因该扭转弹簧43a的弹力使该活动件42复归挡止于该定位盘5上。

通过前述结构，该永磁联轴机自启动以至于工作时，其步骤概述如下：

(1)初始阶段

如图10所示，当该永磁联轴机处于静止状态时，由于该导磁转子1与永磁转子2皆未转动，故两者之间会受到磁力吸引，并在该导磁转子1与永磁转子2之间预留有最小气隙3，此时该限位单元4的活动件42受该弹性件43作用而维持初始位置。

(2)缓启动阶段

如图11所示，当该永磁联轴机启动时，该导磁转子1与永磁转子2会产生转速差异，此差异会在该导磁转子1与永磁转子2之间产生斥力，迫使该永磁转子2离开该导磁转子1，使该永磁转子2转矩降低，但仍然持续加速，可避免产生震荡或损坏该永磁联轴机，此时该限位单元4的活动件42因该永磁转子2的离心力不足而仍然维持在初始位置。

(3)防退堵转阶段

该限位单元4的活动件42挡止于该定位盘5上以控制该永磁转子2离开该导磁转子1的距离，使该永磁转子2仍能受到该导磁转子1的磁性连结而继续加速。

(4)复归工作阶段

如图12所示，当该永磁转子2的转速接近该导磁转子1后，两者之间的斥力会减少或消失，故该永磁转子2将复归再次靠近该导磁转子1，使该导磁转子1与永磁转子2之间的气隙3减少，磁性连结最佳化，此时该永磁联轴机即进入稳定的工作阶段，此时因该永磁转子2的离心力加大，以将该限位单元4的活动件42推离该定位盘5的限制，但因斥力消失，故该永磁转子2不受到任何影响。

另外，如图13所示，在工作阶段时，若负载轴21受到意外而紧急降速甚至停止，该永磁转子2的转速会迅速下降，此时该导磁转子1与永磁转子2之间的斥力将再次产生，但由于该限位单元4不受该定位盘5的限制，故可使该永磁转子2最大极限远离该导磁转子1，使其间的气隙3最大化，让磁性连结减少几近消失，此时永磁转子2的转矩可顺利下降，减少对该永磁联轴机的影响，同时提高使用时的安全性。

如图4至图6所示，为本发明的第二实施例。前述限位单元4可于该永磁转子2的表面设置多组，以增加限位的稳定性。除此以外，由于该定位盘5与该永磁转子2同步转动，故该定位盘5相对于该永磁转子2的该限位单元4同样设置有该固定件41、活动件42、弹性件43，如此，该定位盘5与该永磁转子2上的活动件42必须相互之间同时卡扣，方能发挥限制效果，所以控制上更为精密，可视需求进行设置。

如图7至图9所示，为本发明的第三实施例。该固定件41为管体41b，该活动件42则为插置于该管体41b中的杆体42b，使该杆体42b的伸出端421b相对于该管体41b进行伸缩，该弹性件43为伸缩弹簧43b，该伸缩弹簧43b装置于该杆体42b与该管体41b接触端，通过该永磁转子2的转动离心力与该伸缩弹簧43b的复归弹力控制该杆体42b的伸缩。当然，该固定件41、活动件42、弹性件43的设置例变化很多，凡能达成如本发明所称限位功能的设计，皆应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自动限定转矩的永磁联轴机，包括有导磁转子与永磁转子，该导磁转子连接有马达轴，该永磁转子连接有负载轴，使该导磁转子与永磁转子的端面相互靠近以磁性连结、并同时旋转，将动力经由该马达轴传递至该负载轴上输出，其特征在于：该导磁转子与永磁转子之间具有气隙，该永磁转子可相对于该导磁转子轴向滑移以调整气隙大小，以调整该永磁转子与该导磁转子之间的连结关系。

2.如权利要求1所述的自动限定转矩的永磁联轴机，其特征在于：该永磁转子背向该导磁转子的端面设置有限位单元，该负载轴外围相对于该限位单元设置有定位盘，当该永磁转子远离该导磁转子时，该限位单元需挡止于该定位盘而限制该永磁转子滑移的距离，以调整该永磁转子与该导磁转子之间的连结关系。

3.如权利要求2所述的自动限定转矩的永磁联轴机，其特征在于：该限位单元包括有固定件、活动件与弹性件；该固定件固定于该永磁转子端面上，该活动件的一端连接于该固定件上，使该活动件另一端相对于该固定件进行活动，该弹性件则设置于该固定件与活动件之间；当该永磁转子转动时，该活动件受到离心力影响而脱离限制该定位盘位置，当该永磁转子减速时，该活动件则受到该弹性件作用复归原来位置。

4.如权利要求3所述的自动限定转矩的永磁联轴机，其特征在于：该活动件一端以转轴插置于该固定件上，该活动件另一端则相对于该固定件进行摆动，该弹性件为扭转弹簧，该扭转弹簧套置于该转轴上，使该扭转弹簧的两臂分别抵靠在该固定件与活动件上；通过该永磁转子的转动离心力与该扭转弹簧的复归弹力控制该活动件的转动。

5.如权利要求4所述的自动限定转矩的永磁联轴机，其特征在于：该定位盘相对于该永磁转子设置有相同的该固定件、活动件、弹性件，使该定位盘与该永磁转子上的活动件互相卡扣，并以该永磁转子的转动离心力与该扭转弹簧的复归弹力控制该活动件的转动。

6.如权利要求3所述的自动限定转矩的永磁联轴机，其特征在于：该固定件为管体，该活动件则为插置于该管体中的杆体，使该杆体的伸出端相对于该固定件进行伸缩，该弹性件为伸缩弹簧，该伸缩弹簧装置于该杆体与该管体接触端；通过该永磁转子的转动离心力与该伸缩弹簧的复归弹力控制该活动件的伸缩。