CN104967280A - 一种径向缓冲型磁力耦合器 - Google Patents
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Abstract
一种径向缓冲型磁力耦合器，其包括导体盘和磁体盘，导体盘和磁体盘围绕公共轴线且各自可以独立旋转，旋转的导体盘和在磁体盘中能滑移的磁体的磁体盘通过气隙产生的可变的感应磁场力，通过磁耦合来传动可变的扭矩。导体盘和驱动轴连接，克服弹簧的拉力而沿着径向方向朝外圆周方向滑动，此时随着磁体和导体盘的磁耦合区域增大,磁场感应强度增大,磁场力所产生的磁感应转矩也相应缓慢增加，从而使得负载扭矩缓慢增加，负载速度也随之缓慢增加,这样就延长了设备的启动时间,对负载工作机起到一个缓慢启动的作用，对于一些需要软启动特性的大惯量重型设备的启动提供了一个简单易行的方法。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程中的传动领域,特指一种柔性延迟磁力耦合器,它可以广泛用于矿山采掘,建材,煤炭,港口,电力,冶金,水利,化工等行业中的电机和各种大惯量设备之间的用于负载设备在启动,运行时对负载设备有软启动性能的需要缓冲的场合。
背景技术
在现有已知的延迟型磁力耦合器，都是双导体盘双磁体盘结构，磁场耦合强度的调节是磁耦合中产生的轴向磁力移动磁体盘而成的，且移动距离短(通常只有3-5毫米，磁耦合强度调节亦非渐进式，且延迟时间短，延迟效果非常有限，对于大惯量重负荷设备无法产生软启动效果，其结构中磁体盘和导体盘的耦合仅用了磁体的单面,而另一面用导磁钢板将磁力线封闭,永磁体的磁耦合性能只利用了一半。结构比较复杂，不宜加工，延迟效果不明显，从而达不到对负载设备在启动阶段起到延迟缓冲作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种径向缓冲型磁力耦合器，本发明提供了一种区别于其他类型的柔性延迟型磁耦合器,其采用了,四导体盘双磁体盘的磁耦合结构，四导体盘与驱动轴刚性联接，双磁体盘与负载端轴刚性相连，两者之间没有任何机械连接,因而避免了驱动端和负载端振动的传递和干扰,由于采用四导体盘在双磁体盘各个耦合面的耦合,其有效地将磁体充磁方向的耦合进行了全覆盖,磁体的性能有效地得到了利用。
本发明的技术方案是：
一种径向缓冲型磁力耦合器是包括磁力耦合器的输入部分和磁力耦合器的输出部分；磁力耦合器的输入部分包括与驱动轴相连接的驱动端轮毂(1)，与驱动端轮毂相连接的胀紧套(2)，与驱动端轮毂(1)相连接的驱动端钢盘有3个,分别为第一钢盘(3)、第二钢盘(8)和第三钢盘(9)，在第一钢盘(3)、第二钢盘(8)和第三钢盘(9)靠近第一磁体盘(6)和第二磁体盘(10)的两侧均安装有铜盘(4),共有4块铜盘(4)，驱动部分四导体盘结构由驱动端轮毂(1)、驱动端导体盘通过隔套(7)用螺栓将3个第一钢盘(3)、第二钢盘(8)和第三钢盘(9)以及4个铜盘(4)刚性连接成一体，它们均通过驱动端轮毂(1)和驱动轴相连，在和磁体盘的磁耦合过程中提供磁转矩给设备启动所需要的动力；磁力耦合器的输出部分包括一组磁体(5)固定在黄铜制作的滑动框(12)内，将其安装在第一磁体盘(6)上的均匀分布的滑槽中，在滑槽磁体回转中心径向安装有数个拉力弹簧(13)，将每个弹簧(13)与其中一个滑动框安装固定；另一组磁体(5)直接固定在第二磁体盘(10)的均匀分布的槽中，第二磁体盘(10)内安装的磁体数为第一磁体盘(6)内的磁体数的一倍，与第一磁体盘(6)(10)相连接的负载端轮毂(11)用于连接负载轴，与负载端轮毂(11)相连接的胀紧套(2)将负载输入轴胀紧，双磁体盘部分即由两个磁体盘和负载端轮毂刚性联接而成。
所述通过驱动端电机提供动力，带动整个四导体盘转动，导体盘的铜盘在双磁体盘磁体的磁场下作切割磁力线运动，从而产生电涡流进而产生磁耦合现象，带动磁体盘开始缓慢转动，随着转动，可以径向滑动的第一磁体盘(6)导向槽内固定磁体(5)的一组磁体框(12)在离心力的作用下在磁体盘内朝着外径方向径向滑移的，从而使得磁耦合面增加，磁场强度也逐渐增加，第二磁体盘(10)安装的一组磁体(5)是固定的。随着速度不断地加快，第一磁体盘(6)滑槽中的固定磁体(5)的滑动框(12)滑动的距离越大，磁耦合强度越大，和负载端连接的设备输入轴运转速度也就越快，在双磁体盘的磁体数量布置上是按下述原则布置的；第二磁体盘(10)内的磁体性能所产生的磁转矩设计成负载端设备的正常运转的额定转矩，而第一磁体盘(6)内的磁体性能所产生的磁转矩设计成负载端设备在设备启动阶段需要克服设备启动时需要克服静摩擦力矩而需要的启动转矩。
所述径向滑动的第一磁体盘(6)导向槽内固定磁体(5)的一组磁体框(12)在离心力的作用下在磁体盘内朝着外径方向径向滑移的，改变磁耦合强度。
采用双磁体盘和四导体盘结构,有效地使用磁体的充磁的两个方向。其一磁体盘的磁体是可以径向滑移的，使得磁耦合面积随着离心力增大而增大,磁耦合转矩也逐渐增强,在电机停止后，连接负载端的磁体盘也相应停止，离心力也相应失去,由于弹簧的拉力可将滑移的磁体拉回到原起始位置。
通过驱动端电机提供动力，带动整个四导体盘转动，导体盘的铜盘在双磁体盘磁体的磁场下作切割磁力线运动，从而产生电涡流进而产生磁耦合现象，带动磁体盘开始缓慢转动，随着转动，可以径向滑动的第一磁体盘(6)导向槽内固定磁体5的一组磁体框12在离心力的作用下在磁体盘内朝着外径方向径向滑移的，从而使得磁耦合面增加，磁场强度也逐渐增加，第二磁体盘10安装的一组磁体5是固定的。随着速度不断地加快，第一磁体盘(6)滑槽中的固定磁体5的滑动框12滑动的距离越大，磁耦合强度越大，和负载端连接的设备输入轴运转速度也就越快，在双磁体盘的磁体数量布置上是按下述原则布置的；第二磁体盘10内的磁体性能所产生的磁转矩设计成负载端设备的正常运转的额定转矩，而第一磁体盘(6)内的磁体性能所产生的磁转矩设计成负载端设备在设备启动阶段需要克服设备启动时需要克服静摩擦力矩而需要的启动转矩。
径向滑动的第一磁体盘(6)导向槽内固定磁体5的一组磁体框12在离心力的作用下在磁体盘内朝着外径方向径向滑移的，改变磁耦合强度。
双磁体盘和四导体盘结构,有效地使用磁体的充磁的两个方向。其一磁体盘的磁体是可以径向滑移的，使得磁耦合面积随着离心力增大而增大,磁耦合转矩也逐渐增强,在电机停止后，连接负载端的磁体盘也相应停止，离心力也相应失去,由于弹簧的拉力可将滑移的磁体拉回到原起始位置。
本发明的有益效果是：
本发明的径向缓冲型磁力耦合器，通过在电机提供动力，带动导体盘转动，导体盘在磁耦合作用下带动磁体盘一起转动，其中一第一磁体盘(6)带导向槽，固定磁体5的滑移框12在磁体盘的导向槽内是可以径向滑移的，第二磁体盘10的磁体5直接固定在磁体盘的均匀分布的槽中。随着驱动端轴速度不断地加快，第一磁体盘6滑槽中的固定磁体5的滑移框12在离心力的作用下，克服弹簧的拉力而沿着径向方向朝外圆周方向滑动，此时随着磁体和导体盘的磁耦合区域增大,磁场感应强度增大,磁场力所产生的磁感应转矩也相应缓慢增加，从而使得负载扭矩缓慢增加，负载速度也随之缓慢增加,这样就延长了设备的启动时间,对负载工作机起到一个缓慢启动的作用，对于一些需要软启动特性的大惯量重型设备的启动提供了一个简单易行的方法。
附图说明
图1为本发明径向缓冲型磁力耦合器停止时其中一磁体盘磁体回归原位无径向移动状态示意图。
图2为本发明径向缓冲型磁力耦合器已开始径向移动状态的示意图。
图3为本发明径向缓冲型磁力耦合器已完成径向移动达到最大磁耦合状态的示意图。
图4为本发明第一磁体盘(6)及磁体数量分布结构示意图。
图5为本发明磁体框和磁体在第一磁体盘(6)导向槽结构示意图。
图6为本发明磁体、滑块安装在辅助磁体盘示意图。
图7为图6中沿A—A方向局部剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1至7，一种径向缓冲型磁力耦合器，包括与驱动轴相连接的驱动端轮毂1，与驱动端轮毂相连接的胀紧套2，与驱动端轮毂相连接的驱动端钢盘389，在驱动端钢盘389上安装固定铜盘4，与驱动端钢盘相连接的隔套7通过螺栓将钢盘389相连，钢盘7两侧均安装固定铜盘4，导体盘由钢盘和铜盘组成，驱动部分由驱动端轮毂、驱动端导体盘联接而成。磁体5固定在黄铜制作的滑动框12内，将其安装在第一磁体盘(6)上的均匀分布的滑槽中，在每个滑槽磁体回转中心径向安装有弹簧13，将弹簧13的两端分别于与滑动框12和第一磁体盘(6)安装固定；而数组磁体10直接固定在第二磁体盘10的均匀分布的槽中，与第一磁体盘6相连接的负载端轮毂11用于连接负载轴，与负载端轮毂相连接的胀紧套2将负载端轴胀紧传递扭矩。
永磁体的材料以高性能的稀土合金中的铷铁硼为主，磁体盘的材料以铝，铜，奥氏体不锈钢等非磁化材料为主，铜盘以非磁化材料的金属铝，铜为主，其钢盘材料用可磁化的钢材制造。
启动时通过电机提供动力，带动导体盘转动，导体盘在与第二磁体盘10的磁耦合作用下带动第二磁体盘10一起转动，第二磁体盘10提供负载正常运行所需转矩，而第一磁体盘6和导体盘最大磁耦合时也就是磁体滑移到最大外圆处时可提供负载在启动阶段所需足够克服静摩擦之力矩，第一磁体盘(6)带导向槽，固定磁体10的磁体框12可做径向朝外圆周方向移动，第二磁体盘10的磁体5是固定的。随着速度加快，第一磁体盘6滑槽中的嵌入磁体5的滑动框12在离心力作用下克服弹簧的拉力而沿着径向朝外圆方向滑动，此时感应磁场强度逐渐增强，连接负载端设备的扭矩也逐渐增强,从而达到负载设备缓慢启动的作用，整个负载端设备延长了启动时间。
本发明提供了一种新的缓冲的方法，它只通过磁体盘中的磁体的径向滑移，改变感应磁场强度，起到缓冲效果。双磁体盘相对四导体盘相对固定，当电机启动后，其一磁体盘随着转速快速增加，磁体在离心力的作用下并克服弹簧力，磁体沿径向朝外圆周面方向滑动，磁感强度逐渐增大，负载端设备的扭矩也相应逐渐增大，从而使得负载设备速度缓慢增加直至达到设备的正常运行速度为止。
为保证磁体在磁体盘5中准确运动，在磁体盘上加工有导向槽，保证了磁体运动的准确性。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (4)
1.一种径向缓冲型磁力耦合器，其特征是包括磁力耦合器的输入部分和磁力耦合器的输出部分；磁力耦合器的输入部分包括与驱动轴相连接的驱动端轮毂(1)，与驱动端轮毂相连接的胀紧套(2)，与驱动端轮毂(1)相连接的驱动端钢盘有3个,分别为第一钢盘(3)、第二钢盘(8)和第三钢盘(9)，在第一钢盘(3)、第二钢盘(8)和第三钢盘(9)靠近第一磁体盘(6)和第二磁体盘(10)的两侧均安装有铜盘(4),共有4块铜盘(4)，驱动部分四导体盘结构由驱动端轮毂(1)、驱动端导体盘通过隔套(7)用螺栓将3个第一钢盘(3)、第二钢盘(8)和第三钢盘(9)以及4个铜盘(4)刚性连接成一体，它们均通过驱动端轮毂(1)和驱动轴相连，在和磁体盘的磁耦合过程中提供磁转矩给设备启动所需要的动力；磁力耦合器的输出部分包括一组磁体(5)固定在黄铜制作的滑动框(12)内，将其安装在第一磁体盘(6)上的均匀分布的滑槽中，在滑槽磁体回转中心径向安装有数个拉力弹簧(13)，将每个弹簧(13)与其中一个滑动框安装固定；另一组磁体(5)直接固定在第二磁体盘(10)的均匀分布的槽中，第二磁体盘(10)内安装的磁体数为第一磁体盘(6)内的磁体数的一倍，与第一磁体盘(6)(10)相连接的负载端轮毂(11)用于连接负载轴，与负载端轮毂(11)相连接的胀紧套(2)将负载输入轴胀紧，双磁体盘部分即由两个磁体盘和负载端轮毂刚性联接而成。
2.根据权利要求1所述的径向缓冲型磁力耦合器，其特征在于所述通过驱动端电机提供动力，带动整个四导体盘转动，导体盘的铜盘在双磁体盘磁体的磁场下作切割磁力线运动，从而产生电涡流进而产生磁耦合现象，带动磁体盘开始缓慢转动，随着转动，可以径向滑动的第一磁体盘(6)导向槽内固定磁体(5)的一组磁体框(12)在离心力的作用下在磁体盘内朝着外径方向径向滑移的，从而使得磁耦合面增加，磁场强度也逐渐增加，第二磁体盘(10)安装的一组磁体(5)是固定的。随着速度不断地加快，第一磁体盘(6)滑槽中的固定磁体(5)的滑动框(12)滑动的距离越大，磁耦合强度越大，和负载端连接的设备输入轴运转速度也就越快，在双磁体盘的磁体数量布置上是按下述原则布置的；第二磁体盘(10)内的磁体性能所产生的磁转矩设计成负载端设备的正常运转的额定转矩，而第一磁体盘(6)内的磁体性能所产生的磁转矩设计成负载端设备在设备启动阶段需要克服设备启动时需要克服静摩擦力矩而需要的启动转矩。
3.根据权利要求1所述的径向缓冲型磁力耦合器，其特征在于所述径向滑动的第一磁体盘(6)导向槽内固定磁体(5)的一组磁体框(12)在离心力的作用下在磁体盘内朝着外径方向径向滑移的，改变磁耦合强度。
4.根据权利要求1所述的径向缓冲型磁力耦合器，其特征是所述径向缓冲型磁力耦合器采用双磁体盘和四导体盘结构,有效地使用磁体的充磁的两个方向。其一磁体盘的磁体是可以径向滑移的，使得磁耦合面积随着离心力增大而增大,磁耦合转矩也逐渐增强,在电机停止后，连接负载端的磁体盘也相应停止，离心力也相应失去,由于弹簧的拉力可将滑移的磁体拉回到原起始位置。
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