CN105186830A - 磁对磁永磁同步耦合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及永磁传动领域，尤其涉及一种磁对磁永磁同步耦合器，其特征是，包括永磁盘和永磁同步组件，所述永磁盘与轮毂一相连接，永磁同步组件与轮毂二相连接，所述永磁同步组件中设有同步磁盘，永磁盘与同步磁盘之间留有气隙并通过磁耦合的方式耦合，无滑差。所述永磁同步组件中设有两个同步磁盘，同步磁盘一设于永磁盘的一侧，同步磁盘二设于永磁盘的另一侧，所述同步磁盘一连接于衬板一上，同步磁盘二连接于衬板二上。与现有技术相比，本发明的优点是：1）磁钢对磁钢的耦合方式比磁钢与导体的耦合方式传动效率更高，能杜绝滑差现象，恒转矩输出，避免滑差造成的涡流温升现象。2）盘式结构，磁钢分布合理，方便扩展，可实现不同扭矩的传递。

Description

磁对磁永磁同步耦合器
技术领域
本发明涉及永磁传动技术领域，尤其涉及一种磁对磁永磁同步耦合器。
背景技术
永磁耦合器，又名磁力耦合器，是通过导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输的装置，可实现电动机和负载间无机械连接的传动方式，其工作原理是当两者之间有相对运动时，导体组件切割磁力线，在导体中产生涡电流，涡电流进而产生反感磁场，与永磁体产生的磁场交互作用，从而实现两者之间的扭矩传递。
目前永磁耦合器的结构形式主要有几大类，一类是盘式结构，导体和永磁体各自设置在两个圆盘的相对平面上，导体与永磁体之间的气隙垂直于圆盘的旋转轴线，其优点是结构简单，对电机轴与负载轴的轴线对中偏差容忍度较大；另一类是筒式结构，导体和永磁体各自设置在两个同轴布置筒体的相对表面上，导体与永磁体之间的气隙旋转轴线与筒体的旋转轴线同轴，其转动惯量大，易产生振动，与盘式结构相比，相同功率下永磁耦合面积小；第三类是一种采用球面绞接结构，导体和永磁体各自设置在球面和配合面的相对表面上，此结构适用于电机轴与负载轴成较大夹角的情况；第四类是同时具有盘式结构和筒式结构的复合结构，因结构过于复杂，优势不大。
永磁耦合器具有如下技术特点：能通过转子之间耦合面积的调节，实现不同扭矩传递，降速节能(节能率可达5%~50%)；柔性启动，减少电机的冲击电流，延长设备使用寿命；隔离振动，无机械连接，延长传动系统各主要部件(轴承，密封等)的使用寿命；结构简单，免维护，无易损易耗件，能适应恶劣环境；安装简单，容忍较大的安装对中误差；无外接电源，不产生谐波污染；高效扭矩传输，允许冲击性载荷。
永磁耦合器的应用涉及到水泵、风机、离心机、抽油机、破碎机、皮带运输机等多种机械设备的扭矩传递。目前市场上以盘形结构和筒形结构比较常见。对比而言，筒形产品的磁力方向为径向，所以可以允许有较大的轴向窜动，而盘式结构磁力方向为轴向，所以轴向窜动量较小，但产品的轴向尺寸要小于筒形结构，产品自重要轻，容易安装。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁对磁永磁同步耦合器，采用一种全新的磁对磁的双磁组件耦合结构，通过永磁体之间的磁力作用实现电机端与负载端的扭力传递，避免导体盘涡流产生的高温对装置安全运行的威胁，同时能杜绝永磁动力传递中的滑差现象，实现恒转矩输出，保证扭矩传递的效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：
磁对磁永磁同步耦合器，包括永磁盘和永磁同步组件，所述永磁盘与轮毂一相连接，永磁同步组件与轮毂二相连接，所述永磁同步组件中设有同步磁盘，永磁盘与同步磁盘之间留有气隙并通过磁耦合的方式耦合在一起，永磁盘和永磁同步组件之间无滑差。
所述永磁同步组件中设有两个同步磁盘，同步磁盘一设于永磁盘的一侧，同步磁盘二设于永磁盘的另一侧，同步磁盘一与永磁盘之间设有气隙，同步磁盘二与永磁盘之间的气隙，所述同步磁盘一连接于衬板一上，同步磁盘二连接于衬板二上，衬板一与衬板二通过间隔支架连接成一体。
所述间隔支架为整体式空心圆柱。
所述间隔支架为承插式空心圆柱组合件，组合件之间设有调节气隙的垫片。
所述永磁盘上绕圆周方向按NS顺序依次排列有n个永磁体一，n为偶数，永磁体一的充磁方向垂直于永磁盘盘体，永磁体一的两侧为耦合侧且均无磁遮弊结构。
所述同步磁盘与永磁盘的磁耦合区域上绕圆周方向按NS顺序依次排列有永磁体二，永磁体二的数量与永磁盘上的永磁体一相同，永磁体二的充磁方向垂直于同步磁盘盘体。
所述永磁体一和/或永磁体二可缺如分布，缺如成圆周方向对称，且一组缺如磁体的数量为2的整数倍。所述缺如处填充以非磁性块状物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）磁钢对磁钢的耦合方式比磁钢与导体的耦合方式传动效率更高，能杜绝滑差现象，恒转矩输出，避免因滑差造成的涡流引起的温升现象，保证设备安全运行，实现柔性启动，减少电机的冲击电流，延长设备使用寿命。
2）盘式结构，磁钢分布合理，体积小，方便扩展，通过磁盘之间耦合面积的调节，可实现不同扭矩的传递，同时有效隔离振动，延长传动系统各主要部件（轴承，密封等）的使用寿命；安装简单，容忍较大的安装对中误差。
附图说明
图1是本发明实施例一结构示意图；
图2是本发明实施例二结构示意图；
图3是本发明磁盘上永磁体的分布示意图；
图4是本发明磁盘上永磁体的缺如分布示意图；
图5是本发明间隔支架实施例一结构示意图；
图6是本发明间隔支架实施例二结构示意图；
图7是本发明间隔支架实施例二气隙调节示意图。
图中：1-永磁盘，2-永磁同步组件，3-轮毂一，4-轮毂二，5-同步磁盘，6-气隙，7-衬板一，8-衬板二，9-间隔支架，10-垫片，11-螺栓，12-永磁体一，13-永磁体二，14-非磁性块状物，15-锁紧盘，51-同步磁盘一，52-同步磁盘二，91-组件一，92-组件二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本发明磁对磁永磁同步耦合器实施例一结构示意图，包括永磁盘1和永磁同步组件2，永磁盘1与轮毂一3相连接，永磁同步组件2与轮毂二4相连接，永磁同步组件中设有同步磁盘5，永磁盘与同步磁盘之间留有气隙6并通过磁耦合的方式耦合在一起。轮毂一3和轮毂二4分别连接电机轴和负载轴，通过锁紧盘15连接固定，就可以实现电机动力的同步传递了，并且永磁盘和永磁同步组件之间无滑差。
见图2，是本发明磁对磁永磁同步耦合器实施例二结构示意图，实施例中，永磁同步组件2中设有两个同步磁盘，同步磁盘一51设于永磁盘1的一侧，同步磁盘二52设于永磁盘1的另一侧，同步磁盘一51与永磁盘1之间留有气隙，同步磁盘二52与永磁盘1之间也留有气隙，同步磁盘一51连接于衬板一7上，同步磁盘二52连接于衬板二8上，衬板一7与衬板二8通过间隔支架9连接成一体。永磁盘1上设有永磁体一12，同步磁盘一和同步磁盘二上分别设有永磁体二13。轮毂一3和轮毂二4分别连接电机轴和负载轴，通过锁紧盘15连接固定，实现电机动力的同步传递。
见图3，是本发明磁盘上永磁体的分布示意图，永磁盘1上绕圆周方向按NS顺序依次排列有n个永磁体一12，n为偶数，永磁体一12的充磁方向垂直于永磁盘1盘体，永磁体一12的两侧为耦合侧且均无磁遮弊结构。
相对应的，同步磁盘与永磁盘的磁耦合区域上绕圆周方向按NS顺序依次排列有永磁体二13，永磁体二的数量与永磁盘上的永磁体一相同，永磁体二的充磁方向垂直于同步磁盘5盘体。
见图4，是本发明永磁盘上永磁体一的缺如分布示意图。永磁体一12和/或永磁体二13可采用缺如分布形式，缺如成圆周方向对称，且一组缺如磁体的数量为2的整数倍。该缺如处也可以填充以非磁性块状物14，以保持外形美观。此缺如可根据功率或扭矩传递性能，选择两组或两组以上，缺如处数量不受限制。
见图5，是本发明间隔支架实施例一结构示意图，间隔支架9为整体式空心圆柱，其长度经过计算和精确加工，可保证一周气隙的均匀性，有利于产生稳定的磁场力，当气隙宽度在圆周方向偏差过大时，将会使耦合器在运行时产生振动，在高速运行下，造成耦合器零部件的疲劳破坏，缩短使用寿命。其优点是结构简单，不足之处是，螺栓11要预留一段长度，才能保证衬板一7和衬板二8之间的距离可调。
见图6、图7，是本发明间隔支架实施例二结构示意图，间隔支架9为承插式空心圆柱组合件，在组件一91和组件二92之间可加垫片10，此承插结构能保证气隙调节时，不必更换螺栓11。垫片10在不参与调节时，放置在螺栓11的帽头里侧，参与调节时，放置在间隔支架的接口处。这样就可根据现场运行要求，随时移动垫片调节合适的气隙，而耦合器的动平衡仍能保持稳定，不会产生振动等不良影响。
以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.磁对磁永磁同步耦合器，其特征在于，包括永磁盘和永磁同步组件，所述永磁盘与轮毂一相连接，永磁同步组件与轮毂二相连接，所述永磁同步组件中设有同步磁盘，永磁盘与同步磁盘之间留有气隙并通过磁耦合的方式耦合在一起，永磁盘和永磁同步组件之间无滑差。
2.根据权利要求1所述的磁对磁永磁同步耦合器，其特征在于，所述永磁同步组件中设有两个同步磁盘，同步磁盘一设于永磁盘的一侧，同步磁盘二设于永磁盘的另一侧，同步磁盘一与永磁盘之间留有气隙，同步磁盘二与永磁盘之间也留有气隙，所述同步磁盘一连接于衬板一上，同步磁盘二连接于衬板二上，衬板一与衬板二通过间隔支架连接成一体。
3.根据权利要求2所述的磁对磁永磁同步耦合器，其特征在于，所述间隔支架为整体式空心圆柱。
4.根据权利要求2所述的磁对磁永磁同步耦合器，其特征在于，所述间隔支架为承插式空心圆柱组合件，组合件之间设有调节气隙的垫片。
5.根据权利要求1或2所述的磁对磁永磁同步耦合器，其特征在于，所述永磁盘上绕圆周方向按NS顺序依次排列有n个永磁体一，n为偶数，永磁体一的充磁方向垂直于永磁盘盘体，永磁体一的两侧为耦合侧且均无磁遮弊结构。
6.根据权利要求1或2所述的磁对磁永磁同步耦合器，其特征在于，所述同步磁盘与永磁盘的磁耦合区域上绕圆周方向按NS顺序依次排列有永磁体二，永磁体二的数量与永磁盘上的永磁体一相同，永磁体二的充磁方向垂直于同步磁盘盘体。
7.根据权利要求5所述的磁对磁永磁同步耦合器，其特征在于，所述永磁体一可缺如分布，缺如成圆周方向对称，且一组缺如磁体的数量为2的整数倍。
8.根据权利要求6所述的磁对磁永磁同步耦合器，其特征在于，所述永磁体二可缺如分布，缺如处沿圆周方向均匀，且一组缺如磁体的数量为2的整数倍。
9.根据权利要求7或8所述的磁对磁永磁同步耦合器，其特征在于，所述缺如处填充以非磁性块状物。
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