CN105896886A - O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器 - Google Patents

Abstract

O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器可划归动力传动、节能减排、动设备、磁力驱动领域，其利用滚珠丝杠(多组)、行星轮系、离合器和调速驱动电机组成的调速系统，分为两大系列：风冷O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器(FTO系列)、液冷O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器(YTO系列)。本发明为动设备的调速节能找到了一种经济可行的方法。

Description

O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器

技术领域

动力传动、节能减排、动设备、磁力驱动。

背景技术

从人类利用地磁驱动发明罗盘开始，磁场能量的利用研究便一直没有停止过。伴随着现代磁学理论的发展，磁力驱动产品在工业中的应用便层出不穷，磁力泵、磁力轴承、磁力耦合器、磁力齿轮等等。限于磁性材料的制约，磁力驱动技术发展缓慢，直到1983年，中国发明了高性能永磁材料钕铁硼，磁力驱动产品才得到快速发展应用。

磁力耦合器从磁力泵等磁力驱动产品中独立出来作为单独的分支发展以来，出现了形形色色的产品，但都局限于结构方面的原因，只能局限于中小功率、中小扭矩区间的动设备动力传动应用中，而且价格昂贵。像火电厂的一次风机(6000KW，1496r/min)、二次风机(4550KW，1495r/min)、碎煤机(1200KW，490r/min)和钢厂、矿场的大型风机等动设备，现有技术和产品都无法满足实际应用需求。

节能减排是目前迫切需求。动设备节能，目前比较高效的有变频调速节能和沟槽凸轮机构调速磁力耦合器调速节能。变频器使用寿命较短，环境适应能力差，占地空间大，维护需求高，高压变频器故障率则更高，可靠性差。目前已进行应用的沟槽凸轮机构调速磁耦(筒式和盘式)因结构原因应用范围有限，且价格昂贵。液冷沟槽凸轮机构调速盘式磁耦只能勉强应用到2500KW以下中等转速的动设备中，风冷沟槽凸轮机构调速盘式磁耦只能勉强应用到350KW以下中等转速的动设备中。筒式磁耦则更差，液冷调速产品只能勉强应用到800KW以下中等转速的动设备中，且安全可靠性不高。

发明内容

本发明重在找到一种盘式磁耦调速的技术方法，伴随着这种技术方法而引伸出两大系列O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器——风冷O型滚珠丝杠电动调速盘式磁耦(FTO系列)、液冷O型滚珠丝杠电动调速盘式磁耦(YTO系列)。

附图说明

图1为风冷O型滚珠丝杠电动调速盘式磁耦(FTO系列)，液冷O型滚珠丝杠电动调速盘式磁耦(YTO系列)加装外壳，冷却液通过外壳上管道进出，强制液冷，调速用的调速驱动齿轮装配于壳体内部。

O型滚珠丝杠电动调速盘式磁耦，都包含如下几个部分：图中标号1和5为感应盘，2和4为磁块固定盘，3为滚珠丝杠行星轮系组合调速机构，6为内中心传动轴，9为外中心传动轴。

两大系列O型滚珠丝杠电动调速盘式磁耦中，感应盘1和5由限位螺栓联结与外中心传动轴9组成外转子，磁块固定盘2和4串联在内中心传动轴6上，和滚珠丝杠行星轮系组合调速机构3一起组成内转子。内中心传动轴6、外中心传动轴9与负载及原动机的中心传动轴联接使用键联接，也可采用胀套联结。

磁耦工作时，磁耦内转子、滚珠丝杠行星轮系组合调速机构和调速驱动齿轮同步高速旋转，当调速时，离合器接合，调速驱动电机带动调速驱动齿轮自转，调速驱动齿轮带动主中心齿轮3-20自转，由于差速的作用，辅助中心齿轮3-18开始自转，从而带动齿轮轴3-7自转，齿轮轴3-7带动小齿轮3-6自转，从而引起丝杠转动，丝杠转动，丝杠螺母(和磁块固定盘固定在一起)沿轴向移动，从而改变磁块固定盘和感应盘之间的距离(磁场耦合间隙)，以达到调速节能的目的(磁场耦合间隙的变化，将导致磁耦内外转子转差的变化，也就是输入输出转速的变化)。

图2所示为滚珠丝杠行星轮系组合调速机构，限位挡圈3-13用来保证同步杆3-11不会发生轴向窜动，3-12为微调弹簧，3-1为滚珠丝杠组件，3-3为同步杆和丝杠的保持架。3-20为主中心齿轮、3-18为辅助中心齿轮、3-19为行星齿轮、3-25为行星支架、3-24为主支架、3-21、3-26、3-10、3-2、3-8为轴承。

图3所示为磁块固定盘2，清楚表达出了动力传动的方式——半轴，同时示出了磁块的分布情况。

图4所示为磁块固定盘4，其不能直接和内中心传动轴6进行动力传动，但可沿轴向滑动，磁块固定盘4依靠三根同步杆3-11来进行传动联接，同时示出了磁块的分布情况。

图5为风冷O型滚珠丝杠电动调速盘式磁耦(FTO系列)的调速驱动方案示意图。

图6所示为FTO系列磁耦取下内部两端支承轴承的结构示意，传动轴之间联接采用胀套，其它系列也可这样做，但这种方案仅可用在低载情况和轴窜很微小的情况，原因如下：感应盘1和5由限位螺栓联结与外中心传动轴9组成外转子，磁块固定盘2和4串联在内中心传动轴6上，和滚珠丝杠行星轮系组合调速机构3一起组成内转子，内外转子互不接触，但由 于装配时很难保证感应盘与磁块固定盘的平行度，所以会对电机中心轴轴承支承处和负载传动轴轴承支承处造成交变应力(磁场耦合附加弯矩的作用)，以致于轴过度磨损失效。此外，轴窜的影响会造成不稳定运转，严重时会造成事故。总的来说，此种方案要慎用。

具体实施方式

O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器所包含的各组成零部件，现代工业制造技术均可加工制造。滚珠丝杠、齿轮、磁块、轴承均可由专业厂商配套生产，其它零部件机加工、模具成形、焊接即可。

O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器作为一种动设备，其成品要想成功应用，必须具备以下两个条件：(1)功率标定——建立完备的测试台架(各功率扭矩区间)，以完成系列化产品的标定。(2)动平衡检测——旋转设备必须达到相关标准规定的动平衡要求，以达到必要的安全可靠性。

Claims (5)

1.盘式磁力耦合器利用滚珠丝杠、行星轮系、离合器和电机组成的调速系统调速的技术方法——其特征是滚珠丝杠、行星轮系、调速驱动齿轮、离合器和调速驱动电机组合应用，当调速时，离合器接合，调速驱动电机带动调速驱动齿轮旋转，调速驱动齿轮带动行星轮系运转，从而改变磁块固定盘和感应盘之间的距离(磁场耦合间隙)，以达到调速节能的目的。

2.滚珠丝杠和行星轮系组合的调速机构调速的技术方法——其特征是滚珠丝杠(丝杠、丝杠螺母和钢珠等组成)和行星轮系(主中心齿轮、辅助中心齿轮、行星齿轮、行星支架和主支架等组成)组成调速机构，磁耦工作时，磁耦内转子、滚珠丝杠行星轮系组合调速机构同步高速旋转，当调速时，驱动主中心齿轮自转，由于差速的作用，辅助中心齿轮开始自转，从而带动齿轮轴自转，齿轮轴带动小齿轮自转，从而引起丝杠转动，丝杠转动，丝杠螺母沿轴向移动，从而改变磁块固定盘和感应盘之间的距离(磁场耦合间隙)，以达到调速节能的目的(磁场耦合间隙的变化，将导致磁耦内外转子转差的变化，也就是输入输出转速的变化)。

3.风冷O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器(FTO系列)的结构方案——其特征是滚珠丝杠和行星轮系组合的调速机构，多组滚珠丝杠，内、外转子利用轴承支承定位。

4.液冷O型滚珠丝杠电动调速盘式磁力耦合器(YTO系列)的结构方案——其特征是滚珠丝杠和行星轮系组合的调速机构，多组滚珠丝杠，内、外转子利用轴承支承定位，加装外壳，调速用的调速驱动齿轮装配于壳体内部。

5.各系列(FTO系列、YTO系列)去除内、外转子之间定位支承轴承的结构方案。