CN105990995A - 一种带自锁调节机构的永磁调速装置 - Google Patents

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马忠威
陈明东
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Abstract

本发明涉及永磁传动技术领域,尤其涉及一种带自锁调节机构的永磁调速装置,包括永磁盘、导体盘、基座和主轴,永磁盘与导体盘之间留有气隙,所述永磁盘与气隙调节机构相连,其特征在于,所述永磁盘与导体盘配对设置,永磁盘位于配对导体盘的负载侧;所述永磁盘与导体盘的设置数量为2~8对,气隙调节时,各永磁盘的移动方向一致。所述气隙调节机构包括推板、移动轴承座、移动套、蜗轮和蜗杆副。与现有技术相比,本发明的有益效果是:创造性地采用了永磁盘和导体盘的新型配置形式,解决了设置两个乃至多个永磁盘情况下的气隙调节难题,为超大型永磁调速装置的实现提供了一个切实可行的解决方案,对于永磁传动技术的发展具有深远意义。

Description

一种带自锁调节机构的永磁调速装置
技术领域
本发明涉及永磁传动技术领域,尤其涉及一种带自锁调节机构的永磁调速装置。
背景技术
目前在电机节能改造环节中,永磁传动技术被广泛关注。永磁传动技术是利用磁力驱动负载工作的,它实现了电机与负载之间非接触的扭力传递。电机驱动的主动转子高速旋转,在从动转子产生的磁场中切割磁力线,从而产生感应磁场,通过磁场之间相互作用力,驱动负载工作,实现扭力的传递。主动转子与从动转子之间的气隙越小,永磁传动传递的扭力越大,负载转速越高;气隙越大,永磁传动传递的扭力越小,负载转速越低。通过调整气隙的大小,即可实现对负载的无级调速。
中国专利ZL201010175883.1公开了“一种调速型永磁驱动系统”,该装置包括安装于输入轴上的导体转子(主动转子),和安装于输出轴上的磁转子(从动转子)组件以及丝杠调节器。导体转子由圆盘形钢板及铜导电环组成,钢板表面装有铜导电环。永磁转子与导体转子的相对面上镶嵌有永磁体。导体转子和永磁转子相对面间隔有可调轴向空气间隙,二者通过磁力作用耦合在一起。当导体转子旋转时,由于磁力的耦合作用永磁转子也会随之同向旋转。导体转子(主动转子)与输入轴固定连接,永磁转子(从动转子)通过一轴段与输出轴相连,调节器安装在轴段上,通过调节器可以改变两个转子圆盘面之间的空气隙从而改变转矩和转速,达到调速的目的。该方案中调节器采用了丝杠螺母机构,虽然也可以实现气隙调节过程的自锁,但是由于丝杠被布置在平行输出轴的位置,会使产品的轴向尺寸太大,不适用于那些对轴向尺寸有限制的应用场合,同时丝杠的调节手轮也很难布置,不方便操作。
中国专利ZL201420184094.8公开了“一种永磁涡流柔性传动调速装置”,所述永磁涡流柔性传动调速装置包括:外管、内管、动力装置、若干油管、液压驱动器、外管臂、凸轮、铜转子、永磁转子、中心轴与底座,所述中心轴设置于底座之上,所述铜转子与永磁转子均和中心轴相连并在所述铜转子与永磁转子之间形成气隙,所述内管与中心轴相连,所述内管的外壁上开设有曲线槽,所述外管与内管相连,在外管的内壁设置有凸轮,所述凸轮与曲线槽相匹配,所述外管的外壁上还设置有外管臂,所述液压驱动器一端部与外管臂连接,另一端部固定于底座之上,所述液压驱动器还通过油管与动力装置连接。本实用新型具有安装简单、使用寿命长等优点。该方案中的调节机构是将常见的平面四连杆机构变成了液压缸,这样可以减少铰接传递故障,但是需要额外配置液压系统,辅助系统复杂,经济性不好。
发明内容
本发明的目的是提供一种带自锁调节机构的永磁调速装置,克服现有技术的不足,将自锁性能优良的蜗轮蜗杆副用于永磁调速装置的气隙调节机构中,有利于提高永磁盘定位的准确性和可靠性,使气隙值能被平稳调节和保持,降低永磁调速设备运行中的故障率。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是这样的:
方案一:一种带自锁调节机构的永磁调速装置,包括永磁盘、导体盘、基座和主轴,永磁盘与导体盘之间留有气隙,所述永磁盘与气隙调节机构相连,所述永磁盘与导体盘配对设置,永磁盘位于配对导体盘的负载侧;所述永磁盘与导体盘的设置数量为2~8对,气隙调节时,各永磁盘的移动方向一致。
所述气隙调节机构包括推板、移动轴承座、移动套、蜗轮和蜗杆,移动套位于主轴上,移动套外设移动轴承座,移动套连接永磁盘,移动轴承座连接推板,推板的一端设有螺纹套,螺纹套与丝杠相配合,丝杠与蜗轮同轴连接,蜗杆与蜗轮组成调节传动副。
方案二:一种带自锁调节机构的永磁调速装置,包括永磁盘、导体盘、基座和主轴,永磁盘与导体盘之间留有气隙,所述导体盘与气隙调节机构相连,所述永磁盘与导体盘配对设置,导体盘位于配对永磁盘的负载侧;所述永磁盘与导体盘的设置数量为2~8对,气隙调节时,各导体盘的移动方向一致。
所述气隙调节机构包括推板、移动轴承座、移动套、蜗轮和蜗杆,移动套位于主轴上,移动套外设移动轴承座,移动套连接导体盘,移动轴承座连接推板,推板的一端设有螺纹套,螺纹套与丝杠相配合,丝杠与蜗轮同轴连接,蜗杆与蜗轮组成调节传动副。
所述推板的另一端开孔与支撑轴滑动连接,支撑轴的轴端与基座连接固定,所述支撑轴的中心线平行于丝杠的中心线。
所述蜗杆的驱动端连接伺服电机、液压马达或手轮。
所述基座为箱形结构。
所述主轴的一端设有延伸段,该延伸段与导体盘之间设置径向支撑。
所述主轴的一端设有延伸段,该延伸段与永磁盘之间设置径向支撑。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)创造性地采用了永磁盘和导体盘的新型配置形式,解决了设置两个乃至多个永磁盘情况下的气隙调节难题,为超大型永磁调速装置的实现提供了一个切实可行的解决方案,对于永磁传动技术的发展具有深远意义。
2)将自锁性能优良的蜗轮蜗杆机构用于永磁调速装置的气隙调节机构中,可明显提高永磁盘定位的准确性和可靠性,使气隙值被平稳调节和保持,减少了永磁调速设备的故障率,提高了设备运行的稳定性,具有延长系统维护周期和使用寿命的显著优势。
3)结构简捷、安装方便,给日常检修带来很大的便利,减轻了劳动强度。
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是本发明推板支撑部分结构实施例示意图;
图4是本发明丝杠端部结构实施例示意图;
图5是本发明扭力杆安装结构实施例示意图。
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,是本发明一种带自锁调节机构的永磁调速装置实施例一结构示意图,该永磁调速装置结构中设有永磁盘1(永磁盘1')、导体盘2(导体盘2')、连接盘3、基座4和主轴5,连接盘3固定于主轴5的一端,在永磁盘1移动时起到导向的作用。基座4具有箱形结构,一方面具有足够的重量,能保证装置自身的重量平衡,另一方面具有足够的刚度,能保证装置在运转时减轻振动。主轴5的另一端对应负载侧,使用时要连接负载,带散热器的导体盘2位于电机侧,使用时通过电机侧联轴器20与电机相连。实施例一是由两对永磁盘与导体盘配对设置的,其中永磁盘1位于配对导体盘2的负载侧,永磁盘1'位于配对导体盘2'的负载侧;在永磁盘1与导体盘2之间、永磁盘1'和导体盘2'之间各留有间隙(也称“气隙”)。永磁盘1与气隙调节机构相连,通过气隙调节机构可实现永磁盘的轴向移动,因为导体盘2多固定在电机轴端,因此气隙的调节主要是通过移动永磁盘实现,气隙调节时,使各永磁盘的移动方向一致,此结构明显区别于现有的双永磁盘结构,具有突出的创造性,它使多永磁盘结构的气隙调节成为可能,能显著提高装置适用功率。
气隙调节机构包括推板6、移动轴承座7、移动套8、蜗轮9和蜗杆10,移动套8位于主轴5上可沿主轴滑动,移动套8外设移动轴承座7,移动套8连接永磁盘1,移动轴承座7连接推板6,推板6的一端设有螺纹套11,螺纹套11与丝杠12相配合,丝杠12与蜗轮9同轴连接,蜗杆10与蜗轮9组成调节传动副,当蜗杆10受驱动力转动时,与其啮合的蜗轮9带动丝杠12旋转,螺纹套11与丝杠12啮合,使推板6间接带动永磁盘1移动,永磁盘沿耐磨套17表面滑动,连接盘3通过定位挡圈31和耐磨套17固定连接在主轴5的合适位置,起到支撑扭力杆19的作用,扭力杆19用于连接永磁盘1和永磁盘1',将永磁盘1和永磁盘1'连接成一体,同步转动。将蜗杆10的转动转化为推板6的前后移动,最终实现气隙的调节。蜗杆10的驱动端可连接伺服电机、液压马达或手轮,实现自动控制或手动控制,可根据调速操作的频繁程度选择。由于蜗轮蜗杆副具有自锁特性,当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时,即可实现反向自锁,起到安全保护作用,能有效防止“贴盘”事故的发生。
为了平衡推板6的受力使推板移动顺畅,在推板6的另一端开孔与推板支撑轴13滑动连接,而推板支撑轴13的轴端与基座4连接固定在一起,保持推板支撑轴13的中心线始终平行于丝杠12的中心线,使推板6在平移过程中尽量受力平衡,避免卡住。为了避免推板支撑轴13表面磨损影响装置的使用寿命,在推板6开孔内设有衬套14。同理,为了减少移动轴承座7对基座4的磨损,移动轴承座7与基座4之间设有固定套18。
见图2,是本发明一种带自锁调节机构的永磁调速装置实施例二结构示意图,从应用场合要求考虑,永磁盘和导体盘对越多,适用的驱动功率越大,但受安装空间所限,永磁盘与导体盘的设置数量以2~8对为宜,在2~5对范围内应该有很好的应用前景。实施例二是由4个永磁盘1(对应标号101~104)和4个导体盘2(对应标号201~204)组成的配对结构。
相邻永磁盘通过扭力杆19相连,实现同步移动和旋转。各导体盘则由金属连接件连成一体筒状结构,实现同步旋转。气隙调节机构工作原理同实施例一。
上述实施例中,移动轴承座7内设有角接触球轴承21,既做为轴向力的传递,同时还能实现径向的支撑作用。在主轴5的负载侧与基座4之间设有固定轴承座22,固定轴承座22内设有由向心球轴承23和角接触球轴承24组成的轴承组,满足径向力与移向力的平衡。
见图3,为了使摩擦阻力进一步更小,还可以在推板支撑轴13与推板6之间设置直线轴承15,这样可以更有效避免推板的偏心受力的卡滞问题。直线轴承15通过两块挡板16夹持于推板6上,此结构可使推板的移动顺畅,气隙调节更灵敏。推板支撑轴13的一端固定在基座4上,移动轴承座7与推板6相连接。
见图4,丝杠12端部与基座4之间设有轴承25,轴承25可以为滑动轴承或滚动轴承,为了使轴承25更换更方便,轴承25与基座4之间设有座圈26,座圈26的外侧设有防尘盖27,防止异物进入轴承内,同时,座圈26的内侧还能实现对推板6的限位作用。当永磁盘与导体盘之间的气隙最小时,固定螺纹套11的封板30顶住座圈26;当永磁盘与导体盘之间的气隙最大时,推板6顶住固定轴承座22实现限位,从而使气隙的灵活调节,进而能实现负载转速的调节。
见图5,扭力杆19与连接盘3之间设有轴承28,轴承28由连接盘3一侧装入,然后由挡盘29封堵限位,轴承28可为滑动轴承或滚动轴承,当永磁盘1移动时,轴承28可减小连接盘3与扭力杆19之间的摩擦力,使气隙调节更顺畅。
根据永磁盘的分布数量,连接盘3的数量可为两个以上,目的是提供足够强度的支撑,保证永磁盘可靠移动。
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)

1.一种带自锁调节机构的永磁调速装置,包括永磁盘、导体盘、基座和主轴,永磁盘与导体盘之间留有气隙,所述永磁盘与气隙调节机构相连,其特征在于,所述永磁盘与导体盘配对设置,永磁盘位于配对导体盘的负载侧;所述永磁盘与导体盘的设置数量为2~8对,气隙调节时,各永磁盘的移动方向一致。
2.根据权利要求1所述的一种带自锁调节机构的永磁调速装置,其特征在于,所述气隙调节机构包括推板、移动轴承座、移动套、蜗轮和蜗杆,移动套位于主轴上,移动套外设移动轴承座,移动套连接永磁盘,移动轴承座连接推板,推板的一端设有螺纹套,螺纹套与丝杠相配合,丝杠与蜗轮同轴连接,蜗杆与蜗轮组成调节传动副。
3.一种带自锁调节机构的永磁调速装置,包括永磁盘、导体盘、基座和主轴,永磁盘与导体盘之间留有气隙,所述导体盘与气隙调节机构相连,其特征在于,所述永磁盘与导体盘配对设置,导体盘位于配对永磁盘的负载侧;所述永磁盘与导体盘的设置数量为2~8对,气隙调节时,各导体盘的移动方向一致。
4.根据权利要求3所述的一种带自锁调节机构的永磁调速装置,其特征在于,所述气隙调节机构包括推板、移动轴承座、移动套、蜗轮和蜗杆,移动套位于主轴上,移动套外设移动轴承座,移动套连接导体盘,移动轴承座连接推板,推板的一端设有螺纹套,螺纹套与丝杠相配合,丝杠与蜗轮同轴连接,蜗杆与蜗轮组成调节传动副。
5.根据权利要求2或4所述的一种带自锁调节机构的永磁调速装置,其特征在于,所述推板的另一端开孔与支撑轴滑动连接,支撑轴的轴端与基座连接固定,所述支撑轴的中心线平行于丝杠的中心线。
6.根据权利要求2或4所述的一种带自锁调节机构的永磁调速装置,其特征在于,所述蜗杆的驱动端连接伺服电机、液压马达或手轮。
7.根据权利要求1或3所述的一种带自锁调节机构的永磁调速装置,其特征在于,所述基座为箱形结构。
8.根据权利要求1所述的一种带自锁调节机构的永磁调速装置,其特征在于,所述主轴的一端设有延伸段,该延伸段与导体盘之间设置径向支撑。
9.根据权利要求3所述的一种带自锁调节机构的永磁调速装置,其特征在于,所述主轴的一端设有延伸段,该延伸段与永磁盘之间设置径向支撑。
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