CN110994942B - 一种转辙机用永磁同步联结器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转辙机用永磁同步联结器，属于铁路转辙机技术领域。该转辙机用永磁同步联结器包括外转子部分、内转子部分、支撑轴承。外转子部分包括带有外齿轮的壳体、左端盖法兰、右端盖法兰、外圈永磁体、永磁体挡圈。内转子部分包括开槽螺母、内圈永磁体、内圈永磁体挡圈、输出轴、开槽压紧螺母。该联结器通过磁力作用实现力矩的传递不存在摩擦联结器摩擦片黏结、磨损等缺点。采用改变内外圈永磁体相对位置方式调节额定传递力矩，内外圈永磁体轴向错开距离与额定传输力矩呈线性，操作简单。内部没有压紧弹簧，零件数量较少，结构简单、可靠性高。

Description

一种转辙机用永磁同步联结器

技术领域

本发明属于铁路转辙机技术领域，尤其涉及一种转辙机用永磁同步联结器。

背景技术

转辙机是应用于高速铁路线路、铁路提速线路、铁路既有线路、城市轨道交通线路的主要道岔转换设备之一，应用数量巨大。转辙机通过输出牵引力可改变道岔开通方向、锁闭道岔尖轨(心轨)、反映道岔尖轨位置状态。电动铁路转辙机一般包括电动机、减速器、联结器、推杆机构等组成的传动系统和信号表示系统。

转辙机传动系统中的安全联结器是转辙机的一个重要部件，其一般安装于变速器与推杆机构之间。执行道岔转换动作时，电动机通过变速器将力矩传递于联结器，联结器带动推杆机构动作。当道岔由于外部机构故障或者异物影响卡死不能到达规定位置时，负载转矩超过联结器额定数值，联结器空转，从而保护电机不会发生堵转乃至烧毁。

目前转辙机用联结器主要为摩擦联结器，其主要包括摩擦联结器壳体、槽沟压母、联结器盖、联结器轴、带槽齿轮、内摩擦片、外摩擦片、小弹簧等主要零件。在压紧弹簧压力作用下，内、外摩擦片被压紧，变速箱转矩通过外齿轮传递于外摩擦片，在摩擦力作用下外摩擦片带动内摩擦片旋转从而带动推杆机构动作。当转矩超过额定数值时，内外摩擦片打滑，从而保证电动机不堵转。这种转辙机摩擦联结器具有如下缺点：

(1)、随着使用时间延长以及潮湿工作环境影响，内、外摩擦片容易产生锈蚀，导致额定摩擦力不准确。严重情况下内、外摩擦片黏连在一起无法分离，失去过载保护作用。

(2)、内、外摩擦片之间一般是干式摩擦，使用过程中摩擦片磨损会造成额定力矩不准确，通常需要进行周期性的人工重新标定。

(3)、摩擦联结器中采用多个弹簧产生压紧力，零件数量较多，另外在调整槽沟压母时容易造成弹簧移位以及弯曲。

发明内容

针对以上存在的技术问题，本发明的目的是提供一种新颖的转辙机用永磁同步联结器。该联结器采用内外圈永磁体的磁力传递转矩，当转矩超过额定转矩时，内外圈永磁体滑脱进而防止电机堵转。通过调整机构调节内外圈永磁体相对面积调节额定传输转矩。该联结器具有可靠性高、易调节、结构简单的特点。

本发明采用如下技术方案：

一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：该联结器包括外转子部分、内转子部分和支撑轴承。

所述外转子部分包括带有外齿轮的壳体、左端盖法兰、右端盖法兰、外圈永磁体、永磁体挡圈。带有外齿轮的壳体内壁开有通槽，外圈永磁体嵌入槽中实现周向固定，壳体两端面开有螺纹孔，外齿轮与转辙机变速箱输出齿轮啮合。左端盖法兰通过螺栓与外转子壳体齿轮端面联结。右端盖法兰通过螺栓与带有外齿轮的右侧端面联结；右端盖平台开有四个通孔，与输出轴通孔同心对齐。外圈永磁体径向充磁，与内圈永磁体相对面分别为N、S极交替嵌套于带有外齿轮的壳体槽中。永磁体挡圈为隔磁材料，安装于外圈永磁体轴向端面两侧，与外壳体内壁点焊联结，实现永磁体与带有外齿轮的壳体的轴向固定。

所述内转子部分包括开槽螺母、内圈永磁体、内圈永磁体挡圈、输出轴、开槽压紧螺母。开槽螺母外侧开有平槽或者燕尾槽，该平槽或者燕尾槽能够将内圈永磁体嵌入其中；右端开有密窄槽，该密窄槽能够容许长柄螺丝刀或者专用撬杠插入其中。内圈永磁体径向充磁，与外圈永磁体相对面分别为N、S极交替嵌套于开槽螺母平槽或者燕尾槽中。内圈永磁体挡圈置于开槽螺母左侧挡圈槽中，与内圈永磁体端面接触，实现永磁体轴向固定。输出轴为带有外螺纹的空心轴，空心轴的轴体内表面开有键槽，与推杆结构通过键联结，轴体外表面与开槽螺母螺纹联结；输出轴右端径向开有四个通孔，与外转子右端面平台通孔同心对齐。开槽压紧螺母外侧开有密窄槽，该密窄槽能够容许长柄螺丝刀或者专用撬杠插入其中，开槽压紧螺母与输出轴通过螺纹联结，调整压紧螺母能够轴向压紧内转子开槽螺母实现与输出轴的轴向和周向固定。

所述支撑轴承为两个，内圈与输出轴配合，外圈分别与左、右端盖法兰配合。

进一步地，带外齿轮的壳体开有维修窗，需要维修或者调整额定力矩时拆下维修窗的扣盖，将调整撬杠由此插入内部带槽螺母窄槽中。

进一步地，外圈永磁体与内圈永磁体靠近面为异极，内外圈永磁体、开槽螺母、带有外齿轮的壳体构成封闭磁路。

进一步地，联结器正常工作时，外转子与内转子同步旋转。

进一步地，外圈永磁体与内圈永磁体间存在一定气隙。

本发明提供一种转辙机用永磁同步联结器，工作原理如下：

联结器外转子齿轮与减速器输出齿轮啮合，联结器输出空心轴通过平键与推杆机构轴联结。当转辙机执行道岔转换动作时，电动机通过减速器带动联结器外转子旋转。外圈永磁体与内圈永磁体形成一定磁转角，在磁力作用下带动内圈永磁体同步旋转进而将力矩传递至联结器输出轴。相对磁转角越大传递力矩越大，当磁转角超过一定值、传递力矩超过额定传递力矩时，内外圈永磁体滑脱，内圈永磁体停止转动，外圈永磁体转动保证电动机不堵转。可调节内外圈永磁体轴向相对位置调节额定传递力矩大小，内外圈永磁体相对面积越大额定传输力矩越大。调节时，将输出轴与右端盖平台通孔中插入定位销，松开压紧螺母再外力旋转开槽螺母，随着开槽螺母旋转，内圈永磁体轴向位置变化，与外圈永磁体的相对面积也发生变化。调节完成后，旋转压紧螺母压紧开槽螺母，实现轴向和周向固定。

与现有转辙机用摩擦联结器相比，本发明突出特点如下：

本发明作为一种应用于转辙机中的联结器可直接替换现有的摩擦联结器。通过磁力作用实现力矩的传递不会存在摩擦联结器摩擦片黏结、磨损等缺点。通过改变内外圈永磁体相对位置方式调节额定传递力矩，内外圈永磁体轴向错开距离与额定传输力矩呈线性，操作简单。内部没有压紧弹簧，零件数量较少，结构简单、可靠性高。

附图说明

图1为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器主视图。

图2为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器的外转子三维图。

图3为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器的内转子及力矩调整机构三维图。

图4为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器的左侧端盖法兰盘三维图

图5为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器的右侧端盖法兰盘三维图

图中：1左侧端盖法兰，2带有外齿轮的壳体，3左侧外圈永磁体挡圈，4外圈永磁体，5右侧外圈永磁体挡圈，6右侧端盖法兰，7右支撑轴承，8开槽压紧螺母，9右侧轴承挡圈，10开槽螺母，11内圈永磁体，12内圈永磁体挡圈，13左侧轴承挡圈，14输出轴，15左支撑轴承。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，结合以下附图，对本发明进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器主视图，包括外转子部分、内转子部分、支撑轴承。

所述外转子部分包括左侧端盖法兰1、带有外齿轮的壳体2、左侧外圈永磁体挡圈3、外圈永磁体4、右侧外圈永磁体挡圈5和右侧端盖法兰6。带有外齿轮的壳体2两端面通过螺栓与左侧端盖法兰1及右侧端盖法兰6联结。带有外齿轮的壳体2内壁开有多个通槽，外圈永磁体4N、S极交替嵌入通槽中。左侧外圈永磁体挡圈3与右侧外圈永磁体挡圈5与外圈永磁体左右端面平齐并点焊联结于带外齿轮的壳体2内壁，实现外圈永磁体的轴向固定。外圈永磁体4为径向充磁。

所述内转子部分包括开槽螺母10、开槽压紧螺母8、内圈永磁体11、输出轴14、右侧轴承挡圈9、左侧轴承挡圈13、内圈永磁体挡圈12。开槽螺母10外侧开有平槽或者燕尾槽，内圈永磁体11N、S极交替嵌入槽中；右端开有密窄槽，该槽可容许长柄螺丝刀或者专用撬杠插入其中。输出轴14为一空心轴，外壁开有螺纹与开槽螺母10、开槽压紧螺母8联结，内壁开有键槽，通过平键与推杆结构联结。内圈永磁体挡圈12嵌于开槽螺母10左端面挡圈槽中与内圈永磁体端面接触。轴承挡圈9、13与输出轴轴肩和左右支撑轴承内圈接触，实现定位功能。

本发明一种转辙机用永磁同步联结器传递转矩的原理如下：

转辙机减速器齿轮与壳体2外齿轮啮合将转矩传递于外转子壳体，外圈永磁体4嵌于壳体2内壁槽中故与壳体2一同旋转。外圈永磁体4通过磁力带动内圈永磁体11旋转。内圈永磁体嵌于开槽螺母10槽中将力矩传递于开槽螺母10。开槽螺母10与输出轴14螺纹联结并由压紧螺母8压紧与输出轴14固定。最终转辙机减速器输出转矩通过内外圈永磁体磁力传递于输出轴14。

本发明一种转辙机用永磁同步联结器调整额定传递转矩的原理如下：

该发明永磁同步联结器额定传递转矩是可调的，当传递转矩高于额定传递转矩时内外圈永磁体滑脱。改变内外圈永磁体轴向相对位置可改变内外圈永磁体相对面积进而调节额定转矩。调节时，将右侧端盖法兰6与输出轴14端部通孔内插入销钉，打开外壳体2维修窗，采用专用撬杠插入压紧螺母8端部槽中，旋转松开压紧螺母8，再将专用撬杠插入开槽螺母10端部窄槽中，克服内外圈永磁体吸力旋转开槽螺母10，调整开槽螺母10的轴向位置。调节完成后，将专用撬杠插入压紧螺母8端部槽中，旋转压紧螺母8压紧开槽螺母10。

如图2所示为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器的外转子三维图。永磁体4嵌于带外齿轮的壳体2内壁槽中，左右端面由永磁体挡圈3、5固定。端盖法兰1、6与壳体2通过螺栓联结。

如图3所示为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器的内转子及力矩调整机构三维图。内圈永磁体11嵌于开槽螺母10槽中，内圈永磁体挡圈12与内圈永磁体11端面接触。输出轴14外壁开有螺纹与开槽螺母10和压紧螺母8联结，内壁开有键槽。

如图4所示为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器的右侧端盖法兰盘三维图。其通过螺栓与带外齿轮的壳体2联结。

如图5所示为本发明的一种转辙机用永磁同步联结器的左侧端盖法兰盘三维图。其通过螺栓与带外齿轮的壳体2联结。法兰平台开有通孔与输出轴14左侧通孔对齐，用于插入固定销，在调整额定传输转矩时实现外转子与输出轴的锁死。

以上所述仅为解释本发明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：该联结器包括外转子部分、内转子部分和支撑轴承；

所述外转子部分包括带有外齿轮的壳体、左端盖法兰、右端盖法兰、外圈永磁体、永磁体挡圈；带有外齿轮的壳体内壁开有通槽，外圈永磁体嵌入槽中实现周向固定，壳体两端面开有螺纹孔，外齿轮与转辙机变速箱输出齿轮啮合；左端盖法兰通过螺栓与外转子壳体的外齿轮端面联结；右端盖法兰通过螺栓与带有外齿轮的壳体右侧端面联结；右端盖法兰开有四个通孔，与输出轴通孔同心对齐；外圈永磁体径向充磁，与内圈永磁体相对面为N、S极交替嵌套于带有外齿轮的壳体槽中；外圈永磁体挡圈为隔磁材料，安装于外圈永磁体轴向端面两侧，与壳体内壁点焊联结，实现外圈永磁体与带有外齿轮的壳体的轴向固定；

所述内转子部分包括开槽螺母、内圈永磁体、内圈永磁体挡圈、输出轴、开槽压紧螺母；开槽螺母外侧开有平槽或者燕尾槽，该平槽或者燕尾槽将内圈永磁体嵌入其中；内圈永磁体径向充磁，与外圈永磁体相对面为N、S极交替嵌套于开槽螺母平槽或者燕尾槽中；内圈永磁体与外圈永磁体均为间隔设计；内圈永磁体挡圈置于开槽螺母左侧挡圈槽中，与内圈永磁体端面接触，实现内圈永磁体轴向固定；输出轴为带有外螺纹的空心轴，轴体内表面开有键槽，与推杆结构通过键联结，轴体外表面与开槽螺母螺纹联结；输出轴右端径向开有四个通孔，与外转子右端盖法兰通孔同心对齐；开槽压紧螺母外侧开有密窄槽，该密窄槽容许长柄螺丝刀或者专用撬杠插入其中，该开槽压紧螺母与输出轴通过螺纹联结，调整开槽压紧螺母可轴向压紧内转子开槽螺母实现与输出轴的轴向和周向固定。

2.根据权利要求1所述的一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：外圈永磁体与内圈永磁体靠近面为异极，内圈永磁体、外圈永磁体、开槽螺母、带有外齿轮的壳体构成封闭磁路。

3.根据权利要求1所述的一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：正常工作时，联结器外转子与内转子同步旋转；输出轴转矩超过额定传递转矩时内圈永磁体和外圈永磁体滑脱，内转子停止旋转，外转子继续旋转。

4.根据权利要求1所述的一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：外圈永磁体与内圈永磁体间存在一定气隙。

5.根据权利要求1所述的一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：内圈永磁体、外圈永磁体为径向充磁，N、S极交替排列。

6.根据权利要求1所述的一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：通过调节内圈永磁体、外圈永磁体相对面积方式调节额定传递转矩。

7.根据权利要求1所述的一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：内圈永磁体嵌于内转子槽中或者表贴于内转子外壁。

8.根据权利要求1所述的一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：外圈永磁体嵌于外转子内壁槽中或者表贴于外转子内壁。

9.根据权利要求1所述的一种转辙机用永磁同步联结器，其特征在于：

联结器外转子外齿轮与变速箱输出齿轮啮合，联结器输出空心轴通过平键与推杆机构轴联结；当转辙机执行道岔转换动作时，电动机通过减速器带动联结器外转子旋转；外圈永磁体与内圈永磁体形成一定磁转角，在磁力作用下带动内圈永磁体同步旋转进而将转矩传递至联结器输出轴；相对磁转角越大传递转矩越大，当磁转角超过一定值、传递转矩超过额定传递转矩时，内圈永磁体、外圈永磁体滑脱，内圈永磁体停止转动，外圈永磁体转动保证电动机不堵转；可调节内圈永磁体、外圈永磁体轴向相对位置调节额定传递转矩大小，内圈永磁体、外圈永磁体相对面积越大额定传递转矩越大；调节时，将输出轴与右端盖法兰通孔中插入定位销，松开开槽压紧螺母再外力旋转开槽螺母，随着开槽螺母旋转，内圈永磁体轴向位置变化，与外圈永磁体的相对面积也发生变化；调节完成后，旋转开槽压紧螺母压紧开槽螺母，实现轴向和周向固定。

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