CN112532018A - 动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器 - Google Patents

动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器，包括第一传动圈和第二传动圈，所述第一传动圈上均布良导体，良导体两端设置有将良导体全部短接的良导体端环，均布有良导体的第一传动圈为导体圈；所述第二传动圈上均布永磁体，均布有永磁体的第二传动圈为永磁圈；导体圈与永磁圈在轴向及径向上无机械接触，均为空气隙；第一传动圈与动力源通过第一轴承座刚性相联，动力源和轴承座安装在直线移动平台上，直线移动平台安装在底板上；第二传动圈通过第二轴承座与负载刚性相联，第二轴承座安装在底板上，且与第一轴承座保持同轴及同心。本发明调速型磁力耦合器具有轴向调速长度短，调速可靠性高且隔振效果好等优点。

Description

动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器
技术领域
本发明涉及调速型磁力耦合器技术，尤其涉及一种动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器。
背景技术
现有调速型磁力耦合器一般存在以下缺陷：
(1)存在连接轴承，隔振效果差：现有调速型磁力耦合器(如ZL201210441925.0一种可调速的笼形转子磁力耦合器、ZL201310340277.4、US6682430B2、US2002/0132671A1等)为保证输入端(动力源)与输出端(负载)的轴向固定，一般均采用连接轴承(也称为埋入式轴承)将输入端与负载端连接在一起，由于连接轴承为刚性连接，因此连接轴承的使用极大地削弱了耦合器的隔离振动效果，不仅增加了耦合器的故障点，而且还提高了耦合器的加工制造成本。
(2)调速装置的轴向长度大：现有调速型磁力耦合器的调速装置一般为曲柄滑块机构，并将其安装在耦合器本体一侧；由于曲柄滑块机构属于平面连杆机构，而平面连杆机构的共同特点是原动件的运动，必须要通过一个不直接与机架相联的中间构件(一般称为连杆)，才能将传动传递至从动件，中间构件的存在大大增加了耦合器调速装置的轴向长度，而老、旧工业现场由于动力源与负载之间的相对距离已固定或轴向空间有限，因此对加装耦合器改造的轴向距离有非常严格的限制。
(3)调速装置易于损坏：曲柄滑块机构中的滑块一般为与连接轴承同轴的花键副，可将永磁圈(或导体圈)在花键副上来回移动来调节永磁圈与导体圈的轴向耦合长度，进而进行转速调节；由于花键副主要承担耦合器的转矩传递作用，因此当其在曲柄作用下沿轴向方向移动时，要克服很大的摩擦力，造成花键副磨损，进而使调速装置失效。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前调速型磁力耦合器存在的隔振效果差、轴向长度大和调速装置易于损坏的问题，提出一种隔振效果好、轴向长度短且不易损坏的动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器，包括动力源、第一轴承座、第二轴承座、底板、直线移动平台、良导体端环、第一传动圈和第二传动圈，所述第一传动圈和第二传动圈为两个同心传动圈，所述第一传动圈的最大内孔壁面上沿轴向均布良导体，所述第一传动圈两端设置有良导体端环，所述良导体端环安装在良导体的两端，以将良导体全部短接，所述均布有良导体的第一传动圈为导体圈；所述第二传动圈上均布永磁体，所述均布有永磁体的第二传动圈为永磁圈；所述导体圈的最大内孔直径大于永磁圈的最大外圆直径，通过导体圈和\或永磁圈的移动能实现导体圈和永磁圈的耦合或脱离，所述导体圈与永磁圈在轴向及径向上均为空气隙；
所述第一传动圈与动力源通过第一轴承座刚性相联，所述动力源和轴承座安装在直线移动平台上，所述直线移动平台安装在底板上；所述第二传动圈通过第二轴承座与负载刚性相联，所述第二轴承座安装在底板上，且与第一轴承座保持同轴及同心。
进一步地，所述动力源为能传递动力的旋转机械或电动机。
进一步地，所述第一传动圈的轴向长度大于所述第二传动圈的轴向长度。
进一步地，所述第一传动圈和第二传动圈的材质为导磁材料。
进一步地，所述第二传动圈外壁上均布永磁体。
进一步地，所述空气隙是指第一传动圈和第二传动圈无机械接触，其间全部为空气。
本发明磁力耦合原理与现有笼形转子磁力耦合器相同，端环的作用是将第一传动圈(导体圈)中各孤立的良导体组成一个对称的多相绕组，从而将良导体构成一个完整回路，提高磁力耦合器的运行效率。
调速时，直线移动平台拖动第一传动圈沿动力源或负载的轴向方向上来回移动，以改变第一传动圈与第二传动圈的耦合长度；当第一传动圈与第二传动圈的耦合长度减小时，良导体与永磁体的耦合磁通也同时减小，负载端的转速下降；反之，则增加。
本发明动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器结构简单、合理、紧凑，与现有技术相比较具有以下优点：
1)本发明动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器，利用安装在底板7上的直线移动平台8将第一轴承座2与第二轴承座6完全分离，并将调速装置由耦合器本体侧移至动力源侧；由于直线移动平台8可直接拖动动力源1及第一传动圈沿第一传动圈的轴向方向平移，因此不存在曲柄滑块机构的中间构件，即本发明提出的调速装置不占用耦合器的轴向空间；
2)本发明与现有的曲柄滑块调速机构相比，本发明提出的直线移动平台的移动距离与第一传动圈与第二传动圈的耦合长度成1:1关系，即直线移动平台8移动1mm，第一传动圈与第二传动圈的耦合长度也改变1mm，调速过程平稳；而曲柄滑块机构中，连杆上各不同点的轨迹是各种形状不同的曲线(可称为连杆曲线)，并随各构件相对长度关系的改变而改变，即采用曲柄滑块机构进行调速时，第一传动圈与第二传动圈的耦合关系不是1:1，调速过程不具备平稳性。
附图说明
图1为第一传动圈与第二传动圈完全耦合状态示意图；
图2为第一传动圈与第二传动圈调速状态示意图；
图3为第一传动圈与第二传动圈完全脱离状态示意图；
图4为第一传动圈横截面示意图；
图5为第二传动圈横截面示意图；
图6为各良导体与端环连接示意图。
图中：1、动力源，2、第一轴承座，3、第一传动圈，4、良导体，5、永磁体，6、第二轴承座，7、底板，8、直线移动平台，9、负载，10、第二传动圈，11、端环。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器，其结构如图1—6所示，包括动力源1、第一轴承座2、第二轴承座6、底板7、直线移动平台8、良导体端环11、第一传动圈3和第二传动圈10。
所述第一传动圈3和第二传动圈10为两个同心传动圈，所述第一传动圈3的轴向长度大于所述第二传动圈10的轴向长度。所述第一传动圈3和第二传动圈10的材质为导磁材料。所述第一传动圈3的最大内孔壁面上沿轴向均布良导体4，所述良导体端环11安装在良导体4的两端，以将良导体4全部短接，所述均布有良导体4的第一传动圈3为导体圈；所述第二传动圈外壁上均布永磁体5，所述均布有永磁体5的第二传动圈10为永磁圈；所述导体圈的最大内孔直径大于永磁圈的最大外圆直径，通过导体圈或永磁圈的移动可以实现导体圈和永磁圈的耦合或脱离，所述导体圈与永磁圈在轴向及径向上均为空气隙，即第一传动圈与第二传动圈无机械接触。
所述第一传动圈3与动力源1通过第一轴承座2刚性相联，所述动力源1为旋转机械或电动机。所述动力源1和轴承座2安装在直线移动平台8上，所述直线移动平台8安装在底板7上；所述第二传动圈10通过第二轴承座6与负载9刚性相联，所述第二轴承座6安装在底板7上，且与第一轴承座2保持同轴及同心。
本发明动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器磁力耦合原理与现有笼形转子磁力耦合器相同，端环11的作用是将第一传动圈3(导体圈)中各孤立的良导体4组成一个对称的多相绕组，从而将良导体4构成一个完整回路，提高磁力耦合器的运行效率。
调速时，直线移动平台8拖动第一传动圈3沿动力源1或负载9的轴向方向上来回移动，以改变第一传动圈3与第二传动圈10的耦合长度；当第一传动圈3与第二传动圈10的耦合长度减小时，良导体4与永磁体5的耦合磁通也同时减小，负载端的转速下降；反之，则增加。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器，其特征在于，包括动力源(1)、第一轴承座(2)、第二轴承座(6)、底板(7)、直线移动平台(8)、良导体端环(11)、第一传动圈(3)和第二传动圈(10)，所述第一传动圈(3)和第二传动圈(10)为两个同心传动圈，所述第一传动圈(3)最大内孔的轴向方向上均布良导体(4)，所述良导体端环(11)安装在良导体(4)的两端，以将良导体(4)全部短接，所述均布有良导体(4)的第一传动圈(3)为导体圈；所述第二传动圈上均布永磁体(5)，所述均布有永磁体(5)的第二传动圈(10)为永磁圈；所述导体圈的最大内孔直径大于永磁圈的最大外圆直径，通过导体圈和\或永磁圈的移动能实现导体圈和永磁圈的耦合或脱离，所述导体圈与永磁圈在轴向及径向上均为空气隙；
所述第一传动圈(3)与动力源(1)通过第一轴承座(2)刚性相联，所述动力源(1)和轴承座(2)安装在直线移动平台(8)上，所述直线移动平台(8)安装在底板(7)上；所述第二传动圈(10)通过第二轴承座(6)与负载(9)刚性相联，所述第二轴承座(6)安装在底板(7)上，且与第一轴承座(2)保持同轴及同心。
2.根据权利要求1所述动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器，其特征在于，所述动力源(1)为能传递动力的旋转机械或电动机。
3.根据权利要求1所述动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器，其特征在于，所述第一传动圈(3)的轴向长度大于所述第二传动圈(10)的轴向长度。
4.根据权利要求1所述动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器，其特征在于，所述第一传动圈(3)和第二传动圈(10)的材质为导磁材料。
5.根据权利要求1所述动力源与负载完全分离且轴向空间小的调速型磁力耦合器，其特征在于，所述第二传动圈外壁上均布永磁体(5)。
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