CN114915135A - 一种磁力耦合器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传动装置技术领域，尤其涉及一种磁力耦合器及其使用方法。磁力耦合器包括磁力传动的转子盘和永磁盘，所述永磁盘通过主轴套连接随其旋转的负载轴，所述主轴套可旋转固定于支撑架上，所述支撑架的磁盘侧设有与所述永磁盘连接的滑套，负载侧设有气隙调整装置，所述滑套和永磁盘可沿所述主轴套轴向滑动，所述气隙调整装置包括与所述滑套相连的顶推轴、驱动所述顶推轴轴向移动的顶推机构以及将所述顶推轴和顶推机构锁定或解锁的离合机构，解锁状态下，所述顶推轴可沿气隙增大的方向自由滑动。本发明结构紧凑，空间占用小，生产成本低，具有调速、即时限扭保护、防擦盘和一键空载及带载等多重功能，适应范围广泛。

Description

一种磁力耦合器及其使用方法

技术领域

本发明涉及传动装置技术领域，尤其涉及一种磁力耦合器及其使用方法。

背景技术

磁力耦合器是一种新兴的动力传输联轴设备，其优异的性能正在被广大用户认知，应用越来越广泛。磁力耦合器安装在电机与负载中间，按照气隙是否可调，分为定速型和调速型。

定速型磁力耦合器结构紧凑，制造成本低，其气隙为固定值，因此启动时不存在擦盘现象，当设备运行出现故障时，限扭保护响应快，驱动电机侧和负载侧即时脱开，有效保护驱动电机。但是定速型磁力耦合器存在以下问题：气隙不可调，只能在固定转速下运行并启动即时限扭脱开保护，适用范围窄。

调速型磁力耦合器是通过气隙调整装置改变转子盘与永磁盘之间的气隙大小，来调整转速，适用范围更广泛。目前的气隙调整装置主要有电缸、气缸、液压、螺旋槽、蜗轮蜗杆与梯形螺纹套相结合等方式。现有技术中的调速型磁力耦合器(如图1所示)存在以下问题：

1、气隙调整装置通常设置在悬臂轴上(即支撑架到永磁盘之间的轴)，增加了悬臂轴的长度，需要更大的安装空间，同时提高了对悬臂轴以及支撑架的承重及强度要求，导致总制造成本的增加；

2、调速型磁力耦合器的气隙可变，当磁场不稳或驱动电机端或负载端轴承失效时，会导致转子盘和永磁盘互相贴合，出现擦盘现象；

3、调速型磁力耦合器的气隙大小由气隙调整装置控制，在进行调整时，气隙只能缓慢增大或缓慢减小，限扭保护有一定的延迟，不能实现快速脱开，此外，气隙调整装置需要接收到指定监测信号才能执行限扭保护动作，通常会采用电信号监测来判断是否发生故障，当系统监测到电流过大时，执行机构开启动作，气隙调整装置将永磁盘缓慢推离转子盘进行限扭保护，电信号的建立到传输直至保护动作的执行，总共需要10秒左右的时间，在大型设备的运行中，该时间差足以导致驱动电机烧毁；

4、在大型传输设备中，为了保证工艺稳定，驱动电机不能频繁启停，以大型输送带为例，由于大型输送带本身具有较大重量，即使在输送带空载的状态下，驱动电机也要消耗大量的电能带动其旋转，增加了能耗和生产成本，现有技术中的调速型磁力耦合器，为了保证使用时永磁盘能够自动复位，在设计时都会预留扭矩，在限扭脱开的状态下，即使负载侧停止运行，驱动电机仍不能完全空载旋转，预留扭矩转化成热能而消耗掉，增加了不必要的能耗。

综上所述，现有技术中的磁力耦合器，功能单一，不能兼顾结构紧凑、调速、防擦盘、即时限扭保护和节能效果。

发明内容

为解决上述技术问题至少之一，本发明提供一种磁力耦合器，包括磁力传动的转子盘和永磁盘，所述永磁盘通过主轴套连接随其旋转的负载轴，所述主轴套可旋转固定于支撑架上，所述支撑架的磁盘侧设有与所述永磁盘连接的滑套，负载侧设有气隙调整装置，所述滑套和永磁盘可沿所述主轴套轴向滑动，所述气隙调整装置包括与所述滑套相连的顶推轴、驱动所述顶推轴轴向移动的顶推机构以及将所述顶推轴和顶推机构锁定或解锁的离合机构，解锁状态下，所述顶推轴可沿气隙增大的方向自由滑动。

优选的，所述主轴套为轴套轴结构，轴向依次包括第一轴套段、支撑段和主轴段，所述第一轴套段同轴插接并锁定负载轴，所述支撑段通过第一推力轴承可旋转连接支撑架，所述主轴段轴向滑动套设与其周向锁定的滑套和永磁盘。

优选的，所述主轴段包括主轴和多边形轴头，所述主轴上套设滑套，所述轴头上轴向滑动套设第一铜套，所述第一铜套固定设于所述永磁盘的永磁盘孔内。

优选的，所述主轴段轴向设有顶丝腔，所述顶丝腔连通所述第一轴套段的插接腔，所述第一轴套段具有径向和周向双重螺钉锁紧结构。

优选的，所述滑套包括旋转连接的外层固定套和内层旋转套，所述固定套连接所述顶推轴，所述旋转套连接所述永磁盘；所述固定套上水平设有导向轴，所述支撑架上设有与所述顶推轴和导向轴相应的滑动孔，所述滑动孔内设有第二铜套，所述导向轴的自由端设有第一环状凸缘。

优选的，所述顶推机构包括双向丝杆，所述双向丝杆一端连接伺服电机的输出端，另一端连接手柄，所述双向丝杆上设有两个可相对移动的丝杆螺母，两个丝杆螺母分别铰接连杆，两个连杆铰接顶推板，所述顶推轴滑动贯穿所述顶推板。

优选的，所述顶推轴上设有第二环状凸缘，所述第二环状凸缘的侧壁铰接所述离合机构；所述第二环状凸缘与所述顶推板一起，限制所述顶推轴只能向气隙增大的方向自由滑动。

优选的，所述顶推板上端面设有一端开口的圆弧形滑槽，所述离合机构上设有可旋转嵌入或脱离所述圆弧形滑槽的圆弧形滑块以及驱动所述圆弧形滑块旋转的离合拉杆。

优选的，所述离合机构包括条状的离合本体，所述圆弧形滑块的周向长度小于所述圆弧形滑槽的周向长度，所述圆弧形滑块一端紧贴所述离合本体的第一侧壁，另一端与所述离合本体的第二侧壁间隔一定距离，锁定状态下，所述第一侧壁靠近所述圆弧形滑槽的开口端，所述第二侧壁靠近所述圆弧形滑槽的封口端。

优选的，所述气隙调整装置包括壳体，所述壳体包括顶板、背板以及相互平行的第一侧板、第二侧板和第二加强板，所述第一侧板、第二侧板和第二加强板一端固定于背板上，另一端固定于支撑架的一侧，所述支撑架的另一侧设有第一加强板。

优选的，所述背板上设有水平滑槽，两个所述丝杆螺母可滑动设于所述水平滑槽内，所述双向丝杆的两端可旋转贯穿所述第一侧板和第二侧板，所述第一侧板或第二侧板上水平设有长通孔，所述离合拉杆穿过所述长通孔，并可沿所述长通孔水平滑动，所述离合拉杆上设有限制其向壳体外拉伸长度的限位台阶。

优选的，所述转子盘通过联轴装置与驱动电机轴连接，所述联轴装置包括与电机的壳体端盖相连的立板，所述立板通过第二推力轴承可旋转连接立板轴套，所述立板轴套插接固定锁紧轴套，所述锁紧轴套连接转子盘。

优选的，所述锁紧轴套包括法兰段和第二轴套段，所述法兰段与转子盘法兰连接，转子盘中心处设有转子盘孔，所述法兰段设有与所述转子盘孔孔径一致的对中止口，所述第二轴套段通过径向和周向双重螺钉锁紧结构锁紧所述驱动电机轴。

优选的，所述立板上设有多个立板螺纹孔，壳体端盖上固定设有与所述立板螺纹孔相应的第一螺母，丝杆螺纹连接所述立板螺纹孔，一端与所述第一螺母螺纹连接，另一端与第二螺母螺纹连接。

本发明提供了一种磁力耦合器的使用方法，包括以下步骤：

步骤S100、安装：将转子盘与联轴装置组装在一起形成电机侧装配体，将永磁盘、滑套、主轴套、支撑架和气隙调整装置组装在一起形成负载侧装配体，安装时，先将负载侧装配体与负载轴连接固定，根据负载侧装配体的位置，调整驱动电机的位置，最后将电机侧装配体与驱动电机轴连接固定，完成安装；

步骤S200、气隙调整：将离合机构设置在锁定状态，顶推轴与顶推机构锁定，顶推机构缓慢推动顶推轴轴向移动，滑套和永磁盘随顶推轴轴向移动，当转子盘和永磁盘之间的气隙达到目标值后，顶推机构停止运动，磁力耦合器的气隙调整完成；

步骤S300、带载启动：启动磁力耦合器，离合机构保持锁定状态，顶推机构和顶推轴固定不动，避免启动时磁场不稳的状态下触发限扭脱开保护功能，待磁力耦合器进入正常工作状态后，离合机构进入解锁状态，顶推机构固定不动，顶推轴能够沿气隙增大的方向自由滑动；

步骤S400、限扭保护：当设备运行出现故障时，磁场发生变化，转子盘和永磁盘之间的斥力增大，永磁盘即时推动顶推轴向远离转子盘的一侧滑动，进行限扭脱开保护；当故障消除后，磁场恢复正常，永磁盘在磁场的引力作用下自动复位；

步骤S500、一键空载及带载：当负载端不需要继续运转时，顶推机构推动顶推轴向气隙增大的方向移动，直至驱动电机进入完全空转状态，负载端停止运转；当负载端需要重新运转时，离合机构进入锁定状态，顶推机构推动顶推轴向气隙减小的方向移动，直至负载端恢复正常的运转状态，顶推机构停止运动，将离合机构设置在解锁状态，进行即时限扭保护。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

1、本发明中的气隙调整装置安装在支撑架靠近负载一侧，充分利用了磁力耦合器与负载之间固有的安装间隙，一方面减少了悬臂轴的长度，减少空间占用，另一方面降低了对悬臂轴和支撑架的承重要求，降低生产成本；

2、本发明在气息调节装置上设置了离合机构，通过离合机构将顶推轴与顶推机构锁定与解锁，当需要进行气隙调节时，离合机构将顶推轴与顶推机构锁定，顶推机构推动顶推轴缓慢移动，进行气隙调节，当需要进行限扭保护时，离合机构将顶推轴与顶推机构解锁，顶推轴能够在永磁盘的推动下快速向气隙增大的方向自由滑动，即时进行限扭脱开保护；

3、本发明通过对滑套和气隙调整装置的结构进行优化设计，限制了转子盘和永磁盘之间的最小气隙，有效避免了磁场不稳或驱动电机端或负载端轴承失效时引起的擦盘现象；

4、本发明具有一键空载和带载运行功能，一键空载时，负载端停止运转，驱动电机可以完全空载运行，设计时无须预留扭矩，因此不存在预留扭矩转换为热能的不必要能量损耗，降低了能耗和生产成本；

5、本发明通过主轴套取代传统的实心主轴，缩短了整体轴向长度，降低了生产成本，并且通过一次性插接对中即可完成永磁盘与负载轴的同轴连接，提高了安装效率，

6、本发明通过联轴装置取代传统的靠背轮或支撑架，将驱动电机与转子盘相连，能够将使用过程中产生的轴向力引导至驱动电机壳体上，保护并延长轴承使用寿命，避免了轴承失效引起的擦盘现象；

综上所述，本发明中的磁力耦合器，结构紧凑，空间占用小，生产成本低，具有调速、即时限扭保护、防擦盘和一键空载及带载等多重功能，适应范围广泛。

附图说明

图1为现有技术中调速型磁力耦合器的主视图；

图2为本发明中单盘结构和双盘结构的磁力耦合器的主视图；

图3为图2中单盘结构磁力耦合器的剖面图；

图4为图2中单盘结构磁力耦合器的立体爆炸视图；

图5为主轴套的立体结构示意图；

图6为气隙调整装置的立体结构示意图；

图7为图6的爆炸视图；

图8为顶推板、顶推轴和离合机构的分解状态示意图；

图9为离合机构与顶推机构的锁定与解锁状态示意图；

图10为联轴装置的立体结构示意图；

图11为图10的爆炸视图。

附图标记说明：

1、壳体端盖，11、驱动电机轴，2、转子盘，21、转子盘孔，3、主轴套，31、第一轴套段，311、键槽，312、锁紧开口，32、支撑段，33、主轴段，331、主轴，332、轴头，3321、切面，34、插接腔，35、顶丝腔，351、螺纹腔，352、顶推腔，36、第一推力轴承，361、第一轴承端盖，37、第一止退螺母，38、第一止退垫，4、永磁盘，41、永磁盘孔，42、第一铜套，5、滑套，51、固定套，52、旋转套，53、导向轴，531、第一环状凸缘，6、支撑架，61、第一加强板，62、第二铜套，7、气隙调整装置，71、顶推机构，711、双向丝杆，712、丝杆螺母，713、连杆，714、顶推板，7141、顶推板本体，7142、通孔，7143、铰接耳，7144、锁紧部，7145、圆弧形滑槽，7146、开口端，7147、封口端，72、伺服电机，73、顶推轴，731、顶推轴本体，732、第二环状凸缘，733、铰接孔，74、离合机构，741、离合本体，7411、铰接轴，7412、圆弧形滑块，7413、第一侧壁，7414、第二侧壁，742、离合拉杆，7421、限位台阶，75、壳体，751、顶板，752、背板，7521、水平滑槽，753、第一侧板，754、第二侧板，755、第二加强板，756、长通孔，8、联轴装置，81、立板，811、立板螺纹孔，82、立板轴套，821、插接段，822、轴承段，83、第二推力轴承，831、第二轴承端盖，84、第二止退螺母，85、锁紧轴套，851、法兰段，8511、对中止口，852、第二轴套段，86、第一螺母，87、丝杆，88、第二螺母，89、第二止退垫。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

结合附图2至4，本实施例提供了一种磁力耦合器，包括磁力传动的转子盘2和永磁盘4，所述永磁盘4通过主轴套3连接随其旋转的负载轴(图中未示出)，所述主轴套3可旋转固定于支撑架6上，所述支撑架6的磁盘侧设有与所述永磁盘4连接的滑套5，负载侧设有气隙调整装置7，所述滑套5和永磁盘4可沿所述主轴套3轴向滑动，所述气隙调整装置7包括与所述滑套5相连的顶推轴73、驱动所述顶推轴73轴向移动的顶推机构71以及将所述顶推轴73和顶推机构71锁定或解锁的离合机构74，解锁状态下，所述顶推轴73可沿气隙增大的方向自由滑动。

上述技术方案中，磁力耦合器可以为图2所示的单盘结构，单盘结构是指磁力耦合器只带有一个转子盘2和一个永磁盘4，也可以为图2所示的双盘结构，双盘结构是指磁力耦合器带有两个转子盘2和两个永磁盘4。主轴套3可以采用现有技术中任意具有悬臂轴作用的轴结构，滑套5采用本领域的常规结构(能够与永磁盘4一起进行轴向移动和周向旋转)即可，顶推机构71可以采用现有技术中任意具有顶推功能的结构，例如气缸、油缸、蜗轮蜗杆、丝杠螺母组件等，可以推动顶推轴73轴向移动并能够保证自由状态下的顶推轴73沿气隙增大的方向自由滑动即可。离合机构74的结构不限，可以采用现有技术中任意能够将顶推轴73和顶推机构71锁定与解锁的结构，锁定与解锁的方式不限，可以为自动也可以为手动。

本实施例的工作过程和原理如下：

1、安装：安装前先将永磁盘4、滑套5、主轴套3、支撑架6和气隙调整装置7组装在一起形成负载侧装配体，安装时，先将负载侧装配体与负载轴连接固定，根据负载侧装配体的位置，调整驱动电机的位置，最后将转子盘2与驱动电机轴11连接固定，完成安装。本发明中的气隙调整装置7安装在支撑架6靠近负载一侧，一方面减少了悬臂轴(即主轴套3悬臂侧)的长度，充分利用了磁力耦合器与负载之间固有的安装间隙，减少空间占用，另一方面降低了对悬臂轴和支撑架6的承重要求，降低生产成本。

2、气隙调整：初始状态下，离合机构74处于锁定状态，将顶推轴73与顶推机构71锁定，顶推机构71推动顶推轴73缓慢轴向移动，顶推轴73推动滑套5和永磁盘4轴向移动，调整永磁盘4和转子盘2之间的气隙，当气隙达到设定参数后，顶推机构71停止推动，气隙调节完成。

3、带载启动：气隙调节完毕后，启动磁力耦合器，离合机构74保持锁定状态，顶推机构71和顶推轴73固定不动，避免启动时磁场不稳的状态下触发限扭脱开保护功能，待磁力耦合器进入正常工作状态后，离合机构74进入解锁状态，顶推机构71固定不动，顶推轴73能够沿气隙增大的方向自由滑动。

4、即时限扭保护：当设备运行出现故障时，磁场发生变化，转子盘2和永磁盘4之间的斥力增大，永磁盘4即时推动顶推轴73向远离转子盘2的一侧滑动，进行限扭脱开保护；当故障消除后，磁场恢复正常，永磁盘4在磁场的引力作用下自动复位，整个过程中，驱动电机不需要停转，有效的保护了驱动电机和生产工艺的稳定性。与传统的定速型磁力耦合器相比，本发明能够在不同的转速下进行即时限扭脱开保护，灵活性高，适用范围广；与传统的调速型磁力耦合器相比，本发明中限扭保护的响应速度快，无延迟，能够充分保护驱动电机。

5、一键空载及带载：本实施例的磁力耦合器，可以不预留扭矩，当大型输送带进入空载状态不需要运转时，顶推机构71推动顶推轴73向气隙增大的方向移动，使永磁盘4和转子盘2之间的气隙增大，直至驱动电机进入完全空转状态，输送带停止运行，由于不存在预留扭矩，也没有热能的转化消耗，大幅度降低了驱动电机的能耗；当输送带带载后需要重新运转时，离合机构74进入锁定状态，顶推机构71推动顶推轴73向气隙减小的方向移动，将永磁盘4和转子盘2之间的气隙调整至工作状态，输送带重新开始运转并进入正常工作状态后，将离合机构74解锁，磁力耦合器进入即时限扭保护状态。

综上所述，本实施例中的磁力耦合器，结构紧凑，空间占用小，生产成本低，同时还具有调速、即时限扭保护和一键空载及带载等多重功能，适应范围广泛。

实施例2

结合附图1至5，本实施例提供了一种磁力耦合器，在实施例1或2的基础上，对主轴套3的结构进行了优化，进一步降低了悬臂轴的长度，通过一次性对中即可完成永磁盘4与负载轴的连接，提高了安装效率。具体技术方案如下，

如图3和图5所示，所述主轴套3为轴套轴结构，轴向依次包括第一轴套段31、支撑段32和主轴段33，所述第一轴套段31内同轴插接并锁定负载轴，所述支撑段32通过第一推力轴承36可旋转连接支撑架6，所述主轴段33轴向滑动套设与其周向锁定的滑套5和永磁盘4。上述技术方案中，主轴套3采用了“轴套轴”结构取代现有技术中的实心轴，所称“轴套轴”是指主轴套3的一端为轴套结构的第一轴套段31，第一轴套段31的具体结构不限，能够将与其同轴插接的负载轴锁紧即可；主轴套3的中部为可旋转固定在支撑架6上的支撑段32，支撑段32通过第一推力轴承36与支撑架6可旋转连接，为主轴套3提供支撑的同时降低旋转阻力，主轴套3的另一端为轴状的主轴段33，主轴段33用于安装滑套5和永磁盘4。为了进一步提高主轴套3和支撑架6的安装效率和连接稳定性，可以使第一轴套段31、支撑段32和主轴段33的外径依次递减，形成多级限位台阶，支撑段32上螺纹连接第一止退螺母37，第一止退螺母37与由第一轴套段31和支撑段32形成的限位台阶对第一推力轴承36进行轴向固定，第一推力轴承36和第一止退螺母37之间设置弹性材质的第一止退垫38，形成减震缓冲层；环形的第一轴承端盖361将第一推力轴承36轴向固定在支撑架6上。现有技术中，悬臂轴与负载轴通常采用法兰对接的方式进行连接，需要进行硬连接的二次对中，此外，法兰本身占用了一定的轴向空间，导致悬臂轴需要进一步加长，悬臂轴过长容易引起震颤，为了避免震颤，只能进一步加粗悬臂轴，提高其负载及抗震颤能力，增加了成本。本实施例中的主轴套3通过同轴插接方式直接将负载轴和永磁盘4相连，实现了一次性连接对中，提高了安装效率；同时插接锁紧的方式不需要采用法兰对接，缩短了悬臂轴长度，使得主轴套3结构紧凑，空间占用小，避免了震颤，降低了制造成本。

在一个具体结构中，所述主轴段33包括主轴331和多边形轴头332，所述主轴331上套设滑套5，所述轴头332上轴向滑动套设第一铜套42，所述第一铜套42固定设于所述永磁盘4的永磁盘孔41内。本实施例中，轴头332的圆周方向均匀设置有三个与轴心等距的切面3321，形成多边形轴头332，该结构能够在轴头332与永磁盘孔41插接时自动完成对中，并对永磁盘4进行周向锁定，使永磁盘4只能沿轴头332轴向滑动。第一铜套42优选采用石墨铜套，能够降低滑动阻力。

在一个具体结构中，所述主轴段33轴向设有顶丝腔35，所述顶丝腔35连通所述第一轴套段31的插接腔34，所述第一轴套段31具有径向和周向双重螺钉锁紧结构。上述技术方案中，插接腔34和顶丝腔35连通，顶丝腔35优选包括直径依次增大的螺纹腔351和顶推腔352，顶推腔352连通插接腔34。拆卸时，首先将第一轴套段31上的锁紧螺钉全部卸除，然后将顶丝(图中未示出)旋拧入顶丝腔35，顶丝与螺纹腔351螺纹连接，在顶推腔352内轴向移动至抵接负载轴(图中未示出)，由于负载端为固定状态，因此负载轴对顶丝产生反向推力使顶丝无法轴向移动，继续旋拧顶丝，主轴套3会向远离负载轴的方向轴向移动，从而与负载轴和支撑架6分离。与传统的敲击拆卸方式相比，本实施例的拆卸方式方便快捷，既不会损伤各个连接件，又提高了拆卸效率。第一轴套段31的进一步结构如下，第一轴套段31的侧壁轴向设有长条状的锁紧开口312，至少一个锁紧螺钉垂直穿过并调整锁紧开口312的开口大小，使第一轴套段31周向锁紧或解锁负载轴，至少一个锁紧螺钉与第一轴套段31径向螺纹连接，对负载轴进行径向锁紧。当负载轴上设有定位键(定位键即在圆柱形的负载轴上沿轴向固定设置条状的凸起键，便于连接时的周向定位锁定，此为本领域的常规结构，不再赘述)时，插接腔34内设置与负载轴定位键相应的键槽311，锁紧螺钉径向旋拧进键槽311内，卡紧负载轴定位键，进行径向锁紧。径向锁紧和周向锁紧的锁紧螺钉以及锁紧开口312可根据实际需要设置多个。

实施例3

结合附图3和4，本实施例提供了一种磁力耦合器，在实施例1或2的基础上，对滑套5的结构进行了优化设计，提高其滑动稳定性。具体技术方案如下，

所述滑套5包括旋转连接的外层固定套51和内层旋转套52，所述固定套51连接所述顶推轴73，所述旋转套52连接所述永磁盘4；所述固定套51上水平设有导向轴53，所述支撑架6上设有与所述顶推轴73和导向轴53相应的滑动孔，所述滑动孔内设有第二铜套62，所述导向轴53的自由端设有第一环状凸缘531。上述技术方案中，外层固定套51和内层旋转套52可采用滚珠或轴承等能够降低旋转阻力的方式进行旋转连接，与固定套51相连的导向轴53和顶推轴73优选采用沿固定套51圆周等距排列的排列方式，以提高滑套5的滑动稳定性，滑套5优选采用高强度的金属材质，例如钢和合金钢等。第二铜套62能够降低滑动阻力，优选采用石墨铜套，第一环状凸缘531能够限制滑套5向气隙减小的方向的最大移动距离，防止永磁盘4和转子盘2发生擦盘现象。

实施例4

结合附图1至9，本实施例提供了一种磁力耦合器，在实施例1、2或3的基础上，优化了气隙调整装置7的结构，进一步提高了磁力耦合器调速的精确性和稳定性，同时使气隙调整装置7具备防擦盘效果，具体技术方案如下，

如图6和图7所示，所述顶推机构71包括双向丝杆711，所述双向丝杆711一端连接伺服电机72(如图4所示)的输出端，另一端连接手柄，所述双向丝杆711上设有两个可相对移动的丝杆螺母712，两个丝杆螺母712分别铰接连杆713，两个连杆713铰接顶推板714，所述顶推轴73滑动贯穿所述顶推板714。上述结构能够提高气隙调节的精确性，伺服电机72驱动双向丝杆711旋转，两个丝杆螺母712同步相对移动，通过两个连杆713推动顶推板714轴向运动。双向丝杆711的一端通过伺服电机72自动进行气隙调节，另一端连接手柄作为手动备用模式，当伺服电机72出现故障时，可以手动进行气隙调节。

如图8所示，所述顶推轴73上设有第二环状凸缘732，所述第二环状凸缘732的侧壁铰接所述离合机构74；所述第二环状凸缘732与所述顶推板714一起，限制所述顶推轴73只能向气隙增大的方向自由滑动。上述结构同时具备防擦盘和即时限扭保护功能。其进一步结构如下，顶推轴73包括圆柱形的顶推轴本体731，顶推轴本体731上设有第二环状凸缘732，第二环状凸缘732上径向设有铰接孔733，铰接孔733中插接固定铰接轴7411，离合机构74通过铰接轴7411与第二环状凸缘732铰接。单盘结构下，顶推板714设置在第二环状凸缘732的左侧(即图8中的A段，此时顶推轴73可以没有B段)，在顶推板714的限制下，顶推轴73不能向气隙减小的方向移动(即不能向图2中的左侧移动)，避免磁场不稳或驱动电机端或负载端轴承失效时永磁盘4和转子盘2之间出现擦盘现象，当设备运行出现故障时，永磁盘4向图2中的右侧移动，推动顶推轴73向气隙增大的方向自由滑动(如图9中的状态III所示)，进行限扭保护。双盘结构下，顶推板714设置在第二环状凸缘732的右侧(即图8中的B段)，在顶推板714的限制下，顶推轴73不能向气隙减小的方向移动(即不能向图2中的右侧移动)，避免磁场不稳或驱动电机端或负载端轴承失效时永磁盘4和转子盘2之间出现擦盘现象，当设备运行出现故障时，两个永磁盘4互相靠近，带动顶推轴73向图2中的左侧自由滑动，进行限扭保护。

如图8所示，在一个具体实施方式中，所述顶推板714上端面设有一端开口的圆弧形滑槽7145，所述离合机构74上设有可旋转嵌入或脱离所述圆弧形滑槽7145的圆弧形滑块7412以及驱动所述圆弧形滑块7412旋转的离合拉杆742。其进一步结构如下，顶推板714包括竖直设置的顶推板本体7141，顶推板本体7141中心处设有供顶推轴73滑动穿过的通孔7142，两侧设有与连杆713铰接的铰接耳7143，上端面设有一个凸起的平面锁紧部7144，锁紧部7144上设有一端开口的圆弧形滑槽7145。离合机构74包括条状的离合本体741和与其铰接的离合拉杆742，离合本体741与第二环状凸缘732的侧壁铰接，远离离合拉杆742的一端设有圆弧形滑块7412。

在一个具体实施方式中，所述圆弧形滑块7412的周向长度小于所述圆弧形滑槽7145的周向长度，所述圆弧形滑块7412一端紧贴所述离合本体741的第一侧壁7413，另一端与所述离合本体741的第二侧壁7414间隔一定距离，如图9中的状态I所示，锁定状态下，所述第一侧壁7413靠近所述圆弧形滑槽7145的开口端7146，所述第二侧壁7414靠近所述圆弧形滑槽7145的封口端7147。上述结构可以实现快速锁定和解锁，解锁后，如图9中的状态II所示，离合机构74与顶推板714不会完全分离，此时只要顶推板714推挤离合机构74便可与其重新锁定(如图9中的状态IV所示)。

在一个具体实施方式中，所述气隙调整装置7包括与所述支撑架6固定连接的壳体75，如图7所示，所述壳体75包括顶板751、背板752以及相互平行的第一侧板753、第二侧板754和第二加强板755，所述第一侧板753、第二侧板754和第二加强板755一端固定于背板752上，另一端固定于支撑架6上，如图4所示，所述支撑架6远离所述气隙调整装置7的一侧设有第一加强板61。上述技术方案中，支撑架6的一侧设有由第一加强板61(第一加强板61可以有多个，本实施例中设有两个)形成的第一加强结构，另一侧设有由第一侧板753、第二侧板754和第二加强板755共同形成的第二加强结构，双重加强结构进一步提高了支撑架6的强度和承载能力。

在一个具体实施方式中，如图7所示，所述背板752上设有水平滑槽7521，两个所述丝杆螺母712可滑动设于所述水平滑槽7521内，所述双向丝杆711的两端可旋转贯穿所述第一侧板753和第二侧板754，所述第一侧板753或第二侧板754上水平设有长通孔756，所述离合拉杆742穿过所述长通孔756，并可沿所述长通孔756水平滑动，所述离合拉杆742上设有限制其向壳体75外拉伸长度的限位台阶7421。上述技术方案中，背板752上设置水平滑槽7521，可以对两个丝杆螺母712起到支撑和导向作用，提高双向丝杆711的使用稳定性，双向丝杆711优选采用轴承分别与第一侧板753和第二侧板754可旋转连接，轴承可以降低双向丝杆711的旋转阻力，离合拉杆742在长通孔756内滑动，自由端延伸至壳体75外，无需打开壳体75，即可对离合机构74进行锁定或解锁操作，设置限位台阶7421有利于提高解锁效率和限制解锁幅度，当离合拉杆742拉至极限状态时，圆弧形滑块7412刚好从圆弧形滑槽7145内解锁，当需要重新锁定时，只需通过伺服电机72控制顶推板714向离合机构74移动，即可使圆弧形滑块7412迅速自动旋转复位完成锁定。

实施例5

结合附图1至11，本实施例提供了一种磁力耦合器，在实施例1、2、3或4的基础上，通过联轴装置8将转子盘2和驱动电机轴11连接固定，同时将轴向力引导至电机壳体。具体技术方案如下，

如图1、图10和图11所示，所述联轴装置8包括与电机的壳体端盖1相连的立板81，所述立板81通过第二推力轴承83可旋转连接立板轴套82，所述立板轴套82插接固定锁紧轴套85，所述锁紧轴套85连接转子盘2。为了进一步提高立板轴套82和第二推力轴承83的安装效率和连接稳定性，将立板轴套82设计为外径依次递减的插接段821和轴承段822，插接段821轴向插接锁紧轴套85并通过锁紧螺钉将两者锁紧固定，轴承段822连接第二推力轴承83和第二止退螺母84，第二止退螺母84和由插接段821与轴承段822形成的限位台阶共同对第二推力轴承83进行轴向锁定，第二止退螺母84和第二推力轴承83之间设有弹性材质的第二止退垫89；第二轴承端盖831将第二推力轴承83和立板81轴向固定。上述技术方案中，第二推力轴承83可以承受磁力耦合器产生的轴向力，同时通过立板81将该轴向力全部引导至驱动电机(图中未示出)的壳体端盖1上，驱动电机轴11插接固定在立板轴套82和锁紧轴套85内，锁紧轴套85可采用现有技术中任意具有能够锁紧驱动电机轴11功能的结构。与传统的背靠轮连接方式相比，上述技术方案能够将磁力耦合器工作时产生的轴向力引导至电机壳体上，避免轴承磨损或失效引起的擦盘现象，保证设备长期安全运行；与传统的支架连接方式相比，能够缩短电机与负载之间的轴向间距，减少设备的占地面积，同时连接时不需要进行硬连接的二次对中，提高了安装效率。

在一个具体实施方式中，如图11所示，所述锁紧轴套85包括法兰段851和第二轴套段852，所述法兰段851与转子盘2法兰连接，转子盘2中心处设有转子盘孔21，所述法兰段851设有与所述转子盘孔21孔径一致的对中止口8511，所述第二轴套段852通过径向和周向双重螺钉锁紧结构锁紧所述驱动电机轴11。安装时，只需要将锁紧轴套85的对中止口8511插入转子盘孔21中，将法兰段851与转子盘2的盘体连接固定，然后将驱动电机轴11插入立板轴套82和锁紧轴套85，通过锁紧轴套85将驱动电机轴11锁定，即可实现驱动电机轴11与转子盘2的一次性对中连接。第二轴套段852的径向和周向双重螺钉锁紧结构与第一轴套段31的径向和周向双重螺钉锁紧结构和原理相同，

如图3和图10所示，在一个具体实施方式中，所述立板81上设有多个立板螺纹孔811，本实施例中立板螺纹孔811优选设有四个，围绕立板轴套82圆周等距排列，壳体端盖1上固定设有与所述立板螺纹孔811相应的第一螺母86，丝杆87螺纹连接所述立板螺纹孔811，一端与所述第一螺母86螺纹连接，另一端与第二螺母88螺纹连接。使用时，第一螺母86预先固定在壳体端盖1上，立板81、立板轴套82、推力轴承83、锁紧轴套85组装好后与转子盘2连接固定，形成预装配体，现场安装时，只需将预装配体与壳体端盖1连接即可。连接时，丝杆87旋转穿过立板螺纹孔811后与第一螺母86螺纹连接，当丝杆87拧至第一螺母86的末端后，在丝杆87的另一端拧入第二螺母88，直至第二螺母88抵接立板81。与传统的螺钉固定方式相比，采用丝杆87与第一螺母86和第二螺母88相配合的连接方式，可以保证立板81与壳体端盖1连接时受力一致，避免应力集中，提高安装稳定性。本实施例中，第一螺母86为焊接螺母，安装前焊接在壳体端盖1上。

实施例6

结合附图1至11，本实施例提供了一种磁力耦合器的使用方法，包括以下步骤：

步骤S100、安装：将转子盘2与联轴装置8组装在一起形成电机侧装配体，将永磁盘4、滑套5、主轴套3、支撑架6和气隙调整装置7组装在一起形成负载侧装配体，安装时，先将负载侧装配体与负载轴连接固定，根据负载侧装配体的位置，调整驱动电机的位置，最后将电机侧装配体与驱动电机轴11连接固定，完成安装；

步骤S200、气隙调整：将离合机构74设置在锁定状态，顶推轴73与顶推机构71锁定，顶推机构71推动顶推轴73缓慢轴向移动，滑套5和永磁盘4随顶推轴73轴向移动，当转子盘2和永磁盘4之间的气隙达到目标值后，顶推机构71停止运动，磁力耦合器的气隙调整完成；

步骤S300、带载启动：启动磁力耦合器，离合机构74保持锁定状态，顶推机构71和顶推轴73固定不动，避免启动时磁场不稳的状态下触发限扭脱开保护功能，待磁力耦合器进入正常工作状态后，离合机构74进入解锁状态，顶推机构71固定不动，顶推轴73能够沿气隙增大的方向自由滑动；

步骤S400、限扭保护：当设备运行出现故障时，磁场发生变化，转子盘2和永磁盘4之间的斥力增大，永磁盘4即时推动顶推轴73向远离转子盘2的一侧滑动，进行限扭脱开保护；当故障消除后，磁场恢复正常，永磁盘4在磁场的引力作用下自动复位；

步骤S500、一键空载及带载：当负载端不需要继续运转时，顶推机构71推动顶推轴73向气隙增大的方向移动，直至驱动电机进入完全空转状态，负载端停止运转；当负载端需要重新运转时，离合机构74进入锁定状态，顶推机构71推动顶推轴73向气隙减小的方向移动，直至负载端恢复正常的运转状态，顶推机构71停止运动，将离合机构74设置在解锁状态，进行即时限扭保护。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种磁力耦合器，包括磁力传动的转子盘(2)和永磁盘(4)，其特征在于，所述永磁盘(4)通过主轴套(3)连接随其旋转的负载轴，所述主轴套(3)可旋转固定于支撑架(6)上，所述支撑架(6)的磁盘侧设有与所述永磁盘(4)连接的滑套(5)，负载侧设有气隙调整装置(7)，所述滑套(5)和永磁盘(4)可沿所述主轴套(3)轴向滑动，所述气隙调整装置(7)包括与所述滑套(5)相连的顶推轴(73)、驱动所述顶推轴(73)轴向移动的顶推机构(71)以及将所述顶推轴(73)和顶推机构(71)锁定或解锁的离合机构(74)，解锁状态下，所述顶推轴(73)可沿气隙增大的方向自由滑动。

2.根据权利要求1所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述主轴套(3)为轴套轴结构，轴向依次包括第一轴套段(31)、支撑段(32)和主轴段(33)，所述第一轴套段(31)同轴插接并锁定负载轴，所述支撑段(32)通过第一推力轴承(36)可旋转连接支撑架(6)，所述主轴段(33)轴向滑动套设与其周向锁定的滑套(5)和永磁盘(4)。

3.根据权利要求2所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述主轴段(33)包括主轴(331)和多边形轴头(332)，所述主轴(331)上套设滑套(5)，所述轴头(332)上轴向滑动套设第一铜套(42)，所述第一铜套(42)固定设于所述永磁盘(4)的永磁盘孔(41)内。

4.根据权利要求3所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述主轴段(33)轴向设有顶丝腔(35)，所述顶丝腔(35)连通所述第一轴套段(31)的插接腔(34)，所述第一轴套段(31)具有径向和周向双重螺钉锁紧结构。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述滑套(5)包括旋转连接的外层固定套(51)和内层旋转套(52)，所述固定套(51)连接所述顶推轴(73)，所述旋转套(52)连接所述永磁盘(4)；所述固定套(51)上水平设有导向轴(53)，所述支撑架(6)上设有与所述顶推轴(73)和导向轴(53)相应的滑动孔，所述滑动孔内设有第二铜套(62)，所述导向轴(53)的自由端设有第一环状凸缘(531)。

6.根据权利要求5所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述顶推机构(71)包括双向丝杆(711)，所述双向丝杆(711)一端连接伺服电机(72)的输出端，另一端连接手柄，所述双向丝杆(711)上设有两个可相对移动的丝杆螺母(712)，两个丝杆螺母(712)分别铰接连杆(713)，两个连杆(713)铰接顶推板(714)，所述顶推轴(73)滑动贯穿所述顶推板(714)。

7.根据权利要求6所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述顶推轴(73)上设有第二环状凸缘(732)，所述第二环状凸缘(732)的侧壁铰接所述离合机构(74)；所述第二环状凸缘(732)与所述顶推板(714)一起，限制所述顶推轴(73)只能向气隙增大的方向自由滑动。

8.根据权利要求7所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述顶推板(714)上端面设有一端开口的圆弧形滑槽(7145)，所述离合机构(74)上设有可旋转嵌入或脱离所述圆弧形滑槽(7145)的圆弧形滑块(7412)以及驱动所述圆弧形滑块(7412)旋转的离合拉杆(742)。

9.根据权利要求8所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述离合机构(74)包括条状的离合本体(741)，所述圆弧形滑块(7412)的周向长度小于所述圆弧形滑槽(7145)的周向长度，所述圆弧形滑块(7412)一端紧贴所述离合本体(741)的第一侧壁(7413)，另一端与所述离合本体(741)的第二侧壁(7414)间隔一定距离，锁定状态下，所述第一侧壁(7413)靠近所述圆弧形滑槽(7145)的开口端(7146)，所述第二侧壁(7414)靠近所述圆弧形滑槽(7145)的封口端(7147)。

10.根据权利要求9所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述气隙调整装置(7)包括壳体(75)，所述壳体(75)包括顶板(751)、背板(752)以及相互平行的第一侧板(753)、第二侧板(754)和第二加强板(755)，所述第一侧板(753)、第二侧板(754)和第二加强板(755)一端固定于背板(752)上，另一端固定于支撑架(6)的一侧，所述支撑架(6)的另一侧设有第一加强板(61)。

11.根据权利要求10所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述背板(752)上设有水平滑槽(7521)，两个所述丝杆螺母(712)可滑动设于所述水平滑槽(7521)内，所述双向丝杆(711)的两端可旋转贯穿所述第一侧板(753)和第二侧板(754)，所述第一侧板(753)或第二侧板(754)上水平设有长通孔(756)，所述离合拉杆(742)穿过所述长通孔(756)，并可沿所述长通孔(756)水平滑动，所述离合拉杆(742)上设有限制其向壳体(75)外拉伸长度的限位台阶(7421)。

12.根据权利要求1-4和6-11任意一项所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述转子盘(2)通过联轴装置(8)与驱动电机轴(11)连接，所述联轴装置(8)包括与电机的壳体端盖(1)相连的立板(81)，所述立板(81)通过第二推力轴承(83)可旋转连接立板轴套(82)，所述立板轴套(82)插接固定锁紧轴套(85)，所述锁紧轴套(85)连接转子盘(2)。

13.根据权利要求12所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述锁紧轴套(85)包括法兰段(851)和第二轴套段(852)，所述法兰段(851)与转子盘(2)法兰连接，转子盘(2)中心处设有转子盘孔(21)，所述法兰段(851)设有与所述转子盘孔(21)孔径一致的对中止口(8511)，所述第二轴套段(852)通过径向和周向双重螺钉锁紧结构锁紧所述驱动电机轴(11)。

14.根据权利要求13所述的一种磁力耦合器，其特征在于，所述立板(81)上设有多个立板螺纹孔(811)，壳体端盖(1)上固定设有与所述立板螺纹孔(811)相应的第一螺母(86)，丝杆(87)螺纹连接所述立板螺纹孔(811)，一端与所述第一螺母(86)螺纹连接，另一端与第二螺母(88)螺纹连接。

15.根据权利要求1-4、6-11、13和14任意一项所述的一种磁力耦合器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100、安装：将转子盘(2)与联轴装置(8)组装在一起形成电机侧装配体，将永磁盘(4)、滑套(5)、主轴套(3)、支撑架(6)和气隙调整装置(7)组装在一起形成负载侧装配体，安装时，先将负载侧装配体与负载轴连接固定，根据负载侧装配体的位置，调整驱动电机的位置，最后将电机侧装配体与驱动电机轴(11)连接固定，完成安装；

步骤S200、气隙调整：将离合机构(74)设置在锁定状态，顶推轴(73)与顶推机构(71)锁定，顶推机构(71)缓慢推动顶推轴(73)轴向移动，滑套(5)和永磁盘(4)随顶推轴(73)轴向移动，当转子盘(2)和永磁盘(4)之间的气隙达到目标值后，顶推机构(71)停止运动，磁力耦合器的气隙调整完成；

步骤S300、带载启动：启动磁力耦合器，离合机构(74)保持锁定状态，顶推机构(71)和顶推轴(73)固定不动，避免启动时磁场不稳的状态下触发限扭脱开保护功能，待磁力耦合器进入正常工作状态后，离合机构(74)进入解锁状态，顶推机构(71)固定不动，顶推轴(73)能够沿气隙增大的方向自由滑动；

步骤S400、限扭保护：当设备运行出现故障时，磁场发生变化，转子盘(2)和永磁盘(4)之间的斥力增大，永磁盘(4)即时推动顶推轴(73)向远离转子盘(2)的一侧滑动，进行限扭脱开保护；当故障消除后，磁场恢复正常，永磁盘(4)在磁场的引力作用下自动复位；

步骤S500、一键空载及带载：当负载端不需要继续运转时，顶推机构(71)推动顶推轴(73)向气隙增大的方向移动，直至驱动电机进入完全空转状态，负载端停止运转；当负载端需要重新运转时，离合机构(74)进入锁定状态，顶推机构(71)推动顶推轴(73)向气隙减小的方向移动，直至负载端恢复正常的运转状态，顶推机构(71)停止运动，将离合机构(74)设置在解锁状态，进行即时限扭保护。

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