CN117691823A - 一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其包括永磁耦合器输入部分、永磁耦合器输出部分和调速机构，永磁耦合器输入部分包括输入轴和磁体轮，输入轴一端作为驱动端，另一端上安装磁体轮；永磁耦合器输出部分包括输出轴和导体轮，输出轴一端作为负载端，另一端上安装导体轮；所述调速机构包括伺服电动推杆和移动基座，移动基座与伺服电动推杆的输出端相连，伺服电动推杆带动移动基座前后移动，进而带动导体轮沿着输出轴做轴向移动，调节磁体轮和导体轮之间气隙。本发明通过改变导体轮和磁体轮之间的气隙大小，进而改变负载端的扭矩及转速的大小，实现负载调速和节能的目的，同时本发明运行时不会产生谐波，对负载设备不会造成影响。
Description
技术领域
本发明属于机械工程中的传动领域，具体是一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，它可以广泛用于建材、煤炭、港口、电力、冶金、水利、化工等行业中的电机驱动设备上，或各种负载之间的用于负载设备对速度可调的场合。
背景技术
在目前已有的磁力调速设备中，类似于盘式的磁力调速装置，都是两个导体盘和两个磁体盘，通过齿轮、齿条或杠杆形式来调节导体盘和磁体盘之间的气隙，在复杂、恶劣的工况下，齿条和齿轮容易被灰尘油污覆盖而堵塞，长期运行中也因齿轮和齿条的磨损从而引发气隙调整精度的波动。在上述的结构中由于采用两个导体盘和两个磁体盘，其设备重量增加，悬臂增长，容易引起振动，从而大大降低其整个装置可靠性。因此，该类型永磁调速器，调节机构复杂，重量大，负载轴难以支撑其重量，往往需要加支撑，且安装不便，占用空间大，内有多个轴承与易损耗件，维修维护个人几乎难以实现，调速需要外接执行器，手动调速困难，无法准确定位，投入费用巨大。
另外，有些调速装置采用变频器可控制，由于变频器是采用IGBT等开关器件将工频转变为特定频率，进而调节电机转速。所以在运行中产生大量的谐波污染和电磁辐射干扰，影响周边电器的正常工作，使电器的元件发热、损坏，造成设备错误动作，影响整个电器的元件和设备的正常使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其运行时不会产生谐波，对负载设备不会造成影响，采用伺服电机驱动电动推杆，调速范围宽，调速过程平稳，可靠性高，具有软启动特性，可按需求输出扭矩，减少冲击载荷，保护设备，延长设备使用寿命等特点。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其包括永磁耦合器输入部分、永磁耦合器输出部分和调速机构，
所述永磁耦合器输入部分包括输入轴和磁体轮，所述输入轴一端作为驱动端与驱动机构连接，另一端上安装所述磁体轮；
所述永磁耦合器输出部分包括输出轴和导体轮，所述输出轴一端作为负载端，另一端上安装所述导体轮，所述导体轮与磁体轮之间间隙相对设置，磁体轮通过磁场力带动导体轮一起转动；
所述调速机构包括伺服电动推杆和移动基座，所述移动基座与伺服电动推杆的输出端相连，同时其通过球轴承安装在导体轮的输出侧轮毂上，所述导体轮的输出侧轮毂滑动安装在输出轴上，所述伺服电动推杆带动移动基座前后移动，移动基座带动与输出侧轮毂刚性连接的导体轮沿着输出轴做轴向移动，调节磁体轮和导体轮之间气隙，进而改变负载端扭矩及转速的大小。
进一步的，所述移动基座通过推杆销与伺服电动推杆相连，同时所述移动基座还与固定在输出侧轴承座上的直线导轨副相连。
更进一步的，所述伺服电动推杆与推杆基座相连并通过推杆基座固定在输出侧轴承座上，所述球轴承一侧设置有轴承内盖和轴承外盖。
进一步的，所述磁体轮由永磁体盘、底板和永磁体构成，磁体轮通过输入侧轮毂固定安装在输入轴上，输入轴通过驱动端电机提供动力，带动磁体轮转动，并在永磁体的磁场中与安装在输出侧导体轮上的铜盘作切割磁力线运动，从而感应出电涡流并形成感应磁场，在磁场力作用下产生磁力耦合现象，带动导体轮转动。
进一步的，所述输入轴上固定有输入侧轴承、输入侧轴承座、输入轴端盖和输入轴平键，其中所述输入侧轴承设置两个，分别安装在输入侧轴承座两侧，所述输入轴端盖设置在输入轴端部，所述输入轴平键与输入侧轮毂相配合将转矩传递给磁体轮。
更进一步的，所述输入侧轴承座的左侧用第一迷宫环和第一端盖组成迷宫密封，所述输入侧轴承座的右侧用第二迷宫环和第二端盖组成迷宫密封；所述输入侧轴承座上设有液体进出口，采用循环水方式对输入侧轴承进行冷却。
更进一步的，所述永磁体沿磁体盘圆周方向极性相异布局的方式均布嵌入磁体盘中。
进一步的，所述导体轮包括铜盘和输出侧钢盘。
进一步的，所述输出轴上设有输出侧轴承、输出侧轴承座、输出侧轴端盖和输出轴平键，其中所述输出侧轴承设置两个，分别安装在输出侧轴承座两侧，所述输入轴端盖设置在输出轴端部，所述输出轴平键与输出侧轮毂相配合，导体轮转动并通过输出侧轮毂、输出轴平键将转矩传递至输出轴，进而驱动输出轴转动。
更进一步的，所述输出侧轴承座的左侧用第三迷宫环和第三端盖组成迷宫密封，所述输出侧轴承座的右侧用第四迷宫环和第四端盖组成迷宫密封；所述输出侧轴承座上设有液体进出口，采用循环水方式对输出侧轴承进行冷却。
本发明的有益效果如下：
本发明的电动推杆式调速型永磁耦合器，通过电机提供动力，带动磁体轮转动，在磁力耦合作用下带动导体轮一起转动，此外电推杆基座的固定基础上，电推杆前/后移动，带动与电推杆铰连接的移动基座在直线导轨副上滑动，因此可调节气隙大小，进而实现负载端的扭矩及转速改变，调节、控制到负载端所需的扭矩及转速大小，达到负载调速和节能的目的。
本发明为机械装置，不同于变频器调速，运行时不会产生谐波，对负载设备不会造成影响。
本发明采用双轴承座设计，避免了永磁耦合器在调速过程中产生的轴向力直接作用在电机和负载设备上，消除了电机和负载上的额外附加载荷。
本发明采用离合式结构，可实现主传动不停机对负载进行维护。
本发明采用伺服电机驱动电动推杆，调速范围宽，调速过程平稳，可靠性高，节能效果明显。
本发明具有软启动特性，可按传动需求输出扭矩，减少冲击载荷，保护设备，延长设备使用寿命。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为电动推杆式调速型永磁耦合器主剖视示意图。
图2为电动推杆式调速型永磁耦合器俯视示意图。
图3为磁体盘嵌入磁体的充磁方向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1至3所示，一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其主要结构包括：永磁耦合器输入部分、永磁耦合器输出部分及调速机构。
所述永磁耦合器输入部分包括与驱动端连接的输入轴32，所述输入轴32上固定有2个输入侧轴承3以及输入侧轴承座31、输入轴端盖29和输入轴平键30。所述输入侧轴承座31的左侧用第一迷宫环1和第一端盖2组成迷宫密封，所述输入侧轴承座31的右侧用第二迷宫环4和第二端盖5组成迷宫密封。所述输入轴32右端固定有输入侧轮毂6，所述输入侧轮毂6上固定有底板7、永磁体8和磁体盘9并组成磁体轮。以上所述各零部件组成了永磁耦合器输入部分，并和驱动端相连，将驱动端转矩通过磁场传递到负载端，给负载运转提供所需要的动力。
所述永磁耦合器输出部分包括铜盘10和输出侧钢盘11、输出侧轮毂13和输出轴18，所述输出侧轮毂13和输出轴18连接，并将输入侧动力传输至负载。所述输出轴18上有2个输出侧轴承22以及输出侧轴承座21、输出侧轴端盖12和输出轴平键28，所述输出侧轴承座21的左侧用第三迷宫环24和第三端盖23组成迷宫密封，所述输出侧轴承座21的右侧用第四迷宫环19和第四端盖20组成迷宫密封。
所述调速机构包括球轴承27、轴承内盖26和轴承外盖25、推杆销14、移动基座15、伺服电动推杆16、推杆基座17。所述移动基座15通过推杆销14与伺服电动推杆16相连，所述伺服电动推杆16与推杆基座17相连并固定在输出侧轴承座21上，所述移动基座15与固定在输出侧轴承座21上的直线导轨副33相连。
本实施例中，所述永磁体盘9、底板7和永磁体8所构成的磁体轮结构，所述输入轴32通过驱动端电机提供动力，带动磁体轮转动，并在永磁体31的磁场中与安装在输出侧钢盘11上的铜盘10作切割磁力线运动，从而感应出电涡流并形成感应磁场，在磁场力作用下产生磁力耦合现象，带动导体轮转动并通过轮毂13、平键28将转矩传递至输出轴18，进而驱动输出轴18转动。
本实施例中，所述输入侧轴承座31和输出侧轴承座21上设有液体进出口，采用循环水方式用于对输入侧轴承3、输出侧轴承22进行冷却。
本实施例中，所述电动推杆离合式调速型永磁耦合器，采用双轴承座设计，使得单盘耦合中产生的轴向力分别作用在两个轴承座上，从而避免了磁场轴向力对电机和负载设备的影响。
本实施例中，所述电动推杆离合式调速型永磁耦合器，采用伺服电机驱动电动推杆，调速范围宽，调速过程平稳，可靠性高，具有软启动特性，可按传动需求输出扭矩。
本实施例中，本永磁耦合器采用单盘导体轮、单磁体轮结构,永磁体8沿圆周方向极性异磁布局的方式均布嵌入磁体盘9。永磁体8的材料以高性能的稀土合金中的铷铁硼为主，磁体盘9的材料以铝等非磁化材料为主，导体盘以导电优良材料的金属材料，铜为主，其钢盘材料用可磁化的钢材制造。
本实施例中，所述伺服电动推杆16，当伺服电机驱动时，带动移动基座15前/后移动，移动基座15在直线导轨副33上做直线运动，带动与输出侧轮毂13刚性连接的导体轮沿着输出轴18做轴向移动，从而调节永磁体9和铜盘10之间气隙，进而改变负载端扭矩及转速的大小，实现负载调速和节能目的。
综上，本发明的永磁耦合器采用上述结构的，它通过调节永磁体9和铜盘10之间气隙，进而改变负载端的扭矩及转速变化，实现负载端所需的扭矩及转速大小的可调节、可控制，达到负载调速和节能的目的。无论单盘结构或者执行器都属于机械装置，不同于变频器调速，运行时不会产生谐波，对负载设备不会造成影响，稳定可靠性好。当调速的过程中，负载所需的动力大小是自动化调控的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，包括永磁耦合器输入部分、永磁耦合器输出部分和调速机构，
所述永磁耦合器输入部分包括输入轴(32)和磁体轮，所述输入轴(32)一端作为驱动端与驱动机构连接，另一端上安装所述磁体轮；
所述永磁耦合器输出部分包括输出轴(18)和导体轮，所述输出轴(18)一端作为负载端，另一端上安装所述导体轮，所述导体轮与磁体轮之间间隙相对设置，磁体轮通过磁场力带动导体轮一起转动；
所述调速机构包括伺服电动推杆(16)和移动基座(15)，所述移动基座(15)与伺服电动推杆(16)的输出端相连，同时其通过球轴承(27)安装在导体轮的输出侧轮毂(13)上，所述导体轮的输出侧轮毂(13)滑动安装在输出轴(18)上，所述伺服电动推杆(16)带动移动基座(15)前后移动，移动基座(15)带动与输出侧轮毂(13)刚性连接的导体轮沿着输出轴(18)做轴向移动，调节磁体轮和导体轮之间气隙，进而改变负载端扭矩及转速的大小。
2.根据权利要求1所述的一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，所述移动基座(15)通过推杆销(14)与伺服电动推杆(16)相连，同时所述移动基座(15)还与固定在输出侧轴承座(21)上的直线导轨副(33)相连。
3.根据权利要求2所述的一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，所述伺服电动推杆(16)与推杆基座(17)相连并通过推杆基座(17)固定在输出侧轴承座(21)上，所述球轴承(27)一侧设置有轴承内盖(26)和轴承外盖(25)。
4.根据权利要求1所述的一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，所述磁体轮由永磁体盘(9)、底板(7)和永磁体(8)构成，磁体轮通过输入侧轮毂(6)固定安装在输入轴(32)上，输入轴(32)通过驱动端电机提供动力，带动磁体轮转动，并在永磁体(31)的磁场中与安装在输出侧导体轮上的铜盘(10)作切割磁力线运动，从而感应出电涡流并形成感应磁场，在磁场力作用下产生磁力耦合现象，带动导体轮转动。
5.根据权利要求1所述的一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，所述输入轴(32)上固定有输入侧轴承(3)、输入侧轴承座(31)、输入轴端盖(29)和输入轴平键(30)，其中所述输入侧轴承(3)设置两个，分别安装在输入侧轴承座(31)两侧，所述输入轴端盖(29)设置在输入轴(32)端部，所述输入轴平键(30)与输入侧轮毂(6)相配合将转矩传递给磁体轮。
6.根据权利要求5所述的一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，所述输入侧轴承座(31)的左侧用第一迷宫环(1)和第一端盖(2)组成迷宫密封，所述输入侧轴承座(31)的右侧用第二迷宫环(4)和第二端盖(5)组成迷宫密封；所述输入侧轴承座(31)上设有液体进出口，采用循环水方式对输入侧轴承(3)进行冷却。
7.根据权利要求5所述的一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，所述永磁体(8)沿磁体盘(9)圆周方向极性相异布局的方式均布嵌入磁体盘(9)中。
8.根据权利要求1所述的一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，所述导体轮包括铜盘(10)和输出侧钢盘(11)。
9.根据权利要求1所述的一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，所述输出轴(18)上设有输出侧轴承(22)、输出侧轴承座(21)、输出侧轴端盖(12)和输出轴平键(28)，其中所述输出侧轴承(22)设置两个，分别安装在输出侧轴承座(21)两侧，所述输入轴端盖(29)设置在输出轴(18)端部，所述输出轴平键(28)与输出侧轮毂(13)相配合，导体轮转动并通过输出侧轮毂(13)、输出轴平键(28)将转矩传递至输出轴(18)，进而驱动输出轴(18)转动。
10.根据权利要求9所述的一种电动推杆离合式调速型永磁耦合器，其特征在于，所述输出侧轴承座(21)的左侧用第三迷宫环(24)和第三端盖(23)组成迷宫密封，所述输出侧轴承座(21)的右侧用第四迷宫环(19)和第四端盖(20)组成迷宫密封；所述输出侧轴承座(21)上设有液体进出口，采用循环水方式对输出侧轴承(22)进行冷却。
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