CN1367948A - 具有可调节的气隙的永久磁联轴器 - Google Patents

Abstract

一载有两个可沿轴向调节的导电体(28、29)的笼(10)装在一轴(16)上,而转子(12)则装在共轴线的第二轴(17)上,以在导电体之间占据一位置。转子(12)上的永久磁铁(42)有用气隙(40、41)与导电体(28、29)隔开的极。气隙通过用调节单元(38)沿笼(10)上的滑动元件彼此朝向地和彼此离开地滑动导电体来调节,该调节单元与导电转子接合。另一种方案为,导电体(28、29)可装在转子(12)上,而磁铁(42)则可调节地装在笼(10)上。

Description

具有可调节的气隙的永磁联轴器

本发明涉及磁性联轴器(magnetic couplers)，它具有被气隙分开的永磁转子和导电转子。

在美国专利No.5477094中公开的一般类型的永磁联轴器具有磁性转子和相互作用的导电转子，以在输入轴和输出轴之间传递动力。磁性转子有许多沿周向隔开的永久磁铁，该磁铁具有其用气隙与导电的元件分开的相反的极，该导电元件在磁性转子的轴向相反侧由导电转子提供。对于许多应用，最好在联轴器安装以后能容易地调节气隙，以便在启动时得到“软启动”或改变“软启动”，其意思是指在启动时，起初在两个转子之间有一明显的滑动，该滑动在输出轴从零升速至一最大值时逐步在几秒之内减至最小。如果联轴器与载荷匹配，以使在启动时受到一个软启动，则需要较少的启动载荷去驱动已知的载荷。还有，在提供软启动时，对动力传送系统有较少的冲击。

提供对气隙的调节，允许在许多载荷应用中使给定的磁性联轴器适合最大的效能，而不必改变磁性转子中的磁铁数。提供联轴器在安装后的这种调节，使之有可能在现场调节联轴器的软启动，而不必在设备上改变载荷的情况下取下或脱开联轴器。

本发明的目的为提供一气隙调节系统，它在联轴器安装以后可在现场简单地使用。按照本发明，在一根轴上安装磁性转子，而在第二根共轴线的轴上则安装一包围磁性转子的笼。在优选的实施例中，一对用气隙与磁性转子的相反端隔开的导电单元装在笼的侧面，以改变气隙。调节螺钉或其它调节装置沿轴向在笼与导电单元之间延伸，以用于响应调节装置的转动而沿轴向改变气隙，并由此沿轴向相对于笼移动导电单元。

图1为经过一联轴器并沿联轴器的旋转轴线的剖视图，该联轴器实现了本发明的第一实施例；

图2为第二实施例的类似的剖视图；

图3为沿图2的3-3线的局部剖视图；

图4为经过一联轴器的剖视图，它示出本发明的第二实施例；

图5为沿图4的5-5线的局部横向剖视图。

参看附图，一笼10和一磁性转子12用轮毂14，15分别装在共轴线的输入轴和输出轴16、17上，笼10有一用螺钉19固定在轮毂14上的安装盘18，并有一用一组沿周向间隔的间距螺钉22相对于盘18保持成平行的隔开关系的环形安装板20。这些间距螺钉的每一个都有一中间身部22a和带螺纹的端部22b、22c，该带螺纹的端部与环形肩部22d汇合。这些肩部在螺纹孔24和与安装构件18、20的外周边相邻的光滑的沉孔25的接合处与环形座23接合。螺母26拧在螺钉22的带螺纹的端部22b、22c上，以将螺钉和安装物件18、20夹持在一起，成为一个刚性的单元。

各自带阶梯的套筒对27a、27b接纳螺钉身部22a，其功能为作为一对导电单元28、29的导轨，该导电单元包括一对最好用铜做的导电环30a、30b和一对最好用低碳钢做的磁性衬环31a、31b。导电环用螺钉32固定在衬环上，该螺钉有拧入衬环31a、31b中的身部并有座落在环30a、30b中的锥形头部，该头部与环的和磁性转子12相邻的表面齐平。环30a、30b和31a、31b的辅助孔33a、34a包含套筒27a、27b。

衬环31a、31b有做成锥形的孔36，该孔布置成与穿过笼10的安装构件18、20的带螺纹的孔37对齐。调节螺钉38拧入孔37中并且有锥形的头部38a，该头部在衬环31a、31b的锥形孔36中响应于作用在螺钉的外端上的工具的旋转而自由转动。为了接纳工具，螺钉38的端部可以做有槽，凹座或在外面做有平台。螺钉38有一对锁紧螺母39。

应当知道，由于调节螺钉38的头部38a是通过叠置导电环30a、30b而被保持在锥形孔36中的，转动螺钉38造成导电单元38、39的轴向移动，从而调节导电环30a、30b和一组由磁性转子12提供的永久磁铁32之间的气隙40、41的宽度。这些磁铁安装在一组按圆形布置的配合孔43中，该孔穿过用非磁性材料做的磁性转子盘44延伸。盘44用螺钉46装在轮毂15上。

所述联轴器有其轮毂14、15，该轮毂用收缩式联轴器46、46′固定在轴16、17上，该联轴器用螺钉46a上紧在适当位置上。在将联轴器装配在轴16、17上之前，通常在插入套筒27a、27b之后用调节螺钉38将衬环31a、31b装在安装盘18和安装环20上，然后用螺钉32将导电环30a、30b装在衬环上，以形成子组件。接着，将轮毂14和包括盘18与导电单元28的子组件装在轴16上，并将包括环20和导电单元29的其它子组件越过轴17的敞开端插入，以松松地包围该轴。以后，通过经过安装构件18、20和套筒27a、27b以端部插入而安装螺钉22，以致在拧上螺母26时，笼10与导电单元28、29装配在一起，该导电单元被笼支承并与磁铁42用气隙40、41隔开。

当轴16被一原动机驱动时，在导电构件30a、30b中通过由磁铁产生的磁通诱发涡流，该涡流被铁制衬背构件31a、31b吸持。所得到的在导电构件30a、30b中产生的磁效应使导电单元28、29受到磁性转子12的排斥，并导致导电单元28、29和笼10的旋转，从而响应轴16的旋转而驱动轴17，但是按作为滑动定义的较低的转速驱动。启动时的滑动和启动以后的最后滑动由气隙40、41的宽度确定。调节螺钉38使之有可能在联轴器安装好并在使用地点受到特殊的载荷的条件下运行以后调节气隙。气隙通过逐次逼近法调节，以将软起启与运行滑动微调至对所受到的运行条件为最有利的。

为了有助于得到螺钉38的等量调节，可在支承构件18、20上刻上从孔37的口的周边辐射的分度标志，以与螺钉中的纵向指示槽对齐。还有，可在气隙中插入测量片并上紧螺钉38，直至在各测量片上受到同样的压力。虽然通常最好使气隙40、41有同样的宽度，但是这对联轴器的有致运行并不是重要的。

图2和3示出本发明的第二实施例，其中，改变了专门的调节机构。另外，与第一实施例相同的那些部分将给与同样的参考数字。在第二实施例中，有一组调节螺钉组件50位于间距螺钉22之间并相对于它们平行地延伸。每个调节螺钉组件50包括用套筒联接器53连接的螺钉元件51、52。螺钉元件51有一圆的头部段51a、一中间的螺纹段51b和一身部段51c，身部段最好例如如图3所示的那样，有像由一正方形截面提供的一个或更多的平台形侧面51d。同样，螺栓组件52有一圆的头部段52a，一中间的螺纹段52b和一身部段52c，身部段最好有一个或更多的与身部段51c相配的平台形侧面。螺纹段51b、52b上的螺纹有相同的螺距但是有相反的旋向。套筒联接器53有纵向通孔53a，孔的形状做成接纳身部段51c、52c并在其中与之配合，以使当螺钉元件51、52被套筒联接器53接合在一起时，两螺钉元件将一起旋转。紧定螺钉54、54′拧入与套筒53的相反端相邻的径向孔中，以与身部段51c、52c的平台形侧面接合，并夹持套筒，防止其相对于有关螺钉单元50朝端部移动。螺钉元件的头部段51a、52a的形状做有周向槽，以接纳C字形弹簧挡圈56，同时其外端做有槽或做成其它形状，以接纳螺丝刀或其它工具，以便有选择地旋转调节螺钉组件50。

为了接纳调节螺钉元件51、52，安装盘18、导电单元28、29和安装板28有几组定位孔。穿过导电单元28、29的孔做有相反的螺纹，以分别与调节螺钉元件的螺纹段51b、52b匹配，而穿过安装构件18、20的孔的尺寸则做好做成滑动地接纳螺钉元件51、52。

当调节螺钉组件50处于工作位置时，它们经过导电单元28、29被拧入，经过笼10的安装元件18、20向外伸出，并用C字形弹簧挡圈56被夹持，防止相对于笼朝端部移动。显然，当调节螺钉单元50旋转时，根据调节螺钉组件的旋转方向不同，其结果将为导电单元28、29沿着间距器22同时朝着磁性转子12作轴向移动，或是离开磁性转子移动。因此，仅仅通过逐渐转动螺钉组件50，就可得到气隙40、41的等量调节。

第二实施例的装配的进行与第一实施例相同，只是取消安放调节螺钉38的步骤，并且如同在通过放置间距螺钉22而完成笼的装配之后的最后步骤一样，安装调节螺钉单元50，最好连同C字形弹簧挡圈56在其应有的位置上。螺钉单元50的安装可如此进行，即穿过导电单元28拧螺钉元件51，并使导电单元处于最大间隙位置，靠在安装盘18上，同样，穿过另一导电单元29拧另一螺钉元件52，并使导电单元29处于最大间隙位置，在联接套筒53完全滑至身部51c上以后，靠在安装板20上。在所述的螺钉元件51、52安装时，它们要拧入导电单元28、29中，直至C字形弹簧挡圈轻轻地与安装盘18和安装环20的外表面接合。接着，沿端部将套筒53局部移至相连的身部52c上，并将紧定螺钉54、54′上紧，顶在身部51c、52c上。采用上述布置，套筒53使螺钉元件51、52一起旋转，紧定螺钉组件54、54′防止它们分开，而C字形弹性挡圈56则防止装配好的调节螺钉单元50相对于笼10朝端部移动。显然，在此实施例中可在螺钉元件51、52上设置一环形台肩，以代替C字形弹簧挡圈。

图4～5示出一第三实施例，其中，间隙调节机构包括一拉线器70，它在导电单元之间在间距螺钉22之间延伸。每个拉线器70有两个不旋转的螺钉身部71、72，该身部做有带螺纹的相反的端部段71a、72a，该端部段拧入中间的联接套筒73中。端部段71a、72a上的螺纹是旋向相反的，并且与套筒73的孔中的螺纹是相配的，以便当套筒73旋转时，身部71、72一起彼此相向地移动或沿相反的方向移动，这要取决于套筒的旋转方向。拉线器身部71、72可用任何合适的方式保持与导电转子28、29成固定的接合。例如，一U字形夹可以在里面与身部71、72配合，并在导电体转子的轮缘外面配合。在这种情况下，U字形夹74可以有分叉的腿74a、74b，它们在里面与身部71、72上的槽配合。如图5所示，身部的有槽的部分可以有正方形的横截面，以提供与夹子腿74a、74b的分叉的平的内缘74c接合的平台。螺钉76穿过U字形夹的中间腹板74d延伸并拧入导电转子的轮缘中，以将夹子74和拉线器70固定在应有的位置上。套筒74的外形最好是六角形的，以用于接纳一用于调节的扳手，或做有径向孔，以接纳用于转动套筒的工具，以便调节拉线器的伸缩，灵敏地扩大或减小气隙40、41。

虽然优选将磁性转子位于两个导电元件30a、30b之间，但是笼10也可以有两个磁性转子，以代替导电元件，并用单个的导电转子代替磁性转子12。在此情况下，导电转子最好包括两个装在铁制盘的相反侧的导电环，该盘用螺钉46固定在轮毂15上。

由前所述可以看到，虽然此处为了说明而描述了本发明的特殊的实施例，但是可以作出各种修改而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受限制，除非是权利要求所规定的。

Claims (24)

1.一可调节的磁性联轴器，它包括：

具有平行的旋转轴线的第一和第二旋转轴；

一装在上述第一轴上并包围上述轴线的笼；

一磁性转子，它装在上述第二轴上并在上述笼内从上述第二轴沿径向延伸，上述磁性转子包含永久磁铁；

两个导电单元，它们可移动地被上述笼运载，并在磁性转子的相反端用气隙与上述磁铁隔开；以及

气隙调节装置，它用于沿轴向相对于上述笼和磁性转子控制上述导电单元的轴向位置，以有选择地改变上述气隙。

2.如权利要求1的联轴器，其特征为，上述笼包括平行于上述轴线延伸的长形构件，而且上述导电单元可滑动地装在上述构件上。

3.如权利要求2的联轴器，其特征为，上述间隙调节装置包括调节螺钉，该螺钉如此在上述笼与上述导电单元之间延伸，以致调节螺钉的旋转通过沿上述构件定位上述导电单元而改变上述气隙。

4.如权利要求2的联轴器，其特征为，上述间隙调节装置包括拉线器(turnbuckles)，该拉线器在上述导电单元之间延伸，以用于有选择地同时沿相反的方向朝向或离开上述磁性转子移动上述导电单元，以改变上述气隙。

5.如权利要求2的联轴器，其特征为，上述间隙调节装置包括一具有螺纹段的调节螺钉单元，该螺纹段有其旋向相反的螺纹，上述螺纹段与上述导电单元相互作用，以使这种螺钉单元的旋转一起沿相反方向相应地移动导电单元。

6.如权利要求1的联轴器，其特征为，上述笼包括一安装在上述第一轴上的安装盘、一沿轴向与上述安装盘隔开一段距离的安装环，和一在上述盘和上述环之间沿径向朝上述磁性转子的外面延伸的间隔构件，以及上述导电单元可滑动地装在上述间隔构件上。

7.如权利要求6的联轴器，其特征为，上述间隙调节装置包括第一组间隙调节螺钉和第二组间隙调节螺钉，第一组间隙调节螺钉在上述安装盘与上述导电单元之一之间延伸，第二组间隙调节螺钉在上述安装环与上述导电单元的另一个之间延伸。

8.如权利要求7的联轴器，其特征为，上述第一组间隙调节螺钉与上述安装盘有带螺纹的接合，上述第二组间隙调节螺钉与上述安装环有带螺纹的接合。

9.可调节的磁性联轴器，它包括：

具有旋转轴线的第一和第二轴；

一安装单元，它在上述第一轴上并包围上述轴线；

一磁性转子，它安装在上述第二轴上并包含永久磁铁；

导电单元，它们可滑动地被上述安装单元运载，并在磁性转子的相反端用气隙与上述磁铁隔开；以及

调节螺钉单元，它与上述导电单元接合，以用于有选择地沿轴向相对于上述安装单元和磁性转子移动导电单元，从而控制上述气隙的宽度。

10.如权利要求9的联轴器，其特征为，上述调节螺钉单元有与上述导电单元可旋转地相配合的头部，并有与上述安装单元用螺纹相配合的身部，由此，转动上述螺钉，就使上述导电单元沿轴向移动。

11.如权利要求9的联轴器，其特征为，上述调节螺钉单元各自有两个互相隔开的螺纹段，该螺纹段与各自的上述导电单元用螺纹相配合，上述两个螺纹段有相反的螺纹旋向，由此，旋转上述调节螺钉单元，就使上述导电单元一起沿相反方向移动。

12.可调节的磁性联轴器，它包括：

具有旋转轴线的共轴线的第一和第二轴；

一笼，它装在上述第一轴上并包围上述旋转轴线；

一磁性转子，它装在上述第二轴上并在上述笼中沿径向延伸，上述磁性转子有许多提供两组极的永久磁铁，该极相反地朝向，与上述转子轴线成平行的关系；以及

第一和第二导电单元，它们可滑动地装在上述笼上，以用于沿轴向移动，并在上述笼中提供导电元件，该笼用气隙与上述极组的各自一组隔开；以及

旋转的间隙控制装置，它与上述导电单元接合，以用于有选择地响应间隙控制装置的旋转，沿轴向相对于上述磁性转子和笼沿相反方向移动上述导电单元。

13.如权利要求12的联轴器，其特征为，上述间隙控制装置各自与上述笼和上述导电单元之一接合。

14.如权利要求12的联轴器，其特征为，上述间隙控制装置在上述导电单元之间延伸，并用各自具有相反旋向的螺纹操作。

15.如权利要求14的联轴器，其特征为，每个上述间隙调节装置包括一拉线器。

16.如权利要求14的联轴器，其特征为，上述具有相反旋向的螺纹与上述导电单元中的相配的螺纹相配合。

17.可调节的磁性联轴器，它包括：

具有旋转的轴线的共轴线的第一和第二轴；

一笼，它装在上述第一轴上并包围上述旋转轴线；

一磁性转子，它装在上述第二轴上并在上述笼中沿径向延伸，上述磁性转子有许多提供两组磁极的永久磁铁，该磁极朝向相反，与上述转子轴线成平行的关系；以及

第一和第二导电单元，它们可滑动地装在上述笼上，以用于沿轴向移动，并在上述笼中提供导电元件，该笼用气隙与上述极组的各自一组隔开；以及

可旋转的间隙调节装置，它在上述导电单元之间延伸，与上述旋转轴线成平行的关系，上述装置可以操作，以响应上述装置的旋转沿相反方向一起移动上述导电单元。

18.如权利要求17的联轴器，其特征为，上述间隙调节装置包括具有螺纹段的调节螺钉单元，该螺纹段有相反旋向的螺纹，上述螺纹段如此工作，以使上述调节螺钉单元的旋转相应地沿相反方向一起移动上述导电单元。

19.可调节的磁性联轴器，它包括：

两根具有共轴线的旋转轴线的轴；

具有两组磁极的第一组；

具有两个导电元件的第二组，该导电单元用各自的气隙与上述极组的各自一组隔开；

一笼，它装在上述轴之一上，并且有两个沿轴向隔开的安装元件，该安装元件载有上述组中的一个组；

一转子，它装在上述轴的另一根上，并载有上述组中的另一组；以及

一机构，它被上述笼运载，以用于沿轴向相对于上述安装元件移动上述组的一个，以改变上述气隙。

20.如权利要求19的可调节的磁性联轴器，其特征为，上述第一组由穿过上述转子的磁铁提供，而上述第二组则安装在上述笼上。

21.如权利要求19的可调节的磁性联轴器，其特征为，上述第二组装在上述转子的相反侧，而上述第一组则由两组沿轴向隔开的磁铁提供，该磁铁由上述笼运载并在操作上与上述机构有联系。

22.如权利要求19的可调节的磁性联轴器，其特征为，上述机构为一用螺钉操作的装置。

23.如权利要求19的可调节的磁性联轴器，其特征为，由笼运载的组可滑动地装在笼上的在上述安装元件之间延伸的滑动元件上，上述机构为穿过上述安装元件的螺旋机构。

24.如权利要求23的可调节的磁性联轴器，其特征为，螺旋机构为拉线器型螺旋机构。

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