CN1377123A - 自卸载磁耦合器 - Google Patents

Abstract

一种永磁耦合器,其具有安装于一轴上的导体转子组件,和安装于共轴上的磁转子组件。磁转子组件提供两个磁转子,其与由导体转子组件所提供的两个导体元件间隔可调的空气间隙。空气间隙调整包括可调的限位器,如具有可调有效长度的旋转臂。这些限位器可与旋转臂一起操作,使得磁转子在相对方向上一致地轴向移动。可设置空气间隙,使得耦合器在经受过载情况下可自动地脱离。

Description

自卸载磁耦合器

本发明涉及一种永磁耦合器，其具有在一轴上的磁转子组件，该轴具有被安装于另一轴上的导体转子组件所提供的两个铁背衬导电元件之间形成空气间隙隔开的电极。特别是，本发明涉及一种磁耦合器，其在过载情况下可自动地脱离(突然分开)。

在US5477094中，公开了一种磁耦合器，其中磁转子组件是由两个导体转子叉开的，其中导体转子作为一轴上的导体转子组件可转动地连接在一起，同时磁转子组件可转动地安装在第二轴上。磁转子组件具有一组永久磁体，其相对电极与安装在各导体转子上的铁背衬导电环通过空气间隙隔开设置。两个轴之一的转动由磁作用而使另一轴转动，而在各轴之间没有任何直接的机械联接。

在US5477094中所公开的这种磁耦合器具有的优点在于，如果负载冻结的话，原动机的输入轴保持不转动，因此原动机不会由于负载的困难而受到损坏。然而，如果允许这种情况不确定地继续下去的话，结果会使导体与磁转子之间异常高的滑动，从而导致热问题，很可能会损坏转子。一种解决方法是提供一种速度传感系统，用以在输出轴停止时或在输入和输出轴之间的相对速度超过预定数值时关断原动机。然而，该速度传感系统在某些情况下不能提供理想的解决，其中包括在磁耦合器因暂时超过负载而不是冻结负载的情况下的过载。

US5477094还公开了具有两个磁转子而不是单一磁转子组件的概念，其每个磁转子分别具有永久磁体组其与由导体转子所代表的导电元件之一间隔一定的空气间隙。两个磁转子浮在相关轴上，使得它们相互可轴向地移动，并且可弹性地压离。现在我认识到，如果该耦合器过载的话，两个磁转子会相互相对移动，从而建立磁转子与导体转子之间一定程度的滑动，其中在导电元件中所感应的电流会导致磁转子与导体转子之间的排斥，而其会超过磁转子上磁体与导体转子上导电元件的铁背衬之间的吸引。空气间隙的最终增大会使耦合器解除过载状态。然后，如果减小磁和导体转子之间的排斥造成增大的空气间隙足以允许磁体吸向铁背衬的话，两个磁转子将趋于向导体转子回移。这样将重置耦合器，同时要适当地降低负载。

虽然在US5477094中所示的带有浮动磁转子的耦合器理论上可以通过相互相对移动并由此增大空气间隙而解除过载情况，但是对于控制磁转子的轴向移动使得保持适当的相等空气间隙则没有改进。该缺陷将根据本发明通过使用US5834872和US6005317中所公开的调节机构部分而加以克服，其中两个磁转子之一的轴向移动会与另一磁转子沿相反方向加倍。这些磁转子最好是可滑动地安装在销钉上，其由安装于输出轴上的中心转子伸出。旋转臂组件可旋转地对中安装在中心转子部件上，并且相对于旋转臂的端部上的磁转子滑动安装，使得磁转子在相对的轴向上相等地移动，而不管磁转子之一何时轴向移动。根据本发明，可调限位器可设置最小空气间隙。例如，一些旋转臂的有效长度可进行调节，使得当它们完全伸展时，所设置的空气间隙为所需的最小宽度。这些可调旋转臂其一端与磁转子之一可滑动地互联，并且具有在另一端上的调节螺钉，其伸入旋转臂上的槽中并且配合由中心转子伸出的中心转动组件进入槽中。调节螺钉的优点就是增加了磁转子与导体转子之间的空气间隙。

图1是沿图5中线1-1所截并处于宽空气间隙位置下的本发明纵向截面图；

图2是没有导体转子的平面图，并且示出了空气间隙均衡和调整机构延伸使得磁转子处于窄空气间隙位置下的情况；

图3是类似于图2的平面图，而空气间隙均衡和调整机构缩回使得磁转子处于宽空气间隙位置下；

图4是类似于图2所截的局部细节图，而磁转子超前四分之一圈；

图5是沿图3中线5-5所截的横截面图；和

图6是对图1向右看去的左手磁转子的端视图。

参照附图，共轴的输入和输出轴18-19具有安装于其上的导体组件22和磁转子组件23，其包括一对磁转子24-25和短轴20。导体转子组件22具有两个轴向间隔的导体转子26-27，其分别具有导体环28-29，该环面对面设置并由具有高导电非铁材料如铜制成。这些导电环28-29通过如螺钉分别安装在磁收缩材料如软钢的背衬部件32-33上。背衬部件32-33可通过将螺钉34穿过背衬部件进入隔片36的端部上的螺孔而连接在一起。导体转子27与短轴26分开一个环形间隙空间37，并且背衬环32具有一毂38，其套在输入轴18上并可通过楔型连接40或键连接而加以固定。

每个磁转子24-25具有由铁衬盘43作背衬的非铁安装盘42，其最好是软钢的。安装盘42可以是铝或适当的非磁性成分，并且其每个均可由一组相同间隔的矩形切块制成，其排列成一圈，并且接收各组与各衬盘43相对的永磁体46。相邻的磁体具有相反的极性。磁体46与导体转子组件22的导体环28-29间隔一定的空气间隙48-48′。

磁转子24-25的安装便于与输出轴19一致地转动，并且还可以在相对轴向上相互相对地轴向移动，用以通过空气间隙均衡机构来调整空气间隙48-48′。为了更好地使用该机构，磁转子24-25最好是通过套管50滑动地安装在支撑和引导组合销钉51的相对轴向端部上。这些销钉在相对的轴向上由第五转子52伸出，其中第五转子通过如螺钉49和连接板49a或通过键联安装在导体环28-29之间的短轴26中路上。短轴20通过开口37到空心毂部20a成向外的锥形，其中毂部套装在输出轴19上并且通过楔型连接49或键联而固定在其上。

参见图5，第五转子52通常可以正面为正方形，其提供了四个外边表面52a，其每个均具有径向伸出的中耳53。这些中耳53上形成有带螺纹的径向孔，其由外端部伸向短轴20，用以接收螺钉54，其上套有套管55。套管55可装配到一对径向相对的旋转组件56的中心毂部分56c上的中心开口中。每个旋转组件具有一对旋转臂56a-56b，其带有凸轮槽57，与其外端相邻设置。这些凸轮槽的每个可接收凸轮随动轮58于其中以便随动。每个轮58可安装在各柱螺栓59上，其中各螺栓可固定在各块60上，其由各磁转子的固定安装盘42伸向第五转子52。块60可通过一对带帽螺钉60a而安装在盘42上。当磁转子由导体转子26-27缩到最大轴向距离时，如图1和2所示，各对块60在第五转子52的每个耳53的相对侧上延伸，使得旋转组件56将与第五转子52共平面，如图3所示。该紧凑设置有助于耦合器轴向距离最小化。很明显，还可以将轮58安装在旋转组件56上，并且凸轮槽57可形成在块60上

由于上述带槽的摇臂和随动轮的设置，很明显，当磁转子24-25轴向与导体转子26-27移动开并增加了空气间隙48-48′的宽度时，旋转组件56将相应地在中心螺栓上转动，使得其端部将向第五转子52旋转。在该旋转运动过程中，轮58在槽57中向其内端运动，并使每个磁转子同样地向第五转子52运动，由此增加空气间隙48-48′的宽度达到相同的程度。旋转组件56最好具有这样的尺寸，使得在其处于完全伸展位置时(图2)，空气间隙为所需的最小宽度。

最好是，所安装的一组弹簧60在由磁转子24-25伸出的销钉62上使空气间隙均衡机构径向向外。弹簧可以是压簧，以辅助磁体在与铁背衬部件32-33一起操作时的偏移，以促使磁转子24-25分开，由此使空气间隙48-48′变窄。因此，压簧在经受过载以后起着加速耦合器恢复的作用。同样地，弹簧60还可以拉簧，以便随着过载使恢复时间变慢。

人们将会理解，在耦合器接近过载情况时，弹簧60还会引起过载情况的开始，其或是阻止(压簧)或是辅助(拉簧)磁力使磁转子24-25向远离导体转子26-27的轴向偏压。

参见图4，可以看到，旋转组件可以改进，以便提供空气间隙48-48′最小宽度的调节。改进的旋转组件156只有一个与磁转子一起动作的操作臂156b。其它的臂156a可以缩短，并且具有调节螺钉158，其可旋入与旋转组件156上延伸的中心开口159相交的端孔中。该开口(槽)159具有对应于套管55直径的宽度。因此，旋转组件156可沿长度方向滑动地安装在套管55和螺栓54上，用以通过螺钉158进行调节，其中螺钉158则通过其伸入槽中的程度来限制中心槽159的有效长度。随着调节螺钉158进入槽159中，相应地会增加空气间隙48-48′的最小宽度。在所示实例中，可调节的这对旋转组件156可滑动地与磁转子24-25之一互连，并且位于两个全长旋转组件56之间。为了平衡，最好是随着两个可调节旋转组件的变化使两个全长旋转组件56最小，其每个可调节旋转组件可控制每个空气间隙48-48′的最小宽度。

通过上面的描述，可以理解，由于联动56使两个空气间隙48-48′保持相等，因此空气间隙48-48′之一的要求只要对其最小的调节便可实现。换句话说，可调节的限位器控制了空气间隙之一的最小化，从而使其它空气间隙同样为最小。例如，一个或多个销钉52可延伸并旋于一端用以接收调节螺母，其可限制相邻磁转子的向外移动，由此调节该磁转子与各导体之间空气间隙最小化。同样地，短轴20可配备以中央圆柱形旋入部分，可将扳手螺母拧于其上，其径向延伸与磁转子23的外表面相配合。调节扳手螺母可确定转子23的向外移动程度，由此设定最小空气间隙48′。

通过上面的描述，人们将会理解，虽然为了说明的目的对本发明的特定实施例进行描述，但是对其所作出的各种改进均未脱离本发明的精神和范围。因此，本发明将通过后续权利要求加以限制。

通过上面的描述，人们将会理解，虽然为了说明的目的对本发明的特定实施例进行描述，但是对其所作出的各种改进均未脱离本发明的精神和范围。因此，本发明将通过后续权利要求加以限制。

Claims (3)

1、一种耦合器，其包括：

具有旋转轴的第一和第二转动轴；

两个共轴的磁转子，其每个转子包含各组永久磁体；

两个共轴的导体转子，其每个转子具有非铁导电环，其与所述各磁体组之一间隔一定间隙；

所述的前两个转子相互间隔固定的轴向距离，并且一体地安装在所述第一轴上，以便与其一致地转动；

剩下的两个所述转子则安装成与所述第二轴一致地转动，并且可以相对于所述第二轴在相对方向上轴向移动，从而与所述前两个所述转子成耦合和去耦合关系；

磁收缩材料与所述导体转子一起分别与所述永久磁体组相互作用，并且将所述转子磁偏压成所述耦合关系；

一组件伴随着所述转子，在所述磁转子与所述导体转子之间在最小与最大所述间隙之间的移动范围内轴向运动，所述最小间隙就是使得因过载使所述轴之间的滑动使轴向推力超过所述偏压，由此使所述耦合器脱离；和

可调限位器，用以调节所述最小间隙。

2、按照权利要求1的耦合器，其中在所述一体中的所述两个转子是导体转子；

并且所述剩余的转子是两个磁转子，其位于所述导体转子之间。

3、一种耦合器，其包括：

具有旋转轴的第一和第二转动轴；

两个共轴磁转子，其每个均包含各组永久磁体；

两个共轴导体转子，其每个均具有非铁导电环，其分别与所述磁体组间隔一定的空气间隙；

前两个所述转子间隔固定的轴向距离，并且一体地安装在所述第一轴上，使得其一致地转动；

剩下的两个所述转子则安装成与所述第二轴一致地转动，并且可以相对于所述第二轴在相对方向上轴向移动，从而与所述前两个所述转子成耦合和去耦合关系；

磁收缩材料伴随着所述导体转子分别与所述永久磁体组相互作用，并且将所述转子磁偏压成所述耦合关系；

可调限位器伴随着所述转子并且限制所述磁转子和所述导体转子之间的轴向移动在最小与最大所述空气间隙之间的移动范围内，所述最小空气间隙可以通过调节所述限位器而加以调整，以使得因过载在所述轴之间的滑动使轴向推力超过所述偏压，由此使所述耦合器脱离。

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