CN1641239A - 永磁同步电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置 - Google Patents
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Abstract
一种在同步永磁电动机的转子和工作构件(17)之间的联轴器装置(11),其优点是能够保证无噪声,该装置包括主动部分(22)和被动部分(24),该主动部分中心偏离转子转动轴线和与第一传动件成为一体,该被动部分也中心偏离转子转动轴线和与第二传动件成为一体,第二传动件与前述构件在运动学上串联定位,所述主动部分(22)和被动部分(24)放置在密封腔室(18)内部的不同的且互不干涉的平行平面上,通过运动的连接结构(25)可操作地连接,该连接结构的轴向尺寸与所述腔室(18)内的所述平行平面互相干涉,所述运动连接结构(25)包括至少一弹性件(25a),该弹性件在所述腔室(18)中在底壁(19a)和密封的关闭盖(19b)之间被压缩。
Description
技术领域
总体來说,本发明涉及在永磁同步电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置。
具体地,本发明涉及永磁同步电动机的转子和工作构件之间的一种联轴器装置,这种联轴器装置包括中心偏离转子转动轴并与一第一传动构件为一体的主动部分,以及至少一被动部分,该被动部分亦是中心偏离该转子转动轴线并与一第二传动构件为一体,该第二传动构件在运动学上与前述传动构件串联定位,所述主动和被动部分被放置在通道区域中一不同及互不干涉的轴向位置,以及被放置在密封腔室内的不同及互不干涉的平行平面中。
背景技术
众所周知,永磁电动机具有包括定子和永磁转子的结构布置,定子带有层叠的电磁和相应的线圈,永磁转子放置在由定子形成的至少两个定子磁极之间。
转子在轴向被与其形成整体的一轴线穿过以可转动地连接于轴承结构。
同样已知的是,施加于同步电动机上的载荷的惯性越大,則其起动越猛烈。
事实上,该起动是一个变换过程,其中转动方向、速度和电流均会变化,直至达到同步为止。
在此变换过程中,由定子产生的交替磁场的影响确定了转子振荡,通过在永磁转子上产生转矩,趋向于将其带入一位置,其中转子磁场自身与定子磁场对齐。
如果在这“搜寻”振荡期间,转子得到足够的动能使其成功地从对齐位置移开少许,则它会经受额外的加速,迫使它进行另一转动部分,并重复此过程直至达到同步状态。
目前,广泛采用插在载荷和转子之间的机械联轴器,以便在起动阶段允许转子自由振荡某一转动角度。
这是所谓的齿型联轴器,其中称为主动齿并中心偏离转动轴线的一第一齿与转子轴端成一体,而,被传动的并也中心偏离转动轴线的一第二齿与负载为一体。
按此方式,在起动变换期间转子不受负载惯性的影响,从而有助达到同步状态。
在齿之间发生碰撞之前,负载啮合时发生了通过某角度(通常是180度(六十進制))的自由转动,负载和正在运行的转子之间产生直接连接,两者实质上成为一体。
因而,自由转动变换能使电动机达到同步状态并产生一转矩,以致能够克服在起动时负载的转动惯性。
已知一种在同步永磁电动机转子和工作构件之间的联轴器装置,以本申请人的名义的欧洲专利号0 983 630中揭示了该装置。此装置包括至少两个以运动串联形式相互协作的驱动联轴器。
各个联轴器包括主动部分和被动部分,主动部分中心偏离转动轴线并与传动构件为一体,被动部分也中心偏离转动轴线、并与在运动学上与前述构件串联放置的一构件为一体。
将主动和被动部分放于不同的、互不干涉的轴向位置,以及中间放置的与主动部分和被动部分相结合的一中介传动件以实现运动连接:此中介传动件具有适合于与主动部分和被动部分的轨道相干涉的轴向尺寸。
在实施例中,设置在主动和被动部分之间的中介传动件是由单个弹性橡胶件构成。
虽然在不同的观点下是有优点的,但是在同步永磁动电动机的转子和工作构件之间、按上述方式构件的联轴器装置仍具有已知的缺点。
例如,产生的其中一个主要问题是转子加速度很高时(达到约16,000角加速度(rad/sec2))引起在主动部分、弹性件和被动部件之间的冲击。在弹性件内部传播的冲击波引起其过早的失效。
已知联轴器装置的另一缺点是它们包含一声学功率级,即一无声级,其在电动机起动和运行期间均通常不适合使用。
发明内容
本发明的基本目的在于提供一种能够满足上述要求、同时以简单而经济方式克服所有上述现有技术的缺点的在同步永磁电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置。
按照本发明,为解决上述問题,提供了一种如上所述的装置,该装置的特征是:通过运动连接结构可操作地连接所述主动和被动部分,该结构的轴向尺寸与在所述腔室内的所述平行平面相干涉,以及所述运动连接结构包括至少一弹性件,该弹性件在所述腔室内被压缩在底壁和密封关闭的盖子之间。
从以下参照附图以说明性和非限制性的例子的方式对本发明的实施例所进行的叙述,按照本发明在同步永磁电动机的转子和工作构件之间联轴器装置的进一步特征和优点将更加明显。
附图说明
图1是按照本发明在同步永磁电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置的分解示意立体图。
图2是图1装置的(沿图3的线II-II)直径方向的示意剖视图。
图3是图1装置的(沿图2的线III-III)示意横剖视图。
具体实施方式
参照附图,按照本发明,用标号11总体示出在同步永磁电动机的转子和工作构件、例如离心泵叶轮17之间的联轴器装置。
转子(在图中未示出)通常包括圆筒形环状永久磁铁,在其上套印形成内柄部和端凸缘的塑性材料件。
因而转子整体为圆筒形,并带有轴向孔,其中整合插入一轴。
按照本发明的联轴器装置11在转子、并因此在与其整体的轴和离心泵叶轮17之间。
该联轴器装置包括驱动件或主动部分22和至少一被动部分24,该被动部分装于制造在叶轮17内和由密封关闭盖19b关闭的密封腔室18内。
更具体地,被动部分包括与叶轮17整体形成并从腔室18的底壁19a突出、在直径方向上相对位置处的第一和第二齿24a、24b。
腔室18由叶轮17朝向转子产生,其形成处于底壁19a和大体为圆形的盖子19b之间的实质圆筒形通道区域18a。
装在盖子19b的支座21a内并围绕盖子19b自身的中心孔21的环形填充物20保证腔室18的密封性。转子轴穿过孔21。
主动部分22中心偏离转子转动轴线偏心,以及其包括自腔室18内部的轴端上由键连接的柄部23产生的第一齿22a。
从而第一齿22a与由转子形成的第一传动构件成一体。
也是中心偏离转动轴线的被动部分24包括从腔室18的底壁19a整块产生的齿24a和24b,并因而与第二传动构件形成一体,第二传动构件在运动学上与在例子中由叶轮17形成的前一构件串联放置。
齿22a和24a、24b被设置在不同及互不干涉的平行平面内。更具体地,齿22a和24a、24b仅通过运动连接结构25可操作地相连,连接结构25的轴向尺寸与在所述通道区域18a内的所述平行平面互相干涉。
具体地,按照本发明的一方面,这些运动连接结构25包括至少一弹性件25a,该弹性件以由橡胶或合成塑性材料制成为较佳,其放置在主动部分22和被动部分24的所述齿22a和24a、24b的所述通道区域18a内。而且,弹性件25a在腔室18内被压缩在底部19a和盖子19b之间。
较佳地,将弹性件25a装置在齿24a和24b之间的圆筒形的冠状部分24c中(在图中所示的例子中,所述部分的张开角度略大于直角)。该弹性件25a还具有弄圆的边缘,如在图1中所示。
限制齿22a和24a、24b的角度尺寸,以便为弹性件25a的定位留适当的空间。更具体地,将弹性件25a放在腔室28内的一圆筒形冠状部分24c内,该冠状部分比弹性件25a的尺寸带有较大的角度范围。
在一作为选项的实施例中(图中没有示出),被界定在齿24a和24b之间的两个圆筒形冠状部分24c和24d的角度范围可以不同,例如部分24d比容装弹性件25a的相对部分24c具有较大的角度范围。
在附图的例子中,可方便地将润滑剂,较佳地是油,例如5000cST流动性的硅油注入部分24d内。
有关在所述底部19a和所述盖子19b之间的所述通道区域18a中的弹性件25a的压缩,在附图所示的例子中,规定在相对于底部19a比弹性件25a的轴向发展为低的高度处将盖子19b揿扣插入在腔室18的一端处的周向凹槽30内,以对弹性件施加轻微压力。盖子19b与叶轮17成为一体。
以下将详细说明按照本发明在同步永磁电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置的组装和操作。
首先将弹性件25a装入在两齿24a和24b之间形成的两个圆筒形冠状部分24c和24d的其中一个中。如果该两部分的其中一个具有较小的角度范围,则将弹性件25a装入该部分中。
将柄部23自由地插入腔室18,并且第一齿轮22a可自由地在齿24a和24b之上转动。
在此位置将盖子19b揿扣插入凹槽30中,从而弹性件25a被轻微压缩,如图2所示。
为了随后在驱动轴自由端上的安装,可以通过盖子19b的孔21通向柄部23,例如通过过盈键连接。
关于操作,完全可以说转子轴的转动使第一齿22a与弹性件25a接触,该自由转动也可以超过180度(六十进制)。在该冲击之后,弹性件25a在接触齿24a、24b中其中一个之前能复盖一小角度部分,并由于压缩带有摩擦。实际上,达致一弹性系统,它能逐渐地减缓在齿22a和24a、24b之间的冲击,后两者24a、24b最初是不动的。
弹性件25a受到压缩力和齿22a和24a、24b的撕力,将冲击能量分布在该如此受压缩的体积内。试验结果显示相对于已知技术此冲击能量以较好状态分布,同时还以更有效的方式减缓冲击波反射。
按照本发明在同步永磁电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置所达致的主要优越性是尤其限制了弹性件损坏的可能,从而保证了很高的可靠性标准。
按照本发明在同步永磁电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置的另一优越性是,在电动机的整个使用寿命期间,其起动时和操作期间均保证了极好的无噪声。
按照本发明在同步永磁电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置的另一优越性是其简单的结构和缩小的尺寸。
按照本发明在同步永磁电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置的又一优越性是其允许转子轴到达弹性件之前可自由转动,该自由转动角度较通常用在现有技术中的180度(六十进制)为大,从而肯定地减小所要求的电动机起动转矩,因此允许使用力量较小的电动机。
按照本发明在同步永磁电动机的转子和工作构件之间的联轴器装置的再一优越性是允许使用简单的油作为润滑剂,而不像现有技术装置那样要求使用润滑脂。
明显地,为了满足特定的和临时要求,本技术领域的普通技术人员能够在同步永磁电动机的转子和工作构件之间的上述联轴器装置做出若干变化,但是所有这些变化都包含在由所附的权利要求书所规定的本发明保护范围之内。
Claims (19)
1.一种在同步永磁电动机的转子和工作构件(17)之间的联轴器装置(11),所述联轴器装置包括主动部分(22)和至少一被动部分(24),所述主动部分中心偏离转子转动轴线并与第一传动构件为一体,所述被动部分也是中心偏离转子转动轴线并与第二传动构件为一体,所述第二传动构件与前述构件在运动学上串联定位,所述主动部分(22)和被动部分(24)被放置在一密封腔室(18)内的不同且互不干涉的平行平面,其特征在于:所述主动部分(22)和被动部分(24)通过运动连接结构(25)可操作地连接,所述运动连接结构的轴向尺寸与所述腔室(18)的所述平行平面互相干涉,以及所述运动连接结构(25)包括至少一弹性件(25a),所述弹性件在所述腔室(18)内,在底壁(19a)和密封关闭盖子(19b)之间被轻微压缩。
2.如权利要求1所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述腔室(18)从所述工作构件(17)朝向转子延伸,并且形成一实质圆筒形通道区域(18a),所述通道区域被包含在底壁(19a)和圆形的盖子(19b)之间。
3.如权利要求2所述的联轴器装置(11),其特征在于:一环形填充物(20)容装在所述盖子(19b)的支座(21a)之中并围绕盖子(19b)的中心孔(21),所述填充物保证腔室的密封性,与转子为一体的一轴穿过孔(21)。
4.如权利要求2所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述主动部分(22)包括从所述腔室(18)内部的转子轴端上键连接的柄部(23)延伸的第一齿(22a)。
5.如权利要求1所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述第一传动构件由转子形成。
6.如权利要求2所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述被动部分(24)包括与所述工作构件(17)整体形成的第一齿(24a)和第二齿(24b),并且所述齿都从所述腔室(18)处于直径相对位置的所述底壁(19a)处突出。
7.如权利要求1所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述第二传动构件由离心泵叶轮形成。
8.如权利要求1所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述弹性件(25a)由橡胶制成。
9.如权利要求1所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述弹性件(25a)由合成塑性材料制成。
10.如权利要求6所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述弹性件(25a)被容装在所述被动部分(24)的齿(24a,24b)之间的一圆筒形冠状部分(24c)内。
11.如权利要求10所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述圆筒形冠状部分(24c)的角度范围略大于直角。
12.如权利要求10所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述弹性件(25a)具有弄圆的边缘。
13.如权利要求6所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述弹性件(25a)被放置在腔室(18)中的圆筒形冠状部分(24c)内,所述冠状部分具有比所述弹性件(25a)的尺寸更大的角度范围。
14.如权利要求6所述的联轴器装置(11),其特征在于:在所述被动部分(24)的所述齿(24a,24b)之间界定的所述两个圆筒形冠状部分(24c,24d)的角度范围是不同的。
15.如权利要求14所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述弹性件(25a)容装在具有较小角度范围的所述圆筒形冠状部分(24c)内。
16.如权利要求6的联轴器装置(11),其特征在于:在所述被动部分(24)的所述齿(24a,24b)所界定的圆筒形冠状部分的其中一个(24c)内注入润滑剂。
17.如权利要求16所述的联轴器装置(11),其特征在于:所述润滑剂是油。
18.如权利要求1所述的联轴器装置(11),其特征在于:在相对于所述底壁(19a)一比所述弹性件(25a)的轴向发展为低的高度处将所述盖子(19b)揿扣插入所述腔室(18)一端处的周向凹槽(30)内,以对所述弹性件施加压力。
19.如权利要求1所述的联轴器装置(11),配合所述转子包含圆筒形环状永久磁铁,其上套印有用于形成内柄部和端部凸缘的塑性材料件。
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