CN206099720U - 带有缓速功能的永磁变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有缓速功能的永磁变速器，结构上可以分为四部分：输入部分、输出部分、缓速制动部分以及调速部分。输入部分包括输入轴1、带有刹车片的输入套筒19、导体盘4、铜环6以及散热片5；输出部分包括输出轴14、永磁体盘16、输出内套筒9和永磁体7；缓速制动部分是一个滑动钳盘式制动器，用以抱死输入套筒；调速部分包括外套筒11、调速齿轮10、端盖12和轴承13。本实用新型一方面可以通过转动调速齿轮，使与之啮合的外套筒水平移动，并通过轴承带动输出盘水平移动，使永磁体和铜环的啮合面积改变，进而实现变速器的无级变速功能；另一方面可以通过制动器抱死输入套筒，使输入盘静止，输出盘相对输入盘转动，两者产生的磁力会阻止输出盘的转动，进而实现缓速器的辅助制动功能。缓速制动与变速功能在同一结构上实现，使得动力传递装置变得更加紧凑简单；非直接接触的磁力传动使变速器的传递效率较高，并易于实现密封传动。

Description

带有缓速功能的永磁变速器

技术领域

本实用新型涉及一种带有缓速功能的永磁式变速器，属于变速器领域。

背景技术

目前我们常用的机械式变速器，是通过输入端与输出端的齿轮直接耦合来实现转矩、转速的改变以及能量的传递。但是由于齿轮的直接啮合，使得机械式变速器存在摩擦和震动；而且由于输入轴与输出轴的不同心，会产生偏载以及侧向力，加剧齿轮的磨损和老化；其次在其工作过程中，工人需要不断的进行冷却以及润滑来保证其正常工作，这就使机械式变速器在后期的维修保养中会耗费较多的人力物力；最后由于输出端与输入端的直接接触，并不能实现空间上的隔离，也就不能实现完全密封。

而永磁变速器是通过磁力耦合来实现转速的改变以及能量的传递，因而无需部件的直接接触，便能够实现能量以及力的传递。这也使永磁变速器具有了优于传统的机械式变速器的地方：噪声和震动较小，不用润滑和清洁，易于实现密封传动，而且具有过载保护和软启动性能。

但一般的永磁变速器调速机构相对复杂，并且不具有缓速制动的功能。

发明内容

本实用新型提供了一种具有缓速制动功能的永磁式变速器，使得其在具有变速器自身的变速功能的同时，具有了辅助制动的功能，而且结构相对简单。

本实用新型结构上可以分为四部分：输入部分、输出部分、缓速制动部分以及调速部分。输入部分包括输入轴，带有刹车片的输入套筒、导体盘、铜环、散热片、螺栓以及销；输出部分包括输出轴、永磁体盘、输出内套筒、永磁体和花键；缓速制动部分是一个滑动钳盘式制动器，包括液压缸、制动块、钳体；调速部分包括外套筒、调速齿轮、轴承和端盖。

其特征在于变速器的输入轴通过键以及销与输入套筒相连接。输入套筒上设有一定面积厚度的刹车片，并通过螺母与导体盘相连接。导体盘上安装有散热片，开设有散热孔用于导体盘的散热，并且导体盘内圈嵌有铜环。工作用的永磁体镶嵌在开有散热孔的永磁体盘上，永磁体盘通过螺母与输出内套筒相连，输出内套筒与输出轴之间同样为键连接。开有齿轮槽的外套筒与调速齿轮相互啮合，并通过轴承与输出内套筒相连。

所述的导体盘和永磁体盘材料为软磁材料(如45号钢)，一方面其可以作为磁屏障，防止外界磁场带来的干扰；另一方面，还可以通过改变磁通密度来调整漏磁量。

所述的永磁体为钕铁硼(钕铁硼具有较大的剩余磁感应度B_r，使得变速器能够传递的转矩相对较大，而且不容易发生退磁，具有良好的温度稳定性)，南北极交替排列。

所述的输入轴与输出轴均为渐开线型花键轴。

所述的输出内、外套筒之间的轴承为双列深沟球轴承。

所述的输出轴与内套筒之间为导键连接。

本实用新型涉及的变速器具有以下优点：具有缓速功能，可以实现辅助制动的功能，从而大大增加系统的安全性与紧凑型。通过一套内外套筒的调速装置来改变内外套筒的啮合面积，从而实现无级调速，结构相对简单，容易实现。另外变速器具有软启动性能与过载保护性能，对电机这类的原动机具有很好的保护作用。

附图说明

附图1为带有缓速功能的永磁变速器结构示意图；

附图2为变速器缓速时套筒抱死示意图。

其中1—输入花键轴；2—轴孔；3—定位销；4—导体盘；5—散热片；6—铜环；7—永磁体；8—永磁体盘散热孔；9—内套筒；10—调速齿轮；11—外套筒；12—端盖；13—双列深沟球轴承；14—输出花键轴；15—输出轴花键；16—永磁体盘；17—导体盘散热孔；18—连接螺栓；19—输入轴套筒；21—制动块；22—输入轴套筒刹车片；23—制动块；24—制动钳体；25—制动缸活塞

P₁—主动液压力；P₂—反向液压力

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如附图1所示，本实用新型可以分为四部分：输入部分、输出部分、缓速制动部分以及调速部分。输入部分包括输入花键轴1，带有刹车片的输入套筒19、导体盘4、铜环6、散热片5、螺栓18以及定位销3；输出部分包括输出花键轴14、永磁体盘16、输出内套筒9、永磁体7和花键15；缓速制动部分是一个滑动钳盘式制动器，包括液压缸、制动块23、制动钳体24；调速部分包括外套筒11、调速齿轮10、双列深沟球轴承13和端盖12。

变速器输入轴1，通过渐开线型花键与输入套筒19相连接，并通过轴孔2与梅花联轴器连接。输入套筒19通过螺栓18与输入盘4(导体盘)相连接，散热片5安装在输入盘上，用于铜环6以及输入盘4的散热，输入盘4上开设的导体盘散热孔17也是为了进一步提高散热效果。输出部分的永磁体7，镶嵌在输出盘(永磁体盘)16上，永磁体盘散热孔8是用于输出盘16的散热，9是输出内套筒，通过螺母与输出盘16相连，输出轴14通过渐开线型花键与输出内套筒9相连接。

当本变速器进行耦合时，耦合原理就是法拉第电磁感应定律，即当导体盘与永磁体盘之间存在转速差时，导体盘镶嵌的铜环切割永磁体的磁力线从而产生感应磁场，感应磁场与永磁体的永磁场之间产生吸引力和排斥力，两者的合力是沿切线方向上的力，其推动永磁体盘转动，从而进行耦合。根据附图1，其耦合过程是：原动机的动力通过梅花联轴器传递到输入轴1上，带动输入轴1跟随原动机旋转，输入轴1与输入套筒19之间存在着花键以及销的连接，花键用于传递输入轴的转动，而销则用于套筒的轴向固定，套筒19通过螺纹连接将转动传递给导体盘4，导体盘4的动力通过磁场作用传递到永磁体盘16之后，通过花键15将转动传递给输出轴14，最后输出轴14再将动力传递给工作机，实现整个的动力传递。

当变速器进行变速时，我们只需要改变铜环与永磁体的相对啮合面积即可。根据附图1，一方面内套筒9与输出轴14之间是导键连接，因而两者在传递转动的同时，内套筒9可以相对输出轴14发生横向移动。另一方面内套筒9与外套筒11、端盖12之间存在一个双列深沟球轴承13，它可以同时承受一定的径向和轴向载荷，并且可以使内套筒的转动无法传递到外套筒上。当需要增速时，调速齿轮10顺时针转动，推动带有齿条结构的外套筒11向左移动，进而通过轴承推动内套筒9带动永磁体盘16相对于输出轴14向左移动，这时铜环与永磁体之间的啮合面积增大，永磁体盘16的转速增加。相应地，当调速齿轮逆时针转动时则减速。

制动过程是通过滑动钳盘式制动器对输入轴的套筒抱死，进而抱死整个输入盘，使变速器成为一个制动力可调的永磁式缓速器来实现的。如附图2所示，当制动时，原动机的动力被切断，活塞25在液压力P₁的作用下，将制动块23推向输入套筒的刹车片22。而P₁的反向作用力P₂推动制动钳体24带动制动块21向刹车片方向移动，从而使刹车片两侧的制动块在压力P₁和P₂作用下夹紧输入轴套筒上的刹车片。此时输入盘抱死，输出盘反过来相对输入盘转动，在转速差的作用下形成的制动力会阻碍输出盘转动，从而实现缓速器的功能。

Claims (3)

1.一种带有缓速功能的永磁变速器，由输入部分、输出部分、缓速制动部分以及调速部分组成，输入部分包括输入花键轴1，带有刹车片的输入套筒19、导体盘4、铜环6、散热片5、连接螺栓18以及定位销3，输出部分包括输出花键轴14、永磁体盘16、输出内套筒9、永磁体7和花键15，缓速制动部分是一个滑动钳盘式制动器，包括液压缸、制动块23、制动钳体24，调速部分包括外套筒11、调速齿轮10、双列深沟球轴承13和端盖12；其特征在于输入花键轴1，通过渐开线型花键与输入套筒19相连接，并通过轴孔2与梅花联轴器连接，输入套筒19通过螺栓18与输入盘4相连接，导体盘散热孔17和散热片5用于铜环6以及输入盘4的散热，输出部分的永磁体7，镶嵌在开有散热孔8的输出盘16上，输出内套筒9通过螺栓与输出盘16相连，输出花键轴14通过渐开线型花键与输出内套筒9相连接。

2.根据权利要求1所述的带有缓速功能的永磁变速器，其特征在于内套筒9与输出花键轴14之间是导键连接，使两者在传递转动的同时，内套筒9可以相对输出轴14发生横向移动，且内套筒9与外套筒11、端盖12之间存在一个可以同时承受一定的径向和轴向载荷的双列深沟球轴承13，它可以使内套筒的转动无法传递到外套筒上，当需要增速或减速时，调速齿轮10顺时针或逆时针转动，推动带有齿条结构的外套筒11向左或向右移动，进而通过轴承13推动内套筒9带动永磁体盘16相对于输出轴14向左或向右移动，使铜环与永磁体之间的啮合面积增大或减小，进而实现增速或减速的功能。

3.根据权利要求1所述的带有缓速功能的永磁变速器，其特征在于制动时通过钳盘式制动器抱死输入套筒的刹车片22，进而抱死整个输入盘，使永磁变速器临时作为永磁缓速器工作，从而实现缓速制动的功能。