CN210123933U - 煤矿掘进系统磁力耦合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿掘进系统磁力耦合器，包括输入端安装盘、永磁体、磁体安装盘、导磁体盘和输出端安装盘，输入端安装盘和所述输出端安装盘对称设置在所述主动轴上，且其相对的一侧分别设置有所述导磁体盘，所述磁体安装盘设置在位于所述输入端安装盘和所述输出端安装盘之间的从动轴上，且所述永磁体固定在所述磁体安装盘上。与现有技术比较，本实用新型提供的煤矿掘进系统磁力耦合器，具有节能环保、安装方便、结构简单、故障率小的有益效果。

Description

煤矿掘进系统磁力耦合器

技术领域

本实用新型涉及煤矿掘进系统，特别是涉及煤矿掘进系统中与运输设备连接的磁力耦合器，具体来说，涉及一种煤矿掘进系统磁力耦合器。

背景技术

在煤矿掘进系统中，运输设备尤为关键，现有的掘进运输设备连接中，大部分还采用的是液力耦合器，在运行中存在很多问题，不仅影响了生产而且造成了大量的成本投入。随着煤矿企业不断发展的需要，从技术、节能环保等方面要求，使用一种高效、节能、维修简单的驱动连接技术已经迫在眉睫。

一般认为，在常规的液力耦合器结构中，电动机带动泵轮旋转时，装在泵轮内的工作液也随之旋转。由于两个工作轮是在一个封闭的壳体内，因此，只要泵轮速度大于透平轮速度，泵轮使工作液产生的离心力就必大于透平轮使工作液产生的离心力，于是液体沿径向叶片之间的通道向外流动到外缘后进入透平轮中。由于液体的连续性，在靠近旋转轴线的泵轮内缘，液体从透平轮又流向泵轮，于是工作液循环地作环流运动。于是，工作液除了绕联轴器轴线进行旋转运动之外，还要绕泵轮和透平轮所组成的循环运动圆的中心进行环流运动，因而，工作液的绝对运动是螺管状的复合运动。工作液在泵轮中被加速增压后，将机械能转换为液体的动能。当液体将其动能传给透平轮d，透平轮则以机械能的形式输出做功。目前采用的液力耦合器，在使用中，具有一定优点，具体为：1)能改善电动机的启动性；2)具有一定的过载保护功能；3)在多电动机同时驱动的传动系统中，可调整平衡各电动机的输出功率；4)减缓传动系统的冲击振动。

但是，当液力耦合器发生严重过载情况下，通过喷油的方式泄压来实现过载保护，不仅浪费成本，也污染了环境又要需要大量的更换时间，液力耦合器不能有效的保护电机和负载的轴承及密封圈，造成了系统的故障率增加。

可见，现有技术存在的上述问题，亟待改进。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型的一方面目的在于提供一种。

为了实现上述目的，本实用新型提供的煤矿掘进系统磁力耦合器，包括输入端安装盘、永磁体、磁体安装盘、导磁体盘和输出端安装盘，其中，输入端安装盘和所述输出端安装盘对称设置在所述主动轴上，且其相对的一侧分别设置有所述导磁体盘，所述磁体安装盘设置在位于所述输入端安装盘和所述输出端安装盘之间的从动轴上，且所述永磁体固定在所述磁体安装盘上。

作为优选，所述输入端安装盘及所述输出端安装盘为钢盘。

作为优选，所述磁体安装盘由内钢盘和设置在所述内钢盘上的铝盘构成。

作为优选，所述导磁体盘为铜盘。

作为优选，所述永磁体及所述磁体安装盘与所述导磁体盘之间存在间隙。

与现有技术比较，本实用新型提供的煤矿掘进系统磁力耦合器，具有如下有益效果：

1)节能环保、安装方便、结构简单、故障率小。

2)有过载保护、具有软启动功能，当负载较大时，磁力耦合器是通过拉大气隙，使输出力矩降低到电机空载状态，保护电机不受冲击而损坏。

3)磁力耦合器不受电网波动影响，不会产生谐波，不会受到电磁干扰。

4)实现静密封，适用于煤矿井下环境中。

5)减震效果好，使用寿命长

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。

本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

图1为本实用新型的煤矿掘进系统磁力耦合器的结构示意图。

主要附图标记：

1……输入端安装盘；2……导磁体盘；3……磁体安装盘；4……永磁体；5……内钢盘。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

永磁磁力耦合器研究创完全符合发展需求，它是根据电磁感应原理，通过导体盘与永磁体盘或两个永磁体之间的无接触相对运动，具有传递效率高、环境适应能力强、节能环保，安装精度要求不高、结构简单、隔离振动传递、免维护等优点，现已在很多非煤炭行业中得到一定的推广和应用，而在煤矿生产中的应用还不成熟，但是具有良好的发展前景。

我国煤矿企业在社会发展过程中也随之得到了前所未有的发展，要发展就离不开科技的创新，结合煤矿井下运输系统的特点，就目前运输系统中常见的故障总结，对传动方面的要求越来越高。在掘进运输系统中要达到高效率的传递方式，对传递结构要做到越来越简单可靠，操控性能越来越高，传递效率越来越大，安全节能环保要求越来越严，维护保养越来越简单，使用寿命越来越长。而永磁磁力耦合器是完全具备以上特点来实现永磁驱动技术的一种传递装置，它是通过导体与永磁体或两个永磁体之间的非刚性接触相对运动，利用磁场穿过磁路工作气隙进行运动和动力传递，并可以通过主从动体之间气隙的调整控制传递扭矩和负载速度。原先液力耦合器，由于密封不严的漏油、超载的喷油和故障率高等，给安全带来了严重的威胁，但是永磁耦合器是没有可燃性工作介质，适合用于爆炸性危险的环境，不要改造现有设备安装结构，安装方便，解决了液力联轴器的密封及安全问题，降低煤矿企业设备的维修费用、确保煤矿生产的安全稳定运行，提高煤矿企业的经济效益，减少维修保养工作量和成本。磁力耦合器传动的可靠性高、稳定性强，恶劣环境适应性和节能降耗的优势更明显，可以实现负载波动以及不同负载下的高效率的传动，在煤矿生产环境下应用更具有一定的优势，市场潜力很大，具有良好的发展前景，在非煤炭行业永磁磁力耦合器研究较早，国内对于永磁耦合器的理论研究始于二十世纪八十年代，着重通过磁路分析和计算从事耦合工作原理及特性的研究。但在煤炭行业应用较晚，随着煤矿企业发展壮大，煤矿运输设备传动大多数是大、中功率的传动，工作中经常带载启动，有时还出现过载现象。因此，煤矿运输传动设备对其联轴器的要求也越来越高。磁力耦合器完全适用于刮板式、带式输送机上，具有安装简便维护成本低的优势，大功率传动的可靠性、稳定性高，恶劣环境适应性和节能降耗的优势更明显，可以实现负载波动以及不同负载下的高效率的传动，具有一定的必要性。

具体来说，如图1所示，本实用新型实施例提供的煤矿掘进系统磁力耦合器，包括输入端安装盘1、永磁体4、磁体安装盘3、导磁体盘2和输出端安装盘(图中未标注)，其中，输入端安装盘1和所述输出端安装盘对称设置在所述主动轴(图中未标注)上，且其相对的一侧分别设置有所述导磁体盘2，所述磁体安装盘3设置在位于所述输入端安装盘1和所述输出端安装盘之间的从动轴上，且所述永磁体4固定在所述磁体安装盘3上。

一般地，本实用新型上述技术方案中，所述输入端安装盘1及所述输出端安装盘为钢盘。同时，所述磁体安装盘3可进一步由内钢盘5和设置在所述内钢盘5上的铝盘3构成，而所述导磁体盘2则优选为铜盘。

再者，在一些实施例中，如图1所示，作为优选，所述永磁体4及所述磁体安装盘3与所述导磁体盘2之间存在间隙。

在本实用新型中，作为导磁体盘2的铜盘分别与作为输入端安装盘1和输出端安装盘的钢盘固定在一起，并与电机驱动轴联接，当铜盘随电动机一起旋转时，铜盘与铝盘间产生相对运动，且在铜盘的转速与永磁体盘的转速之间形成滑差，通过铜盘的磁通量按照一定规律发生变化，交变磁场在铜盘上产生涡流，涡流产生的感应磁场与永磁体磁场之间相互作用，由于滑差转角位移产生的磁力作用驱动磁体盘随着铜盘同向旋转，把主动轴转矩传递到负载端，从而带动负载做功。

本实用新型的永磁磁力耦合器与液力偶合器的性能比较，新研制的磁力耦合器完全可以取代液力耦合器。而磁力耦合器当负载侧出现突然过载情况时，负载侧的转速很快下降到零，驱动侧保持电机转速不变，两转盘间将出现巨大的滑差，输入轴、输出轴扭矩传递大大减少，只涡流感应发热功率损耗，实现对电机的保护。

为了克服液力耦合器在技术上的不足，本实用新型中对磁力耦合器进行技术改进，磁力耦合器作为矿用设备，必须符合煤矿安全标准，具有防爆性能以适应井下的特殊环境。用磁力耦合器替代液力耦合器，还需考虑外部结构尺寸的大小设计时必须适应所连接电动机、减速器的尺寸标准。以掘进运输系统40KW输送机为参考对象，创新研制了适用于掘进运输系统中的矿用永磁磁力耦合器，并对在使用中技术上改进如下：

1)防爆性能。通过磁力耦合器的工作原理，研制为无电源设备，属于本质安全型。

2)加置有过热保护。永磁磁力耦合器在正常工作过程中温度很低，但在堵转情况下，铜盘的温度会有所上升，所以要考虑合理的散热设计，增设可靠的过热保护,使其在堵转情况下耦合器表面达到规定值时能迅速切断电动机电源。

3)具备传动部分的机械强度。永磁磁力耦合器在运转中传动轴存在一定的离心力，这对传动轴及永磁磁力耦合器各部分构件的强度、刚度都必须符合要求。

4)安装尺寸。要实现永磁磁力耦合器对液力耦合器的替代，必须维持原有输机的安装结构尺寸，保持联结罩的直径和长度等不变化。按原有液力耦合器的结构尺寸来设计永磁磁力耦合器，达到可以直接在原来的液力耦合器空间内直接安装。

5)增加软启动的功能。永磁磁力耦合器的传动系统启动时，要求电动机的初始输出转矩要减小，使负载的加速时间延长，电动机启动后瞬间启动电流、时间明显减小，减小了对电网电压冲击的影响。

6)具备超温保护。在输送机在被压住或者过载时，会产生很大热量，使永磁磁力耦合器的温度很快提高，为此，在进行矿用永磁磁力耦合器设计时，在电动机与减速器之间的联结罩电动机侧端面，安装了一个红外温度传感器，对温度进行检测，保障了电机的使用寿命。

再进一步，本实用新型提供的磁力耦合器在额定负载时的效率为99.4％，实际负载与额定负载之比为75％时的效率达到99.9％，永磁磁力耦合器是一种高效动，永磁磁力耦合器正常运行时，温升不明显，过载、堵转情况下，温度短时间内梯度变化较大的温升规律，找出了在温度达到磁铁允许温度之前通过时间或温度控制实现耦合器保护的途径，为耦合器过热保护控制装置的设计提供了依据，为增大输出转矩、减小结构尺寸、避免因附加轴向力而产生的对电动机和机械设备轴承所造成的不良影响，结构设计中采用尺寸、材质完全相同的一对涡流圆盘式永磁磁力耦合盘平行对称布置的整体结构。

另外，永磁磁力耦合器设计参数对工作特性的具有影响，具体为：磁力耦合器磁盘与铜盘之间的气隙越小、磁铁厚度越厚，传递的转矩越大；在剩磁一定的条件下，耦合器的输出转矩随磁铁的面积增大而增大。在磁极有效面积不变的情况下，磁极对数对转矩的影响很小；铜盘厚度变化对在工作区间内磁力耦合器正常运转影响不明显，对最小输出转矩影响不大，对最大输出转矩影响较大，铜盘越薄其最大转矩越大。在磁路长度不变的情况下，铜盘越厚机械特性曲线越硬，速度稳定性越好。

再者，永磁体盘设计中，为防止磁短路，磁铁布置时两相邻异性磁极之间最小间距A，同铜盘厚度与工作气隙长度之和B之间必须满足A≥2B。

在另一些优选实施方式中，为了获得合理的机械特性、较高的工作效率和较小的结构尺寸，及为了实现良好的软启动性能和输出转矩，可主要调节工作气隙；对于恒转矩负载，为实现良好的过载(堵转)保护和重载启动性能可主要调节铜盘厚度，有限元分析、解析法分析与实验数据比较表明，永磁磁力耦合器的主要参数对其工作特性的影响关系基本相同，进一步验证了理论设计的正确性，为耦合器的设计提供了理论依据。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.煤矿掘进系统磁力耦合器，包括输入端安装盘、永磁体、磁体安装盘、导磁体盘和输出端安装盘，其特征在于，输入端安装盘和所述输出端安装盘对称设置在主动轴上，且其相对的一侧分别设置有所述导磁体盘，所述磁体安装盘设置在位于所述输入端安装盘和所述输出端安装盘之间的从动轴上，且所述永磁体固定在所述磁体安装盘上。

2.如权利要求1所述的煤矿掘进系统磁力耦合器，其特征在于，所述输入端安装盘及所述输出端安装盘为钢盘。

3.如权利要求1所述的煤矿掘进系统磁力耦合器，其特征在于，所述磁体安装盘由内钢盘和设置在所述内钢盘上的铝盘构成。

4.如权利要求1所述的煤矿掘进系统磁力耦合器，其特征在于，所述导磁体盘为铜盘。

5.如权利要求1所述的煤矿掘进系统磁力耦合器，其特征在于，所述永磁体及所述磁体安装盘与所述导磁体盘之间存在间隙。

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