CN216751499U - 一种可维持过载运转的永磁同步偶合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可维持过载运转的永磁同步偶合器，包括：内转子轴套、内转子轭铁及外转子轭铁；内转子轭铁与内转子轴套键连接；内转子轴套的中心轴与外转子轴套的中心轴重合，且外转子轭铁套接于内转子轭铁；可维持过载运转的永磁同步偶合器还包括：阻尼弹簧、轴向永磁同步耦合机构及径向涡流耦合机构；轴向永磁同步耦合机构轴向设置在内转子轭铁的外端面与外转子轭铁的内端面之间；径向涡流耦合机构径向设置在内转子轭铁的外壁与外转子轭铁的内壁之间；阻尼弹簧驱动内转子轭铁沿轴向向外转子轭铁靠近。本实用新型公开的可维持过载运转的永磁同步偶合器，在正常负载下能同步运行，在超载或过载时，能维持一定的转矩并以一较低转速提供给负载。

Description

一种可维持过载运转的永磁同步偶合器

技术领域

本实用新型涉及永磁传动技术领域，特别是涉及一种可维持过载运转的永磁同步偶合器。

背景技术

同步型永磁偶合器具有永磁传动减振、缓冲、无接触传递、无功率损耗(高效)、主从端转动同步等特点。但在超载或过载情况下，同步型永磁偶合器会产生失步、失速，使得转矩瞬间跌落。对于不可间断的负载来说，同步型永磁偶合器的失步、失速会带来极大的影响，甚至可能造成设备事故。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种可维持过载运转的永磁同步偶合器，在正常负载下能同步运行，在超载或过载时，能维持一定的转矩并以一较低转速提供给负载。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种可维持过载运转的永磁同步偶合器，包括：内转子轴套、内转子轭铁及外转子轭铁；所述内转子轭铁与所述内转子轴套键连接；所述内转子轴套的中心轴与所述外转子轴套的中心轴重合，且所述外转子轭铁套接于所述内转子轭铁；

所述可维持过载运转的永磁同步偶合器还包括：阻尼弹簧、轴向永磁同步耦合机构及径向涡流耦合机构；所述轴向永磁同步耦合机构轴向设置在所述内转子轭铁的外端面与所述外转子轭铁的内端面之间；所述径向涡流耦合机构径向设置在所述内转子轭铁的外壁与所述外转子轭铁的内壁之间；所述阻尼弹簧驱动所述内转子轭铁沿轴向向所述外转子轭铁靠近。

在其中一个实施例中，所述径向涡流耦合机构包括异步永磁体及涡流感应环；所述异步永磁体设置在所述内转子轭铁的外壁且所述涡流感应环设置在所述外转子轭铁的内壁，或所述异步永磁体设置在所述外转子轭铁的内壁且所述涡流感应环设置在所述内转子轭铁的外壁。

在其中一个实施例中，所述轴向永磁同步耦合机构包括外转子同步永磁体及内转子同步永磁体；所述外转子同步永磁体设置在所述外转子轭铁端面的内壁，所述内转子同步永磁体设置在所述内转子轭铁端面的外壁。

在其中一个实施例中，所述阻尼弹簧设置在所述内转子套轴上并与所述内转子轭铁连接。

在其中一个实施例中，所述外转子还包括外转子轴套，所述外转子轴套与所述外转子轭铁连接。

在其中一个实施例中，所述内转子轭铁与所述内转子轴套花键连接。

在其中一个实施例中，所述内转子轭铁的数量为一个，所述阻逆弹簧的数量为一根，所述阻尼弹簧的一端通过挡圈与所述内转子轴套固定连接，另一端与所述内转子轭铁连接；所述外转子同步永磁体及所述内转子同步永磁体的数量均为一个；所述外转子同步永磁体与所述内转子同步永磁体一一对应且相对设置；所述内转子同步永磁体分别与所述内转子轭铁一一对应；所述异步永磁体及所述涡流感应环的数量均为一个，所述异步永磁体与所述涡流感应环一一对应。

在其中一个实施例中，所述内转子轭铁的数量为两个，两个所述内转子轭铁相对设置；所述阻尼弹簧的数量为一根，所述阻尼弹簧的两端分别与所述内转子轭铁连接；

所述外转子同步永磁体及所述内转子同步永磁体的数量均为两个，且所述外转子同步永磁体与所述内转子同步永磁体一一对应且相对设置；所述内转子同步永磁体分别与所述内转子轭铁一一对应；所述异步永磁体的数量为两个，所述涡流感应环的数量为一个，所述涡流感应环设置在所述外转子轭铁的内壁，两个所述异步永磁体分别一一对应设置在所述内转子轭铁的外壁。

在其中一个实施例中，所述内转子轭铁的数量为两个，两个所述内转子轭铁相对设置；所述阻尼弹簧的数量为两根，且与所述内转子轭铁一一对应；所述阻尼弹簧的一端通过挡圈与所述内转子轴套固定连接，另一端与所述内转子轭铁连接；

所述外转子同步永磁体及所述内转子同步永磁体的数量均为两个，所述外转子同步永磁体与所述内转子同步永磁体一一对应且相对设置；所述内转子同步永磁体分别与所述内转子轭铁一一对应；所述异步永磁体与所述涡流感应环的数量均为两个，且所述异步永磁体及所述涡流感应环一一对应。

在其中一个实施例中，所述内转子轭铁的数量为两个，两个所述内转子轭铁相对设置；所述阻尼弹簧的数量为两个；所述阻尼弹簧与所述内转子轭铁一一对应连接，且所述阻逆弹簧的一端通过挡圈固定于所述内转子轴套，另一端与所述内转子轭铁连接；

所述外转子同步永磁体的数量为一个，所述内转子同步永磁体的数量为两个；所述外转子同步永磁体设置在所述外转子轭铁上，两个所述内转子同步永磁体分设在所述外转子同步永磁体的两侧；所述内转子同步永磁体分别与所述内转子轭铁一一对应；

所述异步永磁体及所述涡流感应环的数量均为两个，且所述异步永磁体与所述涡流感应环一一对应。

本实用新型公开的可维持过载运转的永磁同步偶合器，在正常负载下能同步运行，在超载或过载时，能维持一定的转矩并以一较低转速提供给负载。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例1的永磁同步偶合器在同步状态下的结构示意图；

图2为实施例1的永磁同步偶合器在过载状态下的结构示意图；

图3为实施例2的永磁同步偶合器在过载状态下的结构示意图；

图4为实施例2的永磁同步偶合器在过载状态下的结构示意图；

图5为实施例3的永磁同步偶合器在过载状态下的结构示意图；

图6为实施例3的永磁同步偶合器在过载状态下的结构示意图；

图7为实施例4的永磁同步偶合器在过载状态下的结构示意图；

图8为实施例4的永磁同步偶合器在过载状态下的结构示意图；

图9为实施例1所述的异步永磁体的结构示意图；

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型公开一种可维持过载运转的永磁同步偶合器10，包括内转子20及外转子30。内转子20包括内转子轴套100及内转子轭铁200。外转子30包括外转子轭铁300。内转子轭铁200与内转子轴套100键连接。在本实施例中，内转子轭铁200与内转子轴套100花键连接。即，内转子轴套100转动时内转子轭铁200同步转动，但内转子轭铁200可在内转子轴套100上作轴向移动。内转子轴套100的中心轴与外转子轴套700的中心轴重合，且外转子轭铁300套接于内转子轭铁200。外转子轭铁300的内壁与内转子轭铁200的外壁之间具有间隙。

如图1所示，可维持过载运转的永磁同步偶合器10还包括：阻尼弹簧400、轴向永磁同步耦合机构500及径向涡流耦合机构600。轴向永磁同步耦合机构500轴向设置在内转子轭铁200的外端面与外转子轭铁300的内端面之间；径向涡流耦合机构600径向设置在内转子轭铁200的外壁与外转子轭铁300的内壁之间；阻尼弹簧400驱动内转子轭铁200沿轴向向外转子轭铁300靠近。

如图1及图2所示，径向涡流耦合机构600包括异步永磁体610及涡流感应环620。作为其中一种优选的实施方式，异步永磁体610设置在内转子轭铁200的外壁且涡流感应环620设置在外转子轭铁300的内壁。异步永磁体610与涡流感应环620之间具有间隙。

如图1及图2所示，作为其中一种优选的实施方式，异步永磁体610设置在外转子轭铁300的内壁且涡流感应环620设置在内转子轭铁200的外壁。异步永磁体610与涡流感应环620之间具有间隙。

如图1及图2所示，轴向永磁同步耦合机构500包括外转子同步永磁体510及内转子同步永磁体520。外转子同步永磁体510设置在外转子轭铁300端面的内壁，内转子同步永磁体520设置在内转子轭铁200端面的外壁。外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520相对设置，且外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520之间具有间隙。

如图1所示，作为其中一个优选的实施方式，阻尼弹簧400设置在内转子套轴上并与内转子轭铁200连接。

如图1所示，作为其中一个优选的实施方式，外转子还包括外转子轴套700，外转子轴套700与外转子轭铁300连接。

具体的，外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520的结构相同。外转子同步永磁体510由多个N极永磁体、S极永磁体相间排列成环形结构。如图9所示，异步永磁体610由多个N极永磁体611、S极永磁体612相间排列成环形结构。

需要说明的是，外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520的磁化方向均为轴向。异步永磁体610的磁化方向为径向(如图9所示)。

下面对可维持过载运转的永磁同步偶合器10的工作原理进行说明，请一并参考图1至图9：

当永磁同步耦合器处于同步运行时(即负载正常时)，内转子20与外转子30同步运行，转速相同；此时，内转子轭铁200在阻尼弹簧400的伸展作用力下及轴向永磁同步耦合机构500的磁吸力作用下沿轴向向外转子轭铁300靠近；此时外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520的间隙最近；由于内转子与外转子同步运行，故此时异步永磁体610与涡流感应环620之间保持相对静止，差速为零，不产生涡电流，因而也不会产生转矩；

当永磁同步耦合器处于过载时(即负载超过设定的转矩值时)，外转子的转速降低，产生失步；此时外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520之间产生相互排斥的磁力，从而使得内转子轭铁200沿内转子轴套100向远离外转子轭铁300的方向移动，且内转子轭铁200不断压缩阻尼弹簧400；在此过程中，内转子轭铁200外壁的异步永磁体610逐渐与外转子内壁的涡流感应环620的中心重合；或外转子轭铁300内壁的异步永磁体610逐渐与内转子外壁的涡流感应环620的中心重合；

由于内外转子之间产生了转速差，故异步永磁体610相间排列的N极永磁体与S极永磁体所产生的交变磁场，在涡流感应环620上产生涡流，进而由涡流产生的感应磁场与异步永磁体610的产生的磁场之间就产生了转矩(亦称感应转矩)；感应转矩的大小与转速差正相关，转速差越大产生的涡流也就越大；感应转矩使得内转子的转速逐渐跌落，直至内转子和外转子在一个较低的转速下达到再次同步，从而使得永磁同步耦合器维持负载在一个低转速下保持运行；

内转子和外转子在较低转速达到同步时，此时外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520的间隙达到最大；需要说明的是，外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520之间的间隙变大，外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520所受的反向退磁场降低，为了维持外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520的磁性不会有明显的退磁，可以选择合适长径比和矫顽力的永磁体，以使得外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520的退磁影响降低为零；

在负载故障排除前，外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520之间的排斥力与阻尼弹簧400的弹性力达到平衡，使得异步永磁体610维持与涡流感应环620的中心保持重合状态；当负载故障排除后，在停机重启过程中，内转子在阻尼弹簧400的弹性力作用下和轴向永磁同步耦合机构500的磁吸力作用下，转为同步状态，永磁同步偶合器10复位。永磁同步耦合器的状态转换过程为：同步运转→超载或过载时转入涡流感应运行→发现设备异常→停机、处理排除故障→停机时自动复位到同步结构→重启→同步运转。

下面对永磁同步偶合器10的结构进行举例说明：

实施例1

如图1及图2所示，在本实施例中，内转子轭铁200的数量为一个，阻逆弹簧的数量为一根，阻尼弹簧400的一端通过挡圈800与内转子轴套100固定连接，另一端与内转子轭铁200连接。外转子同步永磁体510及内转子同步永磁体520的数量均为一个。外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520一一对应且相对设置。内转子同步永磁体520分别与内转子轭铁200一一对应。异步永磁体610及涡流感应环620的数量均为一个，异步永磁体610与涡流感应环620一一对应。

实施例2

如图3及图4所示，在本实施例中，内转子轭铁200的数量为两个，两个内转子轭铁200相对设置。阻尼弹簧400的数量为一根，阻尼弹簧400的两端分别与内转子轭铁200连接。

如图3及图4所示，外转子同步永磁体510及内转子同步永磁体520的数量均为两个，且外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520一一对应且相对设置。内转子同步永磁体520分别与内转子轭铁200一一对应。异步永磁体610的数量为两个，涡流感应环620的数量为一个，涡流感应环620设置在外转子轭铁300的内壁，两个异步永磁体610分别一一对应设置在内转子轭铁200的外壁。

实施例3

如图5及图6所示，在本实施例中，内转子轭铁200的数量为两个，两个内转子轭铁200相对设置。阻尼弹簧400的数量为两根，且与内转子轭铁200一一对应。阻尼弹簧400的一端通过挡圈800与内转子轴套100固定连接，另一端与内转子轭铁200连接。

如图5及图6所示，外转子同步永磁体510及内转子同步永磁体520的数量均为两个，外转子同步永磁体510与内转子同步永磁体520一一对应且相对设置。内转子同步永磁体520分别与内转子轭铁200一一对应。异步永磁体610与涡流感应环620的数量均为两个，且异步永磁体610及涡流感应环620一一对应。

实施例4

如图7及图8所示，在本实施例中，内转子轭铁200的数量为两个，两个内转子轭铁200相对设置。阻尼弹簧400的数量为两个。阻尼弹簧400与内转子轭铁200一一对应连接，且阻逆弹簧的一端通过挡圈800固定于内转子轴套100，另一端与内转子轭铁200连接。

如图7及图8所示，外转子同步永磁体510的数量为一个，内转子同步永磁体520的数量为两个。外转子同步永磁体510设置在外转子轭铁300上，两个内转子同步永磁体520分设在外转子同步永磁体510的两侧；内转子同步永磁体520分别与内转子轭铁200一一对应。

如图7及图8所示，异步永磁体610及涡流感应环620的数量均为两个，且异步永磁体610与涡流感应环620一一对应。

如图7及图8所示，在本实施例中，外转子轭铁300用于固定外转子同步永磁体510的支撑部511位为非导磁材料。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，包括内转子及外转子；所述内转子包括内转子轴套及内转子轭铁；所述外转子包括外转子轭铁；所述内转子轭铁与所述内转子轴套键连接；所述内转子轴套的中心轴与所述外转子轴套的中心轴重合，且所述外转子轭铁套接于所述内转子轭铁；

所述可维持过载运转的永磁同步偶合器还包括：阻尼弹簧、轴向永磁同步耦合机构及径向涡流耦合机构；所述轴向永磁同步耦合机构轴向设置在所述内转子轭铁的外端面与所述外转子轭铁的内端面之间；所述径向涡流耦合机构径向设置在所述内转子轭铁的外壁与所述外转子轭铁的内壁之间；所述阻尼弹簧驱动所述内转子轭铁沿轴向向所述外转子轭铁靠近。

2.根据权利要求1所述的可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，所述径向涡流耦合机构包括异步永磁体及涡流感应环；所述异步永磁体设置在所述内转子轭铁的外壁且所述涡流感应环设置在所述外转子轭铁的内壁，或所述异步永磁体设置在所述外转子轭铁的内壁且所述涡流感应环设置在所述内转子轭铁的外壁。

3.根据权利要求2所述的可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，所述轴向永磁同步耦合机构包括外转子同步永磁体及内转子同步永磁体；所述外转子同步永磁体设置在所述外转子轭铁端面的内壁，所述内转子同步永磁体设置在所述内转子轭铁端面的外壁。

4.根据权利要求3所述的可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，所述阻尼弹簧设置在所述内转子套轴上并与所述内转子轭铁连接。

5.根据权利要求4所述的可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，所述外转子还包括外转子轴套，所述外转子轴套与所述外转子轭铁连接。

6.根据权利要求1所述的可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，所述内转子轭铁与所述内转子轴套花键连接。

7.根据权利要求4所述的可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，所述内转子轭铁的数量为一个，所述阻尼弹簧的数量为一根，所述阻尼弹簧的一端通过挡圈与所述内转子轴套固定连接，另一端与所述内转子轭铁连接；所述外转子同步永磁体及所述内转子同步永磁体的数量均为一个；所述外转子同步永磁体与所述内转子同步永磁体一一对应且相对设置；所述内转子同步永磁体分别与所述内转子轭铁一一对应；所述异步永磁体及所述涡流感应环的数量均为一个，所述异步永磁体与所述涡流感应环一一对应。

8.根据权利要求4所述的可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，所述内转子轭铁的数量为两个，两个所述内转子轭铁相对设置；所述阻尼弹簧的数量为一根，所述阻尼弹簧的两端分别与所述内转子轭铁连接；

所述外转子同步永磁体及所述内转子同步永磁体的数量均为两个，且所述外转子同步永磁体与所述内转子同步永磁体一一对应且相对设置；所述内转子同步永磁体分别与所述内转子轭铁一一对应；所述异步永磁体的数量为两个，所述涡流感应环的数量为一个，所述涡流感应环设置在所述外转子轭铁的内壁，两个所述异步永磁体分别一一对应设置在所述内转子轭铁的外壁。

9.根据权利要求4所述的可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，所述内转子轭铁的数量为两个，两个所述内转子轭铁相对设置；所述阻尼弹簧的数量为两根，且与所述内转子轭铁一一对应；所述阻尼弹簧的一端通过挡圈与所述内转子轴套固定连接，另一端与所述内转子轭铁连接；

所述外转子同步永磁体及所述内转子同步永磁体的数量均为两个，所述外转子同步永磁体与所述内转子同步永磁体一一对应且相对设置；所述内转子同步永磁体分别与所述内转子轭铁一一对应；所述异步永磁体与所述涡流感应环的数量均为两个，且所述异步永磁体及所述涡流感应环一一对应。

10.根据权利要求4所述的可维持过载运转的永磁同步偶合器，其特征在于，所述内转子轭铁的数量为两个，两个所述内转子轭铁相对设置；所述阻尼弹簧的数量为两个；所述阻尼弹簧与所述内转子轭铁一一对应连接，且所述阻尼弹簧的一端通过挡圈固定于所述内转子轴套，另一端与所述内转子轭铁连接；

所述外转子同步永磁体的数量为一个，所述内转子同步永磁体的数量为两个；所述外转子同步永磁体设置在所述外转子轭铁上，两个所述内转子同步永磁体分设在所述外转子同步永磁体的两侧；所述内转子同步永磁体分别与所述内转子轭铁一一对应；

所述异步永磁体及所述涡流感应环的数量均为两个，且所述异步永磁体与所述涡流感应环一一对应。

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