CZ304178B6

CZ304178B6 - Seriditelná magnetická spojka s nastavitelnými vzduchovými mezerami

Info

Publication number: CZ304178B6
Application number: CZ20020407A
Authority: CZ
Inventors: J. Lamb@Karl
Original assignee: Magna Force, Inc.
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2013-12-11
Also published as: NO325988B1; AU765166B2; HK1046067B; CN1316721C; CA2381202C; US6072258A; IL147686A0; HK1046067A1; ATE362673T1; CA2381202A1; NO20020529D0; JP4843754B2; CY1107716T1; EP1203440B1; CN1367948A; KR20020054313A; NO20020529L; NZ516675A; AU6767700A; WO2001011759A1

Abstract

Klec (10) nesoucí dve axiálne seriditelné elektrovodivé jednotky (28, 29) je pripevnena na hnací hrídeli (16) a rotor (12) je pripevnen na souosé hnané hrídeli (17) a zaujímá polohu mezi vodici. Permanentní magnety (42) magnetového rotoru (12) mají póly oddelené od elektrovodivých jednotek (28, 29) vzduchovými mezerami (40, 41). Vzduchové mezery se serizují posouváním vodicu k sobe a od sebe po kluzných clenech klece (10) pomocí serizovacích sroubu (38) zapadajících do elektrovodivých jednotek (28, 29). Alternativne mohou být elektrovodivé jednotky (28, 29) pripevneny k rotoru (12) a permanentní magnety (42) mohou být seriditelne pripevneny ke kleci (10).

Description

Seřiditelná magnetická spojka s nastavitelnými vzduchovými mezerami

Oblast techniky

Vynález se týká magnetických spojek majících kooperující rotory s permanentními magnety a elektrovodivými rotory oddělenými vzduchovými mezerami.

Dosavadní stav techniky

Spojky s permanentními magnety obecného typu podle amerického patentového spisu US 5 477 094 mají magnetický rotor a vodivý rotor sloužící k přenosu energie mezi hnací a hnanou hřídelí. Magnetový rotor má řadu po obvodě umístěných permanentních magnetů, jejichž protilehlé póly jsou odděleny vzduchovými mezerami od elektricky vodivých vodičových prvků tvořících vodivý rotor na opačných axiálních stranách od magnetového rotoru. Pro mnohé aplikace je výhodné, když jsou vzduchové mezery nastavitelné po instalaci spojky k získání nebo k měnění „měkkého rozběru“ při rozběhu, což znamená, že zpočátku při rozběhu dojde k určitému rotačnímu prokluzu mezi rotory, který se postupně sníží na minimum během několika sekund, když hnaná hřídel nabývá rychlosti žnuly do maxima. Nižší rozběhový moment je potřebný k pohonu daného zatížení, když je spojka přizpůsobena zatížení tak, že dochází k měkkému náběhu při rozběhu. Dochází také k menšímu rázu v přenosovém systému, je-li zajištěn měkký rozběh.

Zajištění regulace vzduchové mezery umožňuje seřídit danou magnetickou spojku tak, aby byla vhodná pro maximální výkon při různých zatíženích bez nutnosti měnit počet magnetů v magnetovém rotoru. Zajištění takového seřízení po instalaci spojky umožňuje nastavit měkký rozběh spojky bez vyjmutí nebo demontáže spojky, změní-li se zatížení instalace.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je poskytnout systém k seřizování vzduchové mezery, který se dá jednoduše používat v provozu po instalaci spojky. Podle tohoto vynálezu je magnetový rotor nasazen na hnacím hřídeli a klec, obklopující magnetový rotor, je namontována na hnaném souosém hřídeli. Ve výhodných provedeních je kluzně uložena na kleci dvojice elektrovodivých jednotek, oddělená vzduchovými mezerami od protilehlých konců magnetového rotoru, pro změnu vzduchových mezer. Mezi klecí a elektrovodivými jednotkami jsou seřizovači šrouby nebo jiná seřizovači zařízení procházející axiálně mezi klecí a elektrovodivými jednotkami pro axiální změnu vzduchových mezer odezvou na otáčení seřizovačích zařízení a tím axiální posun elektrovodivých jednotek vůči kleci.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje

Obr. 1 osový řez spojky v prvním provedení podle tohoto vynálezu.

Obr. 2 podobný osový řez druhým provedením tohoto vynálezu.

Obr. 3 detailní řez podél linie 3-3 z Obr. 2.

Obr. 4 osový řez třetím provedením tohoto vynálezu.

Obr. 5 detailní řez podél linie 5-5 z Obr. 4.

- 1 CZ 304178 B6

Příklady provedení vynálezu

Podle obr. 1 jsou klec 10 a magnetový rotor 12 nasazeny prostřednictvím nábojů 14, 15 na souosé hnací hřídeli 16 a hnané hřídeli 17. Klec 10 má montážní kotouč 18 připevněný svorníky 19 k náboji 14 a má prstencový montážní kotouč 20, která je držena rovnoběžně s odstupem k montážnímu kotouči 18, po obvodě rozmístěnými distančními šrouby 22. Každý z těchto distančních šroubů má střední čep 22a a koncové závity 22b, 22c spojující se v prstencových ramenech 22d. Tato prstencová ramena dosedají do prstencových sedel 23 ve spojení se závitovými vývrty 24 a hladkými protějšími vývrty 25 vedle vnějších obvodů montážních kotoučů 18, 20. Matice 26 jsou našroubované na koncových závitech 22b, 22c distančních šroubů 22 pro držení šroubů a montážních kotoučů 18, 20 pohromadě jako pevné jednotky.

Příslušná dvojice odstupňovaných pouzder 27a, 27b nese střední čepy 22a, přičemž tyto fungují jako kluzné díly pro dvojici elektrovodivých jednotek 28, 29, tvořících dvojici elektrovodivých jednotek 30a, 30b, výhodně měděných a kruhových, a dvojici magnetických opěrných jednotek 31a, 31b, výhodně kruhových z měkké oceli. Elektrovodivé jednotky jsou připevněny k opěrným jednotkám šrouby 32 majícími dříky zašroubované do opěrných jednotek 31a, 31b a majícími zápustné hlavy usazené v elektrovodivých jednotkách 30a, 30b zarovnaných s čely jednotek vedle magnetového rotoru 12. Komplementární vývrty 33a, 34a v elektrovodivých jednotkách 30a, 30b a 31a, 31b obsahují pouzdra 27a, 27b.

Opěrné jednotky 31a, 31b mají zahloubené otvory 36, uspořádané tak, aby odpovídaly závitovým vývrtům 37, procházejícím montážními kotouči 18, 20 klece 10. Seřizovači šrouby 38 jsou zašroubované do závitových vývrtů 37 a mají zápustné hlavy 38a volně otočné v zahloubených otvorech 36 v opěrných jednotkách 31a, 31b s použitím nástroje na vnějších koncích seřizovačích šroubů. Pro vložení nástroje mohou být konce seřizovačích šroubů 38 opatřeny drážkou, prohlubní, nebo vně vytvarovány s dosedacími plochami. Seřizovači šrouby 38 mají dvojici kontramatic 39.

Je zřejmé, že jelikož jsou zápustné hlavy 38a seřizovačích šroubů 38 udržovány v zahloubených otvorech 36 překrývajícími elektrovodivými jednotkami 30a, 30b, vede otáčení seřizovacími šrouby 38 k axiálnímu pohybu elektrovodivých jednotek 28, 29 a tím se seřizuje šířka vzduchových mezer 40, 41 mezi elektrovodivými jednotkami 30a, 30b a sadou permanentních magnetů 42 umístěných v magnetovém rotoru 12. Tyto magnety jsou namontovány v sadě slícovaných otvorů 43, uspořádaných v pravidelném kruhovém rozmístění, které prochází kotoučem 44 magnetového rotoru z nemagnetického materiálu. Kotouč 44 je šrouby 46b připevněn na náboji 15.

Popisovaná spojka má první náboj 14 nasazený na hnací hřídeli 16 a druhý náboj 15 nasazený na hnané hřídeli 17, přičemž náboje jsou držené svíracími spojkami 46, 46', upevněnými šrouby 46a. Před nasazením na hnací hřídel 16 a na hnanou hřídel 17 se opěrné jednotky 31a, 31b normálně připevní seřizovacími šrouby 38 k montážnímu kotouči 18 a k montážnímu kotouči 20 po vložení odstupňovaných pouzder 27a, 27b, a pak se elektrovodivé jednotky 30a, 30b připevní šrouby 32 k opěrným jednotkám, čímž vzniknou dílčí sestavy. Dále se první náboj 14 a dílčí sestava obsahující montážní kotouč 18 a elektrovodivou jednotku 28 nasadí na hnací hřídel 16 a druhá dílčí sestava obsahující prstencový montážní kotouč 20 a vodivou jednotku 29 se nasadí na volný konec hnané hřídele 17 pro volné obklopování této hřídele. Dalším krokem je nasazení jednotky magnetového rotoru 12 s jejím druhým nábojem 15 na hnanou hřídel 17. Nato se instalují podélně distanční šrouby 22 podélným vložením montážním kotoučem J8 a prstencovým montážním kotoučem 20 a odstupňovanými pouzdry 27a, 27b tak, že se při nasazení matic 26 klec JO smontuje s elektrovodivými jednotkami 28, 29, nesenými klecí a oddělenými vzduchovými mezerami 40, 41 od permanentních magnetů 42.

. 9 CZ 304178 B6

Když je hnací hřídel J_6 poháněna pohonem, indukují se v elektrovodivých jednotkách 30a, 30b vířivé proudy magnetickým tokem vycházejícím z magnetu a přenášejí se železnými opěrnými jednotkami 31a, 31b. Výsledný magnetický účinek, vyvolaný elektrovodivými jednotkami 30a, 30b, způsobí odpuzování elektrovodivých jednotek 28, 29 od magnetového rotoru 12 a způsobí otáčení elektrovodivých jednotek 28, 29 a klece 10, čímž se pohání hnaná hřídel 17 odezvou na otáčení hnací hřídelí 16, avšak nižšími otáčkami, definovanými jako prokluz. Prokluz při rozběhu a konečný prokluz po rozběhu je určen šířkou vzduchových mezer 40, 41. Seřizovači šrouby 38 umožňují nastavovat vzduchové mezery po instalování a provozování spojky za speciálních zátěžových podmínek, existujících na tomto místě použití. Vzduchové mezery se nastavují metodou pokus-omyl pro jemné nastavení měkkého rozběhu a provozního prokluzu na nejvýhodnější pro aktuální provozní podmínky.

K získání stejného nastavení seřizovačích šroubů 38 se mohou na montážním kotouči 18 a na prstencovém montážním kotouči 20 vytvořit rysky směřující radiálně od obvodu závitových vývrtů 37 zarovnané s podélnou indikační drážkou ve šroubech. Mohou se také do vzduchových mezer vložit tenzometry a seřizovači šrouby 38 utahovat tak dlouho, dokud se neprojeví jako tlak na tenzometrech. Ačkoli je normálně výhodné mít vzduchové mezery 40, 41 se stejnou šířkou, není to nutné pro účinnou funkci spojky.

Na obr. 2 a 3 je znázorněno druhé provedení vynálezu, kde je změněný specifický seřizovači mechanismus. Odpovídajícím dílům jako v prvním provedení jsou přiřazena stejná vztahová čísla. Ve druhém provedení je sestava 50 seřizovačích šroubů umístěna mezi distančními šrouby 22 a jsou s nimi rovnoběžné. Každá sestava 50 seřizovačích šroubů má šroubové komponenty 51, 52 spojené nastavovací spojkou 53. Šroubová komponenta 51 má sekci 51a s kulatou hlavou, mezilehlou závitovou sekci 51b a stopkovou sekci 51c, výhodně s jednou nebo s několika plochými stranami 5 ld, tvořícími čtvercový průřez, jak je například znázorněno na obr. 3. Podobně šroubová komponenta 52 má sekci 52a s kulatou hlavou, mezilehlou závitovou sekci 52b a stopkovou sekci 52c, výhodně sjednou nebo s několika plochými stranami doplňujícími stopkovou sekci 51c. Závity na závitových sekcích 51b, 52b mají stejné stoupání, ale opačný závit. Nastavovací spojka 53 má podélný průchozí vývrt 53a vytvarovaný pro vložení a vzájemné slícování se stopkovými sekcemi 51c, 52c, takže šroubové komponenty 51, 52 jsou spolu spojeny nastavovací spojkou 53 a otáčí se společně. Svorníky 54, 54' jsou zašroubovány do radiálních děr na opačných stranách nastavovací spojky 53 pro zachycení s plochou stranou stopkových sekcí 51c, 52c a pro přidržování spojky pro zabránění v podélném pohybu vůči příslušné sestavě 50 seřizovačích šroubů. Sekce 51a, 52a s kulatou hlavou šroubových komponent jsou opatřeny obvodovými drážkami pro vložení C-spon 56 a jejich vnější konce jsou drážkované nebo jinak vytvarované pro vložení šroubováku nebo jiného nástroje pro selektivní pootočení sestavy 50 seřizovačích šroubů.

Pro vložení šroubových komponent 51, 52 mají montážní kotouč 18, elektrovodivé jednotky 28 a 29 a prstencový montážní kotouč 20 sady zarovnaných otvorů. Otvory elektrovodivými jednotkami 28, 29 jsou opatřeny opačným závitem pro zapasování závitových sekcí 51 b, resp 52b, šroubových komponent, a otvory montážními kotouči 18, 20 mají výhodně průměr umožňující kluzné vložení šroubových komponent 51, 52.

Když jsou sestavy 50 seřizovačích šroubů v provozní poloze, jsou zašroubovány elektrovodivými jednotkami 28, 29, vyčnívají montážními kotouči 18, 20 klece 10, a jsou drženy pro zabránění v podélném pohybu vůči kleci C-sponami 56. Je zřejmé, že pootočí-li se sestavou 50 seřizovačích šroubů, je výsledkem axiální pohyb elektrovodivých jednotek 28, 29 podél distančních šroubů 22 směrem k magnetovému rotoru 12 nebo od něj, v závislosti na smyslu otáčení zvoleném pro sestavy seřizovačích šroubů. Stejného nastavení vzduchových mezer 40, 41 se tedy dosáhne pouhým postupným otáčením sestavou 50 seřizovačích šroubů.

Montáž podle druhého provedení se provádí stejně jako u prvního provedení kromě toho, že se vynechá operace použití seřizovačích šroubů 38, a sestava 50 seřizovačích šroubů, výhodně

-3CZ 304178 B6 s nasazenými C-sponami 56 na místě, se instaluje jako poslední krok po dokončení montáže klece pomocí distančních šroubů 22. Instalace sestavy 50 seřizovačích šroubů se může provádět zašroubováním šroubové komponenty 51 elektrovodivou jednotkou 28 s vodivou jednotkou v poloze maximální vzduchové mezery dosednutím montážního kotouče 18, a podobně zašroubováním druhé šroubové komponenty 52 druhou vodivou jednotkou 29 v poloze maximální vzduchové mezery dosednutím montážního kotouče 20 po zasunutí nastavovací spojky 53 úplně na stopkovou sekci 51c. Během popsané instalace šroubových komponent 51, 52 se tyto šroubují do elektrovodivých jednotek 28, 29 dokud C-spony 56 lehce nedosednou na vnější čela montážního kotouče 18 a prstencového montážního kotouče 20. Pak se spojka 53 posune částečně podélně na přiléhající stopkovou sekci 52c, a svorníky 54, 54' se utáhnou proti stopkové sekci 51c, 52c. V popsaném uspořádání způsobí nastavovací spojka 53 to, že se šroubové komponenty 51, 52 společně pootočí, a svorníky 54, 54' zabrání v jejich oddělení a C-spony 56 zabraňují v podélném pohybu sestavy 50 seřizovačích šroubů vůči kleci 10. Je zřejmé, že v tomto provedení může být na šroubových komponentách 51, 52 nákružek místo C-spon 56.

Obrázky 4 a 5 ukazují třetí provedení, ve kterém mechanismus seřizování vzduchových mezer obsahuje závitová pouzdra 70 mezi vodivými jednotkami mezi distančními šrouby 22. Každé závitové pouzdro 70 má dvě netočivé závitové stopky 71, 72 tvořené koncovými sekcemi 71a, 72a s opačným závitem zašroubované do středního spojkového pouzdra 73. Závity na koncových sekcích 71a, 72a mají opačné stoupání ajsou doplněny závity ve vývrtu spojkového pouzdra 73, takže při otáčení pouzdra se závitové stopky 71, 72 současně pohybují k sobě nebo v opačném směru v závislosti na směru otáčení pouzdra. Závitové stopky 71, 72 mohou být udržovány v pevném uspořádání s elektrovodivými jednotkami 28, 29 rotoru jakýmkoli vhodným způsobem. Například U-spony 74 mohou být nasazeny v netočivých závitových stopkách 71, 72 a opřeny přes okraje vodivých rotorů. V takovém případě mohou mít U-spony 74 rozevřené nohy 74a, 74b zapadající do drážek 75 v netočivých závitových stopkách 71, 72. Jak vyplývá z obr. 5, může mít drážkovaná část stopek čtvercový průřez k vytvoření ploch, do nichž zapadají ploché vnitřní nohy 74c rozevření noh 74a, 74b spony. Šrouby 76 procházejí středovým žebrem 74d U-spon ajsou zašroubovány do obvodu vodivých rotorů pro upevnění U-spon 74 závitových pouzder 70 na místě. Vnější tvar pouzder 73 je s výhodou šestihranný pro nasazení klíče k seřízení, nebojsou pouzdra opatřena radiálními otvory pro nasazení nástroje k otáčení pouzdry pro nastavení roztažení nebo stažení závitových pouzder a tím ke zvětšování nebo zmenšování vzduchových mezer 40, 41.

I když je výhodné mít magnetový rotor mezi dvěma elektrovodivými jednotkami 30a, 30b, může mít klec 10 dva magnetové rotory místo vodivých prvků a jediný vodivý rotor místo magnetového rotoru 12. V tom případě by měl vodivý rotor výhodně dva vodivé prstence namontované po obou stranách železného disku přitažené šrouby 46b k náboji 15.

Z uvedeného popisuje zřejmé, že ačkoli jsou popsána konkrétní provedení tohoto vynálezu, jsou možné různé modifikace bez odchýlení od podstaty a rozsahu vynálezu. Tento vynález je tudíž omezen pouze přiloženými nároky.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Seřiditelná magnetická spojka s nastavitelnými vzduchovými mezerami, obsahující hnací hřídel (16) a hnanou hřídel (17) se souosou osou otáčení, klec (10) nasazenou na hnací hřídeli (16) a obklopující osu otáčení, a

-4CZ 304178 B6 magnetový rotor (12) nasazený na hnané hřídeli (17) a procház.ející radiálně v kleci (10) od hnané hřídele (17), přičemž magnetový rotor (12) obsahuje permanentní magnety (42), vyznačující se tím, že seřiditelná magnetická spojka dále obsahuje dvě elektrovodivé jednotky (30a, 30b) posuvně nesené klecí (10) a oddělené vzduchovými mezerami (40, 41) od magnetů na protilehlých koncích magnetového rotoru (12), a seřizovači prostředky mezery pro ovládání axiální polohy elektrovodivých jednotek (30a, 30b), axiálně vůči kleci (10) a magnetovému rotoru (12), pro selektivní a nezávislou změnu každé ze vzduchových mezer (40, 41).
2. Spojka podle nároku 1, vyznačující se tím, že seřizovači prostředky mezery jsou spojeny s klecí (10) a jsou otočně seřiditelné pro selektivní posouvání elektrovodivých jednotek (30a, 30b) vůči magnetům (42).
3. Spojka podle nároku 1, vyznačující se tím, že klec (10) obsahuje podélné členy, procházející rovnoběžně s osou otáčení, a elektrovodivé jednotky (30a, 30b) jsou kluzně uložené na těchto členech.
4. Spojka podle nároku 3, vyznačující se tím, že seřizovači prostředky mezery obsahují seřizovači šrouby (38), procházející mezi klecí (10) a elektrovodivými jednotkami (30a, 30b), určené svým pootáčením ke změně vzduchové mezery (40, 41) posouváním elektrovodivých jednotek (30a, 30b) podél těchto členů.
5. Spojka podle nároku 3, vyznačující se tím, že seřizovači prostředky mezery obsahují závitová pouzdra (70), procházející mezi elektrovodivými jednotkami (30a, 30b) pro selektivní posouvání elektrovodivých jednotek (30a, 30b) současně v opačných směrech směrem k magnetovému rotoru (12) nebo směrem od magnetového rotoru (12), pro změnu vzduchových mezer (40, 41).
6. Spojka podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že seřizovači prostředky mezery obsahují sestavu (50) seřizovačích šroubů se závitovými sekcemi (51b, 52b) s opačnými závity, přičemž závitové sekce (51 b, 52b) jsou uzpůsobené pro interakci s elektrovodivými jednotkami (30a, 30b), takže odezvou na pootáčení sestavou (50) seřizovačích šroubů se posouvají elektrovodivé jednotky (30a, 30b) současně v opačných směrech.
7. Spojka podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že klec (10) obsahuje montážní kotouč (18), nasazený na hnací hřídeli (16), prstencový montážní kotouč (20) axiálně vzdálený od montážního kotouče (18), a distanční členy (22), umístěné mezi montážním kotoučem (18) a prstencovým montážním kotoučem (20), radiálně vně od magnetového rotoru (12), a kde elektrovodivé jednotky (30a, 30b) jsou kluzně uloženy na těchto distančních členech (22).
8. Spojka podle nároku 7, vyznačující se tím, že seřizovači prostředky mezery obsahují první sadu seřizovačích šroubů (38) mezery, umístěných mezi montážním kotoučem (18) a jednou z elektrovodivých jednotek (30a), a druhou sadu seřizovačích šroubů (38) mezery umístěných mezi prstencovým montážním kotoučem (20) a druhou z elektrovodivých jednotek (30b).
9. Spojka podle nároku 8, vyznačující se tím, že první sada seřizujících šroubů (38) mezery je sešroubovaná s montážním kotoučem (18) a druhá sada seřizovačích šroubů (38) mezery je sešroubovaná s montážní deskou (20).