WO2011018013A1 - 可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器 - Google Patents

Description

可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器

技术领域

本发明涉及传动轴耦合驱动技术领域、负载调速技术领域及动力拖动领域，特别是一种可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器。

背景技术

在我们身边，涉及到传动轴耦合驱动和调速的领域比比皆是，汽车、火车、轮船和飞机等各种运输工具中、几乎各种工业场合中以及人们生产生活中用到的有动力（常见的有电机、内燃机）拖动的设备中大都会用到传动轴耦合驱动和调速技术，相关的技术方案也林林总总。由于应用领域非常广泛和繁杂，本发明所涉及的背景技术只侧重电机拖动领域作重点介绍，但不是说其它方面不适用本发明技术方案。

当前，节能降耗已成为全社会关注的重点内容之一，而电机系统用电量约占全球用电量的60％，其中风机、泵类、压缩机和空调制冷机的用电量分别占全球用电量的10.4％、20.9％、9.4％和6％。电机系统量大、面广，节电潜力巨大。从国内来讲，现有各类电机系统总装机容量约4.2亿千瓦，运行效率比国外先进水平低10---20个百分点，相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。系统匹配不合理，“大马拉小车”现象严重，设备长期低负荷运行；系统调节方式落后，大部分风机、泵类采用机械节流方式调节，效率比调速方式约低30％ 以上。在实际工程设计与应用中，为了保证负荷最大时风机或水泵系统满足输出要求，通常需要按系统的最大输出能力配备风机水泵系统，而真正实用中，绝大多数情况下并非需要系统在满负荷下使用。可以通过调节气隙实现流量和/或压力的连续控制，取代原系统中控制流量和/或压力的阀门，在电机转速不变的情况下，调节风机或水泵的转速，符合离心负载的比例定律。当输出流量和/或压力减少时，电机功率急剧下降，减少了能源需求，从而大大地节约了能源。目前电机拖动领域常用的技术都存在着很多方面的缺点和不足，随着永磁耦合及调速技术的发展，将在许许多多应用领域逐渐退出市场或失去竞争能力。举例来说：串级调速技术，可以回收转差功率，但它不适合于鼠笼型异步电机，必须更换电机；不能实现软启动，启动过程非常复杂；启动电流大；调速范围有限；响应慢，不易实现闭环控制；功率因数和效率低，并随转速的调低急剧下降；很难实现同PLC、DCS 等控制系统的配合，对提高装置的整体自动化程度和实现优化控制无益；同时因控制装置比较复杂、谐波污染对电网有较大干扰，进一步限制了它的使用，属落后技术。电磁转差离合器调速技术，通过对电磁离合器励磁电流的控制实现对其磁极的速度调节，这种系统一般也采用转速闭环控制。这种调速系统全部转差功率都被消耗掉，用增加转差功率的消耗来换取转速的降低，转差率增大，转差功率也增大，以发热形式消耗在转子电路里，使得系统效率也随之降低，这类调速系统存在着调速范围愈宽，转差功率愈大，系统效率愈低的问题，控制装置也较为复杂，故不值得提倡。液力耦合器调速技术，属低效调速方式，调速范围有限，高速丢转约5%---10%，低速转差损耗大,最高可达额定功率的30%以上, 精度低、线性度差、响应慢，启动电流大，装置大，不适合改造；容易漏液、维护复杂、费用大，不能满足提高装置整体自动化水平的需要。变频调速技术，是目前应用比较普遍和相对先进的技术，采用电力电子技术来实现对电机的速度调节，可以有效根据实际工况来自动控制，实现一定的节能效果。但是变频设备易产生谐波，大功率变频器对电网的谐波污染非常大，它比较“娇贵”、对环境要求也比较苛刻，需要空调环境；高压环境下故障率高，安全性差，变频调速系统需要专业人员维护，而且易损备件时常需要更换，维护费用高，调速范围小，特别是在其低速运行时对电机损害大，需要配备相应的变频电机，对于常用的6000V以上高压和50千瓦--- 10000千瓦型号的变频器来说，其价格昂贵，且拥有者总成本非常大。

同样，在其他的行业中，传动轴耦合驱动及负载调速的场合也有着巨大的需求，对其技术进步的要求也一样强烈，迫切需要新技术取代传统技术，如汽车和机械设备上经常用到的离合器、联轴器、变速器等等，由于绝大多数为硬联接或摩擦联接传动结构，存在着效率低、易磨损、可靠性差、不易操控、制造加工组装困难、设备启动困难、轴对准要求高、噪声和振动大等很多方面的缺点和不足。因此，动力传输耦合、调速及节能技术是一个永久的研究和开发课题。

永磁耦合及调速技术是目前最为先进的、正在进一步大力研究和开发的传动轴耦合驱动和调速技术，主要优点表现在：①节能，可无级调整转速，调速范围在0---98%；②结构简单；③可靠性高，容易安装，不怕恶劣环境, 寿命长达 25 年以上；④软启动，动力设备完全在空载下启动；⑤不怕堵转，不怕脉冲型负载，机械密封；⑥容忍轴偏心，具有负载隔离，减低振动、噪声；⑦延长设备寿命，增长故障周期, 减少维护需求；⑧无谐波危害，不伤害动力设备，不影响电网安全，除执行机构和控制器之外不用电源供电，适用于各种工业级电机系统及防爆场合；⑨无电磁波干扰；⑩拥有者总成本比较低。还有一个重要的特点是对动力源设备没有任何条件要求，只要动力源设备的输出轴转动即可工作。

目前市场上看到的永磁耦合及调速器，已经得到用户的认可和好评，例如美国麦格纳驱动公司的相关产品，也是目前全球市场上推出的唯一的、适合电机拖动领域的一种有大功率型号的永磁耦合及调速器产品，再有就是常见的不能调速的传动轴双永磁联轴器或耦合器。由于它们受结构和技术方案的局限，致使其产品技术性能有很多不足，需要改进和克服，它主要有以下几个方面的不足：①只采用单一的双永磁耦合组件或轴向金属导体永磁耦合组件，产品单位体积的功率容量受到一定限制，功率不能做得太大；②永磁耦合及调速器本身不能自动调节气隙间距达到调速目的，必须配置另外的执行机构或装置来实现气隙间距调节，是一种纯机械的传动轴耦合及调速传动装置，在目前机电一体化技术已非常先进和可靠的背景下，非机电一体化的产品已不能适应高可靠性、高精度、及时跟随、智能化的要求；③由于受永磁耦合工作原理的局限，永磁耦合驱动的效率较低，在磁耦合组件的尺寸、气隙间距、轴转速和转速差确定的条件下，单位体积所能提供的磁转矩功率还比较小、发热量较大，致使超大功率的永磁耦合及调速器的设计制造还受到成本和技术瓶颈的限制；④产品发热部件上的散热技术需要改进，散热技术也是提高永磁耦合装置的单位体积传输功率容量的技术瓶颈，是制造更大功率永磁耦合及调速装置的重要技术保证，是超大功率永磁耦合及调速器能长期安全运行的技术支撑之一，据调查，目前在750转/分条件下，风冷型功率最大只能做到130千瓦左右，在1500转/分条件下，风冷型功率最大只能做到300千瓦左右，其推广应用受到很大局限，其主要原因与散热问题有很大关系；⑤产品中用于调节气隙间距的机械传动机构存在着固有的技术局限和缺点，特别是对于设有两组及两组以上磁耦合转盘或转筒单元的系统，其传动环节多机构多、机构之间有传动空隙、可靠性差、调节执行不够直接、速度较慢等，使得上述产品不能应用于对调速跟随性和调速精度要求较高的场合，如发电厂大型锅炉给水泵的调速场合等；⑥产品不具备智能自动化和智能控制功能，更谈不上对软启动及负载异常运行情况的人性化处理，不能针对不同的负载特性和运行状况进行个性化参数设置，在很多应用场合受到很大局限；⑦由于产品结构单一，在许多应用领域受到局限，目前只在电机拖动领域应用；⑧产品非一体化整机包装运输结构，在产品安装现场还需要较为复杂的部件、组件安装，其结构和部件易受到损伤、损坏，有时还会出现安装事故，危及人身安全，安装质量参差不齐，不能保证整机的质量和技术性能，有必要对产品的结构及其相关联的一体化组装机构进行方案设计，同时从根本上解决安装过程中的人身安全问题，避免安装事故的发生。

美国专利NO.5477094公开了一种金属导体转盘与永磁体转盘耦合构成的轴向磁场金属导体永磁耦合组件；本发明人先前的专利200910148102.7中公开了一种径向磁场金属导体永磁耦合组件，通过轴向调节气隙磁场的耦合面积达到调节磁扭矩实现调节负载转速的目的。

基于本发明人在长期的产品应用和研发实践中对各种永磁耦合组件的深刻认识，有必要对上述两种金属导体永磁耦合技术方案进行创新性融合和集成、取长补短，并结合先进的设计理念、先进的永磁耦合气隙间距和气隙耦合面积调节机构以及先进的传感器技术、自控和智能化技术，打造一种先进的、新型的、安装更便捷和安全的、系列化的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器技术方案。依据本发明的技术方案可制作成具有不同用途或不同功能的系列产品，以完善和克服目前永磁耦合及调速器产品的上述不足、缺陷以及相关技术瓶颈的限制，可大大提高永磁耦合及调速器产品的单位体积所能提供的扭矩传输或驱动功率，并提高磁扭矩传输或驱动效率、降低发热量，有效解决目前永磁耦合及调速器产品在设计和生产过程中存在的多方面技术问题，在全世界都在努力节能减排、倡导科学发展的背景下，迫切要求对永磁耦合扭矩传输或驱动机理及其技术方案进行革新地构思和重新设计，为更先进、更大功率的永磁耦合及调速器产品提供重要的、核心的技术支撑和技术方案，以满足电机拖动系统领域对先进的、性价比卓越的新型传动轴永磁耦合驱动和调速系列产品的急需。

发明内容

在上述已公知的传动轴永磁耦合驱动或调速技术的基础上，本发明在以下方面进行了创新设计：①在一个可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器中，对上述两种结构形式的金属导体永磁耦合组件进行结构融合和集成设计，以发挥每种结构形式的永磁耦合组件的优势，取长补短，提高本发明装置的单位体积磁扭矩传输效率，降低其单位体积发热量；②采用先进的散热技术，打破了永磁耦合组件的系统结构布设方面的局限，可使发热部件的散热问题得到高效处理，大大提高了产品单位体积的功率容量，同时降低了产品成本；③给出了系列化的、功能不同的、用于调节磁扭矩大小或调节负载转速的气隙间距和气隙耦合面积调节机构组件的设计思想及其技术方案，这些技术方案有转盘限位机构组件、扭矩传输机构组件、转盘联动机构组件、离心式调节机构组件、无级调节机构组件、自动无级调节机构组件等，它们可单独实施，也可根据实际功能和技术需要选择适配的调节机构组件进行组合实施，为设计系列化的传动轴永磁耦合驱动和调速产品提供技术支撑；④采用先进的嵌入式微处理技术、自控技术以及非接触式位移、转速、温度传感器技术和冷却液液位监测技术，给出了具有系统运行监控、软启动模式控制、负载堵转事件处理和转速智能调节功能的智能控制器技术方案，智能控制器与自动调节机构组件相适配，使可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器成为全自动化智能化的系统，不但产品的可操控性有了飞跃的进步，而且大幅度提高了系统的实时跟随性能，实现了系统运行过程中的全程监控及智能化控制功能，并可针对不同的负载特性和运行状况进行个性化参数设置和控制，满足了各种应用领域的技性能要求；⑤给出了产品的一体化整机包装运输安装结构方案，为保证安装质量、避免安装事故的发生提供了技术保障。

本发明的具体技术方案如下：

一种可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，它为转筒型或转盘转筒复合型结构，由至少一组轴向磁场永磁耦合组件或/和径向磁场永磁耦合组件、至少一副与永磁耦合组件中的主动转盘相适配的主动永磁耦合转盘联轴机构和对应的主动轴联轴节、至少一副与永磁耦合组件中的被动永磁耦合转盘相适配的被动永磁耦合转盘联轴机构和对应的被动轴联轴节、一副永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构以及一副使系统成一体化整体结构以便包装运输和安装用的一体化组装机构组成，轴向磁场永磁耦合组件为轴向磁场金属导体永磁耦合组件，径向磁场永磁耦合组件为径向磁场金属导体永磁耦合组件，永磁耦合组件中的主动转盘通过相适配的主动永磁耦合转盘联轴机构与对应的主动轴联轴节相联接，永磁耦合组件中的被动永磁耦合转盘通过相适配的被动转盘联轴机构与对应的被动轴联轴节相联接，在主动转盘及其相关联的联轴机构上或者在被动转盘及其相关联的联轴机构上设置适配的永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构，设备出厂包装、运输与安装过程中在主动转盘及其相关联的联轴机构与被动转盘及其相关联的联轴机构之间设置一体化组装机构。

如上所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的轴向磁场永磁耦合组件中的两个相互适配的气隙磁场耦合盘呈圆盘或圆环盘平面对立状结构，其中的轴向磁场永磁体盘由圆盘或圆环盘状的永磁体安装盘和相适配的至少一个永磁体或永磁体组构成，一个永磁体组中的相邻永磁体在其圆盘或圆环盘状的安装盘的圆环周上呈轴向N、S极性交错地布设，轴向磁场永磁体盘与适配的轴向磁场金属导体盘耦合构成轴向磁场金属导体永磁耦合组件，所述的径向磁场永磁耦合组件中的两个相互适配的气隙磁场耦合盘呈圆筒盘或圆管盘嵌套状结构，其中的径向磁场永磁体盘由圆筒盘或圆管盘状的永磁体安装盘和相适配的至少一个永磁体或永磁体组构成，一个永磁体组中的相邻永磁体在其圆筒盘或圆管盘状的安装盘的圆周上呈径向N、S极性交错地布设，径向磁场永磁体盘与适配的径向磁场金属导体盘耦合构成径向磁场金属导体永磁耦合组件。

如上所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的主动永磁耦合转盘联轴机构由用于安装永磁耦合组件中的主动永磁耦合转盘的机笼壁、机笼端壁、转筒壁、转筒端壁中的至少之一、并与对应的主动轴联轴节相适配连接的部件或联合组件构成，在主动永磁耦合转盘与主动轴联轴节之间由主动永磁耦合转盘联轴机构形成连接、支撑、力矩传输和传动结构，所述的被动永磁耦合转盘联轴机构由用于安装永磁耦合组件中的被动永磁耦合转盘的端壁、端壁上的非圆形轴孔及其轴套、非圆形中心短轴、力矩传输滑杠、中心转盘及其联轴节和中心短轴部件或组件中的至少之一、并与对应的被动轴联轴节相适配连接的部件或联合组件构成，在被动永磁耦合转盘与被动轴联轴节之间由被动永磁耦合转盘联轴机构形成连接、支撑、力矩传输和传动结构。

如上所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的被动永磁耦合转盘联轴机构由用于安装永磁耦合组件中的被动永磁耦合转盘的机笼壁、机笼端壁、转筒壁、转筒端壁中的至少之一、并与对应的被动轴联轴节相适配连接的部件或联合组件构成，在被动永磁耦合转盘与被动轴联轴节之间由被动永磁耦合转盘联轴机构形成连接、支撑、力矩传输和传动结构，所述的主动永磁耦合转盘联轴机构由用于安装永磁耦合组件中的主动永磁耦合转盘的端壁、端壁上的非圆形轴孔及其轴套、非圆形中心短轴、力矩传输滑杠、中心转盘及其联轴节和中心短轴部件或组件中的至少之一、并与对应的主动轴联轴节相适配连接的部件或联合组件构成，在主动永磁耦合转盘与主动轴联轴节之间由主动永磁耦合转盘联轴机构形成连接、支撑、力矩传输和传动结构。

如上所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构为离心式调节机构，它有四种供分别实施的结构，其一是由至少一副门闩式弹簧离心锁机构、被动永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔轴套及相适配的带有限位机构的非圆形中心短轴组件构成，其二是由至少一副门闩式弹簧离心锁机构、中心短轴组件、中心转盘和被动永磁耦合转盘力矩传输滑杠组件构成，其三是由至少一副弹簧离心销、被动永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔轴套及相适配的带有限位机构的非圆形中心短轴组件构成，其四是由至少一副弹簧离心销、中心短轴组件、中心转盘和被动永磁耦合转盘力矩传输滑杠组件构成，弹簧离心销安装在筒壁上、机笼壁上、中心转盘上、转盘/转筒端壁上、非圆形中心短轴上或中心短轴上的适当位置，门闩式弹簧离心锁机构的门闩和弹簧离心锁分别安装在永磁耦合组件的背靠背的两个被动永磁耦合转盘的对应位置或者被动永磁耦合转盘与中心转盘相对应的位置，并设置成能通过传动轴启动或堵转过程中转速状态的不同引起弹簧离心销或弹簧离心锁处于不同限位位置状态而使永磁耦合气隙间距和耦合面积自动进行阶梯式调整的结构。

如上所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构为无级调节机构，它有六种供分别实施的结构，其一是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘/转筒隔离轴承外套或内套、带凸轮槽的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套、带与凸轮槽配合的并使其内套或外套做直线位移传动的凸轮和绕轴转动调节杆或调节手柄的凸轮套筒、凸轮套筒的轴隔离轴承及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其二是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘/转筒隔离轴承外套或内套、带滚动/滑动丝母筒的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套、带与丝母筒配合的并使丝母筒做直线位移传动的滚动/滑动丝母筒螺丝和绕轴转动调节杆或调节手柄的丝母套筒、丝母套筒的轴隔离轴承及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其三是由永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联接的转盘/转筒隔离轴承外套或内套、带凸轮槽的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套、带与凸轮槽配合的并使其做直线位移传动的凸轮和绕轴转动调节杆或调节手柄的凸轮套筒、凸轮套筒的轴隔离轴承及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其四是由永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联接的转盘/转筒隔离轴承外套或内套、带滚动/滑动丝母筒的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套、带与丝母筒配合的并使其做直线位移传动的滚动/滑动丝母筒螺丝和绕轴转动调节杆或调节手柄的丝母套筒、丝母套筒的轴隔离轴承及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其五是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联接的转盘/转筒隔离轴承外套或内套，带凸轮、齿条或丝杠螺母的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套，布设在传动轴一侧并与转盘/转筒隔离轴承内套或外套对应适配的设置有凸轮直线位移传动机构、齿条直线位移传动机构或者丝杠螺母直线位移传动机构和与其适配的调节杆或调节手柄的驱动机构组件及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其六是由永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联接的转盘/转筒隔离轴承外套或内套，带凸轮、齿条或丝杠螺母的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套，布设在传动轴一侧并与转盘/转筒隔离轴承内套或外套对应适配的设置有凸轮直线位移传动机构、齿条直线位移传动机构或者丝杠螺母直线位移传动机构和与其适配的调节杆或调节手柄的驱动机构组件及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，所述的背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构有五种供分别实施的结构，之一是滚动/滑动丝杠副结构，它由至少一副转盘/转筒联动滚动/滑动丝杠、转盘/转筒端壁上的联动滚动/滑动螺母及相适配的中心转盘上的滚动/滑动丝杠副支撑轴承构成，之二是转盘/转筒联动圆柱形或条型齿条齿轮副结构，它由至少一副相对固定在背靠背相邻转盘/转筒端壁上的齿条、对应适配的齿条过孔及中心转盘上的齿条齿轮副传动齿轮组件构成，之三是横式转盘/转筒联动凸轮槽拨杆副结构，它由至少一副固定在两个转盘/转筒端壁上的凸轮、安装在中心转盘上的两端设置有凸轮槽的并与转盘/转筒端壁上的凸轮相适配的横式转盘/转筒联动凸轮槽拨杆构成，之四是纵式转盘/转筒联动滑杆拨叉副结构，它由至少一副固定在转盘/转筒端壁上的滑槽或滑杆、安装在中心转盘上的两端设置有滑动凸轮或杆孔并与转盘/转筒端壁上的滑槽或滑杆相适配的纵式转盘/转筒联动滑杆拨叉构成，之五是转盘/转筒力矩传输滑杠结构，它由至少一副固定安装在中心转盘上的转盘/转筒力矩传输滑杠及与其滑杠相适配的转盘/转筒端壁上的滑孔及滑孔轴套构成，所述的非圆形中心短轴有两种供分别实施的结构，一种是通体均为非圆形结构轴，另一种是两节结构，其中一节是用于安装永磁耦合转盘/转筒的非圆形轴，另一节是圆形轴，所述的摆动支架安装在系统地基、系统基座或系统支架与转盘/转筒隔离轴承相适配的内套或外套之间，所述的固定式支撑架安装在系统地基、系统基座或系统支架与传动轴隔离轴承或伺服电机之间。

如上所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构为自动无级调节机构，它由无级调节结构、伺服电机及其相关联机构、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，有九种供分别实施的结构，其一是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘隔离轴承外套或内套、带凸轮槽的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与凸轮槽配合的并使其内套或外套做直线位移传动的凸轮套筒轴、驱动凸轮套筒轴做旋转运动的筒型或盘环型旋转伺服电机、伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件，其二是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘隔离轴承外套或内套、带滚动/滑动丝母筒的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与丝母筒配合的并使丝母筒做直线位移传动的滚动/滑动丝母筒螺丝、驱动丝母筒螺丝做旋转运动的筒型或盘环型旋转伺服电机、伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其三是由转盘/转筒非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联的转盘隔离轴承外套或内套、带凸轮槽的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与凸轮槽配合的并使其内套或外套做直线位移传动的凸轮套筒轴、驱动凸轮套筒轴做旋转运动的筒型或盘环型旋转伺服电机、伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其四是由转盘/转筒非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联的转盘隔离轴承外套或内套、带滚动/滑动丝母筒的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与丝母筒配合的并使丝母筒做直线位移传动的滚动/滑动丝母筒螺丝、驱动丝母筒螺丝做旋转运动的筒型或盘环型旋转伺服电机、伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其五由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘隔离轴承外套或内套、带与直线伺服电机输出筒轴联接螺孔和螺丝的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与转盘隔离轴承对应内套或外套相适配联接螺孔并与之相联接使其做直线位移传动的直线运动筒轴、驱动筒轴做直线运动的筒型或盘环型直线伺服电机、直线伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其六由转盘/转筒非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联的转盘隔离轴承外套或内套、带与直线伺服电机输出筒轴联接螺孔和螺丝的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与转盘隔离轴承对应内套或外套相适配的联接螺孔并与之相联接使其做直线位移传动的直线运动筒、驱动筒轴作直线运动的筒型或盘环型直线伺服电机、直线伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其七是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘隔离轴承外套或内套，带凸轮、齿条或丝杠螺母的转盘隔离轴承对应内套或外套，布设在传动轴一侧并与转盘隔离轴承内套或外套对应适配的设置有使凸轮直线位移传动机构、使齿条直线位移传动机构或者使丝杠螺母直线位移传动机构的直线伺服电机、旋转伺服电机或直交轴旋转伺服电机、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其八是由转盘/转筒非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联的转盘隔离轴承外套或内套，带凸轮、齿条或丝杠螺母的转盘隔离轴承对应内套或外套，布设在传动轴一侧并与转盘隔离轴承内套或外套对应适配的设置有使凸轮直线位移传动机构、使齿条直线位移传动机构或者使丝杠螺母直线位移传动机构的直线伺服电机、旋转伺服电机或直交轴式伺服电机、控制器适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其九是由所述无级调节机构分别与外部适配的并独立设置的传统型的执行机构及其相配的控制器构成，无级调节机构中的调节杆或调节手柄与适配的执行机构的输出机构相联接，所述的背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构有五种供分别实施的结构，之一是滚动/滑动丝杠副结构，它由至少一副转盘/转筒联动滚动/滑动丝杠、转盘/转筒端壁上的联动滚动/滑动螺母及相适配的中心转盘上的滚动/滑动丝杠副支撑轴承构成，之二是转盘/转筒联动圆柱形或条型齿条齿轮副结构，它由至少一副相对固定在背靠背相邻转盘/转筒端壁上的齿条、对应适配的齿条过孔及中心转盘上的齿条齿轮副传动齿轮组件构成，之三是横式转盘/转筒联动凸轮槽拨杆副结构，它由至少一副固定在两个转盘/转筒端壁上的凸轮、安装在中心转盘上的两端设置有凸轮槽的并与转盘/转筒端壁上的凸轮相适配的横式转盘/转筒联动凸轮槽拨杆构成，之四是纵式转盘/转筒联动滑杆拨叉副结构，它由至少一副固定在转盘/转筒端壁上的滑槽或滑杆、安装在中心转盘上的两端设置有滑动凸轮或杆孔并与转盘/转筒端壁上的滑槽或滑杆相适配的纵式转盘/转筒联动滑杆拨叉构成，之五是转盘/转筒力矩传输滑杠结构，它由至少一副固定安装在中心转盘上的转盘/转筒力矩传输滑杠及与其滑杠相适配的转盘/转筒端壁上的滑孔及滑孔轴套构成，所述的非圆形中心短轴有两种供分别实施的结构，一种是通体均为非圆形结构轴，另一种是两节结构，其中一节是用于安装永磁耦合转盘/转筒的非圆形轴，另一节是圆形轴，所述的摆动支架安装在系统地基、系统基座或系统支架与转盘/转筒隔离轴承相适配的内套或外套之间，所述的固定式支撑架安装在系统地基、系统基座或系统支架与传动轴隔离轴承或伺服电机之间，所述控制器为刻度盘型控制器、数显控制器或智能控制器，刻度盘型控制器由控制刻度盘、控制旋钮或按键、控制器输入输出接口、电机电源单元、电机控制单元、PLC可编程控制器接口单元及其相适配的控制电路和外围单路、电源开关、电源保险及控制器外壳组成，数显控制器由嵌入式微处理器单元、显示器单元、操作键盘单元、控制器输入输出接口、电机电源单元、控制器电源电路单元、电源开关、电源保险及控制器外壳组成，智能控制器由嵌入式微处理器、显示器单元、操作键盘单元、至少一路且至少一种传感器及其适配的输入接口、至少一路开关量输入/输出接口单元、至少一路模拟量输入/输出接口单元、至少一个或至少一种通用或非标数据通讯接口单元、电机电源单元、控制器电源电路单元、电源开关、电源保险及控制器外壳等构成，传感器有四种供配用，第一种是用于直接或间接检测永磁耦合气隙间距和耦合面积的位移传感器，第二种是用于检测主动或被动传动轴转速的传感器，第三种是用于传感永磁耦合组件温度的温度传感器，第四种是用于传感冷却水水位的液位传感器，通用或非标数据通讯接口单元有485接口、现场总线接口、互联网接口、局域网接口、无线通讯接口或专用非标接口，用于所述各种传感器获取的状态信息采集和处理、操作键盘输入命令处理、显示器输出信息处理、伺服电机电源时序和幅值处理及所述各种接口单元输入输出信息处理并完成系统数据计算、事件分析处理和数据存储的嵌入式微处理器单元分别通过相应数据总线与所述各对应单元端口相接驳，控制器电源电路为控制器中的每个电路单元提供工作电源并与相应单元的电源输入端相接驳，受控于嵌入式微处理器单元并为伺服电机提供相适配伺服驱动电源的伺服电机电源的控制线通过数据总线与嵌入式微处理器单元的相应端口相接驳。

如上所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的永磁耦合组件的非永磁体转盘的非气隙磁场耦合的一侧和/或与永磁耦合组件相联接的发热部件、发热机构或发热组件上安装、固定、制作或配装相适合的散热器、散热片、旋转热导管散热器、水冷组件或组合式综合技术散热组件，或者在发热部件或组件上制作设置、镶嵌、焊接、嵌入或置入旋转热导管的吸热段，通过旋转热导管的输送段把热量引出到装置外部适当位置设置的旋转热导管冷却段进行散热处理，旋转热导管冷却段上设置散热片、散热器或水冷组件，组合式综合技术散热组件是采用三种既风冷技术部件、旋转热导管技术组件和水冷技术系统之中至少含有其中两种技术结构的综合散热组件，在对应于散热器或散热片的散热通风通道部件上设置通风口、风孔或散热介质路径。

如上所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的一体化组装机构，是指本装置出场调试和测试之后安装的并在本装置出厂包装、运输与安装过程中安装在主动转盘及其相关联的联轴机构与被动转盘及其相关联的联轴机构之间的便于整体包装、运输和安装的一体化组装机构，它有五种供分别实施的结构，其一是设置在主动轴一侧的主动转盘/转筒端壁与被动转盘/转筒端壁组件之间的一体化组装用螺杆组件，其二是设置在主动轴一侧的主动转盘/转筒端壁与中心短轴组件或非圆形中心短轴之间的一体化组装用螺杆组件，其三是是设置在主动转盘/转筒壁或机笼壁与被动转盘/转筒壁组件与主动转盘/转筒筒壁之间的一体化组装用螺杆组件，其四是设置在被动轴一侧的被动转盘/转端壁组件与主动转盘/转筒端壁之间的一体化组装用螺杆组件，其五是设置在被动轴一侧的中心短轴组件或非圆形中心短轴与主动转盘/转筒端壁或筒壁之间的一体化组装用“螺杆联接帽”式组件，在输入联轴器及其相连接的部件与输出联轴器及其相连的部件之间用一体化组装机构组件联接固定起来，在设备安装之收尾工作过程中且设备运行调试之前再逐一替代或卸掉一体化组装机构组件。

如上所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，本装置的外部设置有防尘罩或设置具有安全防护和防止磁场泄露的机笼或机壳，它们只与本装置最外部的、主动转盘部分和被动转盘部分其中之一相联接的组件相联接，或者与适配的散热组件或散热系统融合为一体式结构，或者把机笼、机壳或防尘罩设置或融合在另外给本装置、电机或负载设置的基座或基架、支架或支座上，支架或支座为卧式结构或者立式结构。

本发明中，所采用的两种永磁耦合组件的具体结构及其布设方案在上述公开资料中（中国专利200910148102.7及美国专利NO.5477094）已有详细阐述，本案中就不再做详细说明，本案主要是构建两种永磁耦合组件相互融合或集成的技术方案、永磁耦合气隙磁场的气隙间距和耦合面积调节机构的技术方案、自动调节控制和智能控制技术方案、系统散热技术方案以及便于本发明装置进行整体包装、运输和安装的一体化组装机构的技术方案，并对一些典型的、有代表性的或能说明方案设计思想的具体技术方案进行了具体实施例说明。

为实现本发明的目的，依据本发明的技术方案，在保持永磁耦合及调速技术所具有的前述十多项优点的前提下，克服和解决目前公知技术中存在的不足、缺陷和问题，设计一种可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，它必将为永磁耦合及调速装置的系列产品带来巨大的、飞跃式的技术进步。

附图说明

图 1为实施例1在安装有一体化组装机构时的工作原理及结构剖切示意图；

图 2为实施例1在去掉一体化组装机构并处于堵转卸载状态下的工作原理及结构剖切示意图；

图 3为实施例1的非圆形中心短轴右视图；

图 4为实施例2在软启动状态下的工作原理及结构剖切示意图；

图 5为实施例2在被动轴堵转卸载状态下的工作原理及结构剖切示意图；

图 6为实施例3在安装有一体化组装机构并处于最小气隙间距和最大耦合面积时的工作原理及结构剖切示意图；

图 7为实施例3在卸换掉一体化组装机构并处于最大气隙间距和最小耦合面积时的工作原理及结构剖切示意图；

图 8为实施例4在安装有一体化组装机构时的工作原理及结构剖切示意图；

图 9为实施例4的非圆形中心短轴右视图；

图10为实施例5在安装有一体化组装机构并处于最小气隙间距和最大耦合面积时的工作原理及结构剖切示意图；

图11为实施例5在卸换掉一体化组装机构后、在图10所示状态基础上转盘旋转90度并处于最大气隙间距和最小耦合面积时的工作原理及结构剖切示意图；

图12为实施例6的工作原理及结构剖切示意图；

图13为实施例6的中心短轴右视图；

图14为实施例7的工作原理及结构剖切示意图；

图15为实施例7的智能控制器原理及组成框图；

图16为实施例8的工作原理及结构剖切示意图；

图17为实施例8的非圆形中心短轴右视图；

图18为实施例9的工作原理及结构剖切示意图；

图19为实施例9的非圆形中心短轴右视图；

图20为实施例10的工作原理及结构剖切示意图；

图21为图20中的横式转盘联动凸轮槽拨杆副的俯视结构示意图；

图22为实施例11的工作原理及结构剖切示意图；

图23为实施例12的工作原理及结构剖切示意图；

图24为实施例12的非圆形中心短轴右视图；

图25为实施例13的工作原理及结构剖切示意图；

图26为实施例13的非圆形中心短轴右视图。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2和图3所示，它是由两个内转筒（50、51）和一个外转筒（70）构成的转筒型结构的永磁耦合联轴器。外转筒的端壁（80、81）上分别设有轴向磁场金属导体盘（1、2）、内转筒的端壁（60、61）上分别设有轴向磁场永磁体盘（35、36），它们分别对应耦合构成两个轴向磁场金属导体永磁耦合组件（401、402），外转筒壁（72）的内圆周面（77）设有径向磁场金属导体盘（320、321）、内转筒壁（52、53）的外圆周面（54、55）设有对应的径向磁场永磁体盘（355、356），并分别对应耦合构成两个径向磁场金属导体永磁耦合组件（441、442）；气隙间距和耦合面积调节机构为离心式调节机构，它由四方形中心短轴（125）、设置在内转筒的端壁（60、61）上的四方形轴孔及其轴套（135、136）、设置在外转筒壁（72）的内圆周面（77）上的弹簧离心销（172、173），设置在四方形中心短轴（125）上的转盘限位销（180、181、182）组成，在轴向磁场金属导体盘（1、2）的外侧分别设置转盘散热器（260、261），在外转筒端壁（82、70）上设有散热风孔（264）；外转筒筒壁（72）与机笼壁（280）合二为一，外转筒端壁（82、70）与机笼端壁（284）合二为一；在内转筒端壁（60、61）之间以轴对称地安装复合缓冲延迟弹簧（300、301）；一体化组装机构由轴向永磁耦合组件的转盘之间设置的一体化组装螺孔及螺栓（315、 317）组成，在系统出厂调试之后包装之前安装上，在设备安装过程的最后阶段再逐一卸掉即完成了一体化组装机构的使命，它不影响系统结构和系统功能，图2所示给出了卸掉一体化组装机构后、工作在被动轴堵转时刻卸载状态下的工作原理及结构剖切示意图；主动永磁耦合转盘联轴机构由外转筒筒壁（72）或机笼壁（280）、外转筒端壁（82、70）或机笼端壁（284）构成，外转筒端壁（82、70或284）与主动轴联轴节（310）相联接；被动永磁耦合转盘联轴机构由内转筒端壁（60、61）、端壁（60、61）上的四方形轴轴孔及其轴套（135、136）、四方形中心短轴（125）及其上的转盘限位销（180、181、182）组成，四方形中心短轴（125）的外端与适配的被动轴联轴节（311）相联接。

本实例的工作原理：在主动轴启动并带动外转筒（70）过程中，永磁耦合组件的转盘之间产生扭矩，主动转盘带动被动转盘旋转，被动转盘带动四方形中心短轴（125）旋转；与此同时，弹簧离心销（172、173）因转速从0开始升速，离心销处于弹出状态，此时由于永磁耦合组件中的转盘之间的转速差较大，转盘之间会产生排斥力，既两个内转筒（50、51）在各自轴向永磁耦合组件（401、402）中的转盘间排斥力的作用下，推动内转筒端壁（60、61）促使轴向气隙间距增大，但又被弹簧离心销（172、173）限位，形成气隙间距受限制或自动分级限位的脱开，随着启动过程的延续，永磁耦合组件中的转盘之间的转速差逐渐缩小，排斥力变成吸引力，两个内转筒（50、51）在各自轴向永磁耦合组件（401、402）中的转盘间吸引力的作用下，拉动内转筒端壁（60、61）促使轴向气隙间距变小，并受到限位销（180、182）的限位或设定气隙间距和耦合面积一直以设定的转速运行下去，此时弹簧离心销（172、173）因转速大而使离心销处于非限位状态，同时在内转筒端壁（60、61）之间安装用压簧和拉簧制作而成的复合缓冲延迟弹簧（300、301）还可延缓气隙间距和耦合面积的调节速度，达到缓慢软启动的目的；图2所示，当被动轴出现堵转时，轴向永磁耦合组件中的转盘之间的转速差迅速变得最大，轴向永磁耦合组件（401、402）中的转盘间吸引力迅速变成排斥力，推动内转筒端壁（60、61）在四方形中心短轴（125）滑动，促使轴向气隙间距和耦合面积迅速而且不受弹簧离心销（172、173）的限制达到最大，起到迅速或紧急卸载的目的；当随后堵转现象消失时，由于主动轴向磁场金属导体盘（1、2）一直保持匀速在转动，排斥力会逐渐变成吸引力，系统会自动进行一个软启动过程，从而达到容许堵转或容忍脉冲负载的目的；另外，在启动和堵转过程中，径向永磁耦合组件（441、442）产生的径向排斥力或径向吸引力以及磁扭矩力，因与作用于内转筒端壁（60、61）的轴向推力和拉力垂直并且它们本身以轴心相向或相反对称作用，而不会影响气隙调节过程。自然风冷转盘散热器（260、261）是为轴向磁场金属导体盘（1、2）进行散热处理而设置，以保证系统能正常工作；需要指出的是，本实施例也包括把实施例中的主动轴与被动轴进行倒置或互换地反向使用，倒置或互换后的本发装置可正常工作。

特别指出：本发明中的非圆形中心短轴可以是四方形、五边形、六边形、花形轴或花键轴（花键轴也是对非圆形传动轴的传统称谓），凡是能滑动且传输扭矩的、轴对称的、有边棱的几何形状的轴均可用作非圆形中心短轴，本案中只选用最简单的四方形中心短轴只是作示例说明而已。

实施例2

如图4和图5所示，它是由两个内转筒（550、551）和一个外转筒（570）构成的转筒型结构的永磁耦合联轴器。外转筒的端壁（580、581）上分别设有轴向磁场金属导体盘（510、511）、内转筒的端壁（560、561）上分别设有轴向磁场永磁体盘（535、536），它们分别对应耦合构成两个轴向磁场金属导体永磁耦合组件，外转筒壁（572）的内圆周面（577）设有径向磁场金属导体盘（850、851）、内转筒壁（552、553）的外圆周面（554、555）径向磁场永磁体盘（855、856），并分别对应耦合构成径向磁场金属导体永磁耦合组件；气隙间距和耦合面积调节机构为离心式调节机构，它由转盘力矩传输滑杠（666，667），内转筒的端壁（560、561）上的滑杠孔及其轴套（563、564）、设在中心转盘（590）上的两副弹簧离心销（672、673）和设在被动永磁耦合转盘与中心转盘相对应位置的两副门闩式弹簧离心锁机构（674、675）以及设置在转筒力矩传输滑杠（666，667）端部的限位螺母（685、686）组成；主动永磁耦合转盘联轴机构由外转筒筒壁（572）和外转筒端壁（570）构成，外转筒端壁（570）与主动轴联轴节（810）相联接；被动永磁耦合转盘联轴机构由内转筒端壁（560、561）、端壁（560、561）上的滑杠孔及其轴套（563、564）、转盘力矩传输滑杠（666，667）、中心转盘（590）、中心转盘联轴器（593）及中心短轴（620）构成，中心短轴（620）的外端与适配的被动轴联轴节（811）相联接；在轴向磁场金属导体盘（510、511）的外侧分别设置转盘散热器（760、761）和散热风孔（763、764），转盘散热器也可以是冲压成型的、与转盘/转筒端壁成一体的凸起筋、凸起条或风叶；为了简化示意图，图中未给出设置在主动轴联轴节（810）和外转筒端壁（570）与内转筒的端壁（561）之间的一体化组装机构，它由适配的螺孔及长螺栓组成，在系统出厂调试之后包装之前安装上，在设备安装过程的最后阶段再逐一用适配的短螺丝替换掉即完成了一体化组装机构的使命，它不影响系统结构和系统功能；当然，在内转筒端壁（560、561）之间也可安装用压簧和拉簧制作而成的复合缓冲延迟弹簧以延缓气隙间距和耦合面积的调节速度，达到缓慢软启动的目的。

本实例的工作原理：本实施例给出了另一种弹簧离心销（672、673）和一种门闩式弹簧离心锁机构（674、675）两种实现气隙间距和耦合面积调节的离心式调节机构，在产品设计中只选用一种结构即可，这里主要是想说明技术方案的多样性，它们均是利用启动状态下或堵转状态下，不同的离心力的作用，使它们自动具有两个气隙间距和耦合面积限位位置，其工作原理与实施例1类同。另外还有两点与实施例1不同之处：其一是采用了“转盘力矩传输滑杠---中心转盘---中心短轴”结构的被动永磁耦合转盘联轴机构；其二是设置一体化组装机构的部件和位置不同。

实施例3

如图6和图7所示，它由轴向磁场金属导体盘（1001、1002）与轴向磁场永磁体盘（1035、1036）分别相耦合构成轴向磁场金属导体永磁耦合组件（1001和1035、1002和1036）以背靠背布设的转盘型结构的永磁耦合联轴器，另外，还有外转筒壁（1072）的内圆周面设有径向磁场金属导体盘（1350、1351）、内转筒壁（1052、1051）的外圆周面设有径向磁场永磁体盘（1355、1356），并分别对应耦合构成径向磁场金属导体永磁耦合组件；主动永磁耦合转盘联轴机构由机笼壁（1280）和机笼端壁（1284）构成，机笼端壁（1284）与主动轴联轴节（1310）相联接；被动永磁耦合转盘联轴机构由转盘端壁（1060、1061）、转盘端壁上的滚动丝杠副螺母（1154、1155）、滚动丝杠副丝杠（1152、1153）、图中未示出的转盘端壁（1060、1061）上的滑杠孔及其轴套和转盘力矩传输滑杠、中心转盘（1090）、中心转盘联轴器（1093）及中心短轴（1120）构成，中心短轴（1120）的外端与适配的被动轴联轴节（1311）相联接；气隙间距和耦合面积调节机构为无级调节机构，它由背靠背相邻永磁耦合转盘的联动机构、中心短轴（1120）、转盘隔离轴承（1201）、与相适配转盘端壁（1060）相联的转盘隔离轴承外套（1202）、带凸轮槽（1204）的转盘隔离轴承内套（1203）、带有与凸轮槽（1204）配合的并使其内套（1203）做直线位移传动的凸轮（1206）和绕轴转动调节杆（1207）的凸轮套筒（1205）、凸轮套筒（1205）的轴隔离轴承（1208）及安装在转盘隔离轴承内套（1203）与地基之间的摆动支架（1477）组件构成，其中的背靠背相邻永磁耦合转盘的联动机构是滚动丝杠副结构，它由轴对称的两副转盘联动滚动丝杠副丝杠（1152、1153）、转盘端壁上的滚动丝杠副螺母（1154、1155）及相适配的中心转盘（1090）上的滚动丝杠副支撑轴承（1101）构成；一体化组装机构由设置在主动联轴节（1310）与中心转盘（1090）之间对应适配的螺孔及长螺栓（1316、1315）组成，在系统出厂调试之后包装之前安装上，在设备安装过程的最后阶段再逐一用适配的短螺丝替换掉长螺栓（1315）即完成了一体化组装机构的使命，它不影响系统结构和系统功能；设有转盘散热器（1260、1261）及散热风孔（1263、1264）。

本实例的工作原理与实施例1和2的工作原理不同之处在于，气隙间距和耦合面积调节机构采用无级调节机构取代了实施例1和2中的离心式调节机构所发生的工作原理变化。当转动调节杆（1207）时，带动凸轮套筒（1205）转动，凸轮套筒（1205）上的凸轮（1206）与转盘隔离轴承内套（1203）上的凸轮槽（1204）配合并使转盘隔离轴承内套（1203）做直线位移传动，转盘隔离轴承内套（1203）带动转盘隔离轴承（1201）、转盘隔离轴承外套（1202）及转盘端壁（1060）做直线位移传动，转盘端壁（1060）上的滚动丝杠副螺母（1154）带动滚动丝杠副丝杠（1152）转动，由于每副滚动丝杠副上的两段丝杠（1152、1153）呈反向螺纹设计，滚动丝杠副丝杠（1152、1153）在中心转盘（1090）上的滚动丝杠副支撑轴承（1101）的支撑下，滚动丝杠副丝杠（1153）带动转盘端壁（1061）上的滚动丝杠副螺母（1155）及其转盘端壁（1061）做相向或相反方向的直线位移运动，使背靠背设置的永磁耦合组件中的气隙磁场间距同时得到相同的调节，从而达到无级调节磁扭矩和负载转速的目的。摆动支架（1477）一方面对气隙调节机构起到定位防止转动并跟随转盘隔离轴承内套（1203）做直线位移摆动，另一方面对被动转盘系统起到支撑作用。

特别指出，本发明中类似于转盘隔离轴承内套（1203）上的凸轮槽（1204）与凸轮套筒（1205）上的凸轮（1206）配合均呈对应适配设置，并且在转盘隔离轴承内套（1203）和凸轮套筒（1205）上可轴心对称地设置多副“凸轮槽---凸轮”传动机构，以便可靠、顺畅工作。

实施例4

如图8和图9所示， 它是由一个内转筒（1550）和一个外转筒（1570）相互嵌套构成的筒型结构的永磁耦合联轴器。轴向磁场金属导体永磁耦合组件由外转筒的端壁（1580）上的轴向磁场金属导体盘（1510）和内转筒端壁（1561）上的轴向磁场永磁体盘（1535）构成；两组径向磁场金属导体永磁耦合组件由外转筒壁（1572）的内圆周面（1577）上的径向磁场金属导体盘（1820、1821）和内转筒壁（1552）的外圆周面（1554）上的对应径向磁场永磁体盘（1855、1856）耦合构成；主动永磁耦合转盘联轴机构由外转筒壁（1572）和外转筒的端壁（1580）构成，外转筒的端壁（1580）与主动轴联轴节（1810）相联接；被动永磁耦合转盘联轴机构由内转筒端壁（1560、1561）、内转筒端壁（1560、1561）上的非圆形轴孔和轴套（1635、1636）、四方形中心短轴（1625）构成，四方形中心短轴（1625）的外端与被动轴联轴节（1811）相联接；气隙间距和耦合面积调节机构为无级调节机构，它由内转筒端壁（1560、1561）、内转筒端壁（1560、1561）上的四方形轴孔和轴套（1635、1636）、安装在四方形中心短轴（1625）适当位置的限位销（1682）、四方形中心短轴（1625）的四方形段（1627）和圆形段（1626）、转盘隔离轴承（1701）、与转盘端壁（1560）相联的转盘隔离轴承外套（1702）、带凸轮槽（1704）的并安装在圆形段（1626）上的转盘隔离轴承内套（1703）、带有与凸轮槽（1704）配合的并使其内套（1703）做直线位移传动的凸轮（1706）和绕轴转动调节杆（1707）的凸轮套筒（1705）、凸轮套筒（1705）的轴隔离轴承（1708）及安装在转盘隔离轴承内套（1703）与地基之间的图中未示出的摆动支架组件构成；一体化组装机构由设置在主动联轴节（1810）与内转筒端壁（1561）之间对应适配的螺孔及长螺栓（1816、1815）组成，在系统出厂调试之后包装之前安装上，在设备安装过程的最后阶段再逐一用适配的短螺丝替换掉长螺栓（1815）即完成了一体化组装机构的使命，它不影响系统结构和系统功能；在外转筒壁（1572）和外转筒的端壁（1580）上及其外表面上设有散热风孔（1763、1764）转筒散热器（1770）。

本实例的工作原理与实施3相比较不同之处在于，其一是采用了转筒型结构，使系统结构更简单；其二是无级调节机构采用非圆形中心短轴结构，也使气隙间距和耦合面积调节机构的结构更简单、可靠。当转动调节杆（1707）时，带动凸轮套筒（1705）在四方形中心短轴（1625）的圆形段（1626）上转动，凸轮套筒（1705）上的凸轮（1706）与安装在圆形段（1626）上的转盘隔离轴承内套（1703）上的凸轮槽（1704）配合并使转盘隔离轴承内套（1703）在圆形段（1626）上做直线位移传动，转盘隔离轴承内套（1703）带动转盘隔离轴承（1701）、转盘隔离轴承外套（1702）做相应的直线位移传动，并带动转筒端壁（1560、1561）和内转筒（1550）在四方形中心短轴（1625）的四方形段（1627）上做相应的直线位移滑动，永磁耦合组件中的气隙磁场间距和耦合面积同时得到相应的调节，从而达到无级调节磁扭矩和负载转速的目的；限位销（1682）可用来设定和限制最小气息间距和最大耦合面积的作用。同时转筒端壁（1560、1561）与四方形中心短轴（1625）的四方形段（1627）之间还具有扭矩传输功能，实现内转筒（1550）带动四方形中心短轴（1625）转动的目的。

实施例5

如图10和图11所示，大体上与实施例3相同，参见实施例3，二者不同之处在于气隙间距和耦合面积调节机构中的转盘隔离轴承内套及使其做直线位移传动的机构有所不同，本实施例的气隙间距和耦合面积调节机构为自动无级调节机构，它的转盘隔离轴承内套设计为带安装螺孔和螺丝（2214）的隔离轴承内套（2213），使隔离轴承内套（2213）做直线位移传动的机构设计成由套装在中心短轴（2120）上的盘型直线伺服电机（2215）及其筒形输出轴（2216）、筒形输出轴（2216）的内轴套（2219）、筒形输出轴（2216）内轴套（2219）的隔离轴承（2217、2218）以及直线伺服电机（2215）控制器（2480）构成，隔离轴承内套（2213）通过安装螺孔和螺丝（2214）与盘型直线伺服电机（2215）的筒形输出轴（2216）相联接；在直线伺服电机（2215）与本装置的地基之间设置有固定式支撑架（2478），能把气隙间距和耦合面积调节机构，整体支撑着而且不影响永磁耦合组件、气隙间距和耦合面积调节机构和中心短轴或非圆形中心短轴正常工作，固定式支撑架（2478）还对被动转盘系统机构起到支撑和固定的作用；支撑架（2478）上设置有控制器（2480），控制器（2480）由控制刻度盘（2481）、控制旋钮（2482）、控制器输入输出接口（2483）构成，控制器内部还包含电机电源单元、电机控制单元或PLC可编程控制器及其相适配的外围器件和组件等；本实施例是一种全自动刻度盘式永磁耦合调速装置，控制器（2480）在设定操作下为直线伺服电机（2215）提供电源和控制信号，直线伺服电机（2215）驱动输出筒形轴（2216）做直线位移传动，带动隔离轴承内套（2213）做直线位移传动，从而达到无级调节磁扭矩和负载转速的目的；固定式支撑架（2478）还对被动转盘系统机构起到支撑和固定的作用。图11中还给出了转盘力矩传输滑杠（2166和2167）及其对应转盘上的过孔（2165），安装到转盘（2060、2061）上、滑杠轴孔及其轴套（2169、2168）设置到中心转盘（2090）上的一种设计方案，而且它的长短可根据需求进行设计。

实施例6

如图12和图13所示，大体上与实施例3相同，参见实施例3，二者不同之处在于气隙间距和耦合面积调节机构中的转盘隔离轴承内套及使其做直线位移传动的机构有所不同，本实施例的气隙间距和耦合面积调节机构为自动无级调节机构，它的转盘隔离轴承内套设计为带内滚动丝筒（2724）的隔离轴承内套（2713），使隔离轴承内套（2713）做直线位移传动的机构设计成由套装在中心短轴（2620）上的盘型旋转伺服电机（2725）及其输出筒形转轴（2726）、输出筒形转轴（2726）的外端部设置有与隔离轴承内套（2713）上的内滚动丝筒（2724）相适配的外滚珠丝筒（2729）、筒形输出轴（2726）的隔离轴承（2727）以及旋转伺服电机（2725）控制器（2980）构成，隔离轴承内套（2713）通过其上的内滚动丝筒（2724）与盘型旋转伺服电机（2725）的筒形输出转轴（2726）上的外滚珠丝筒（2729）相啮合联接；在旋转伺服电机（2725）与本装置的地基之间设置有固定式支撑架（2978），支撑架（2978）上设置有旋转伺服电机（2725）控制器（2980），控制器（2980）由数字显示单元（2984）、键盘单元（2985）、控制器输入输出接口（2983）、控制器外壳等组成，控制器（2980）内部还包含电机电源单元、电机控制单元或嵌入式单片机系统单元等；本实施例是一种全自动数字式永磁耦合调速装置，控制器（2980）在设定操作下为旋转伺服电机（2725）提供电源和控制信号，旋转伺服电机（2725）驱动输出筒形转轴（2726）做旋转传动，通过滚动丝筒副（2729、2724）带动隔离轴承内套（2713）做直线位移传动，从而达到无级调节磁扭矩和负载转速的目的；固定式支撑架（2978）还对被动转盘系统机构起到支撑和固定的作用。

实施例7

如图14和图15所示，基本上与实施例5相同，二者不同之处在于气隙间距和耦合面积调节机构中的背靠背相邻永磁耦合转盘的联动机构的不同，本实施例中采用的是转盘联动圆柱形齿条齿轮副结构，它由两副相对固定在背靠背相邻转盘端壁（3060、3061）上的齿条（3153和3154、3155和3156）、对应适配的齿条过孔（3157、3158）及中心转盘（3090）上的齿条齿轮副传动齿轮（3115、3116）组件构成，当转盘隔离轴承外套（3212）及转盘端壁（3060）在直线伺服电机（3215）驱动下做直线位移传动时，带动转盘端壁（3060）上的齿条（3153、3155）也做相应的直线位移传动，齿条（3153、3155）分别带动传动齿轮（3115、3116）转动，传动齿轮（3115、3116）再分别带动转盘端壁（3061）上的齿条（3154、3156）及其转盘端壁（3061）做相向或相反方向的直线位移运动，使背靠背设置的永磁耦合组件中的气隙磁场间距同时得到相同的调节，从而达到无级调节磁扭矩和负载轴或负载转速的目的。本实施例的其它机械系统的工作原理和结构阐述参见实施例5，只不过相对应的部件标号增加1000即可。

另外，本实施例是一种全自动智能型永磁调速装置。在直线伺服电机（3215）与本装置的地基之间设置有固定式支撑架（3478），支撑架（3478）上设置有智能控制器（3480），从外部看智能控制器（3480），它由图文显示器单元（3484）、键盘单元（3485）、输入输出接口组件（3492）、传感器及控制接线端子（3494）等构成，如图15所示为智能控制器（3480）的电路构成及工作原理框图，它由嵌入式微处理器单元、图文显示器单元、键盘单元、位移传感器及其接口单元、主动轴转速传感器及其接口单元、被动轴转速传感器及其接口单元、用于监测发热转盘或部件温度的温度传感器及其接口单元、冷却液位传感器接口单元、多路开关量输入输出接口单元、多路模拟量输入输出接口单元、通用或非标数据通讯接口组件、传感器及控制接线端子单元、电机电源单元、控制器电源电路及控制器外壳等构成，控制器电源电路为控制器中的每个电路单元提供工作电源，电机电源单元为适配的伺服电机提供驱动电源和控制信号；嵌入式微处理器通过对上述直接的或间接的系统工作状态传感信号和数据的采集、计算和分析，结合存储的系统参数和历史数据、实时操作命令和接口通讯数据，使智能控制器具有系统自检、工作状态自学习和自适应、工作状态实时监控、事件获取及应急处理、故障报警及人性化的人机操作界面等功能，控制和驱动适配的伺服电机智能化工作，使永磁调速装置成为先进的、鲁棒化的、智能化的传动轴耦合驱动和调速系统。

实施例8

如图16和图17所示，由以“轴向磁场金属导体盘---轴向磁场永磁体盘”依次顺序布设三组轴向磁场金属导体永磁耦合组件（3501和3535、3502和3536、3503和3537）和三组径向磁场金属导体永磁耦合组件构成的转筒型结构的永磁耦合联轴器。主动永磁耦合转盘联轴机构由外转筒壁（3572），外转筒端壁（3570）构成，外转筒端壁（3570）与主动轴联轴节（3810）相联接；被动永磁耦合转盘联轴机构由转盘端壁（3560、3561、3562）、转盘端壁上的四方轴轴孔（3630、3631、3632）及其一体化转盘四方轴轴套（3638）及四方形中心短轴（3625）构成，四方形中心短轴（3625）的外端与适配的被动轴联轴节（3811）相联接；气隙间距和耦合面积调节机构为自动无级调节机构，它由四方中心短轴（3625）、转盘隔离轴承（3711）、与转盘四方轴轴套（3638、3712）做成一体化的并套装在四方中心短轴（3625）四方形段（3627）上、带电机轴联接安装孔（3714）的隔离轴承内套（3713）、设置在四方中心短轴（3625）上方一侧的直线伺服电机（3715）及智能控制器（3980）构成，直线伺服电机（3715）的输出拉杆轴（3716）与隔离轴承内套（3713）相联接，直线伺服电机（3715）安装在固定支撑架（3978）上，隔离轴承外套（3712）与地基之间设置左右摆动式支撑架/杆（3977），直线伺服电机（3715）和固定式支撑架（3978）与中心短轴圆形段（3626）之间由隔离轴承（3717）进行隔离，固定支撑架（3978）的中部适当位置设置有智能控制器（3980），智能控制器（3980）的原理及组成同实施例7中的一样；在最左边的外转筒的端壁（3503）上设置风叶散热器（3760），在外转筒端壁（3501、3502）背侧设置转筒组合式综合技术散热组件（3775、3776），它由旋转热导管（3777、3778）和相适配的散热片构成，每一根旋转热导管的吸热段分别镶嵌在发热的外转筒端壁（3501、3502）上，通过输送段把热量引导转子筒外侧，在旋转热导管的冷却段设置散热片，可大大提高散热效率，同时可把不方便安装散热组件的热量引到适合散热的地方进行散热处理；图16是本实施例拆卸掉一体化组装机构的剖切示意图。气隙间距和耦合面积调节机构的工作原理：控制器控制并驱动直线伺服电机（3715）工作，伺服电机的输出轴（3716）做左右直线运动，输出轴（3716）带动隔离轴承内套（3713）在中心短轴圆形段（3626）上左右滑动，同时带动转盘隔离轴承（3711）和一体化的隔离轴承外套（3712）在四方中心短轴（3625）四方形段（3627）上左右滑动，隔离轴承外套（3712）带动永磁体转盘（3535、3536、3537）做相应的左右位移、永磁耦合组件中的气隙磁场间距得到相应的调节，从而达到无级调节磁扭矩和负载轴或负载转速的目的；在工作过程中永磁体转盘（3535、3536、3537）通过一体化的隔离轴承外套（3712）与四方中心短轴（3625）的四方形段（3627）适配完成磁扭矩传输功能。

实施例9

如图18和图19所示，它是由一个内转筒（4050）和一个外转筒（4070）相互嵌套构成的筒型结构的永磁耦合联轴器。设置有一组由轴向磁场金属导体盘（4020）与轴向磁场永磁体盘（4035）相耦合构成轴向磁场金属导体永磁耦合组件，还设有由径向磁场金属导体盘（4340、4341、4342、4343）分别与径向磁场永磁体盘（4355、4356）内外侧相耦合构成的四组径向磁场金属导体永磁耦合组件；由于三个内转筒端壁（4060、4061、4062）之间是一体的刚性连接，它们左面两个非圆形轴轴孔轴套（4131、4132）可以不与内转筒端壁（4060）的非圆形轴轴孔轴套（4130）和隔离轴承内套（4212）做成一体的，即可推拉一个内转筒端壁（4060）达到同时推拉三个内转筒端壁及内转筒位移的目的；在内转筒的端壁（4061、4062）上设置风叶散热器（4270、4271、4272）及散热风孔（4273），在内转筒壁（4054）中及内转筒端壁（4060）外侧适配地嵌入和设置转筒组合式综合技术散热组件（4276、4275），它由旋转热导管（4276）和相适配的散热片（4275）构成，每一根旋转热导管的吸热段分别嵌入发热的内转筒壁（4054）中，通过输送段把热量引导内转筒外侧，在旋转热导管的冷却段设置散热片（4275）；气隙磁场的气隙间距和耦合面积调节机构的工作原理：控制器控制并驱动旋转伺服电机（4215）工作，伺服电机的滚动/滑动丝杠输出轴（4216）做正反旋转运动，滚动/丝杠输出轴（4216）与隔离轴承外套（4213）上设置的滚动/滑动丝杠螺母适配传动，带动隔离轴承外套（4213）左右滑动，同时带动转盘隔离轴承（4211）和隔离轴承内套（4212）在四方中心短轴（4125）四方形段（4127）上左右滑动，隔离轴承内套（4212）带动内转筒（4050）做相应的左右位移、永磁耦合组件中的气隙磁场间距和耦合面积得到相应的调节，从而达到无级调节磁扭矩和负载轴或负载转速的目的；在工作过程中内转筒通过非圆形轴轴孔轴套（4131、4132）和隔离轴承内套（4212）与四方中心短轴（4125）的四方形段（4127）适配完成磁扭矩传输功能。

实施例10

如图20和图21所示，本实施例与实施例2具有同样的永磁耦合组件构成及结构，不同之处在于气隙间距和耦合面积调节机构方面，它为自动无级调节机构，其构成及其工作机理是：两套能使背靠背转盘相向或相反方向联动的横式转盘联动凸轮槽拨杆副（4662、4618、4664、4665、4565、4566及4663、4619）、转盘力矩传输滑杠（4666，4667），内转筒的端壁（4560、4561）上的滑杠孔轴套（4595、4596）、中心短轴（4620）、转盘隔离轴承（4711）、与端壁（4560）相联接的隔离轴承外套、带凸轮槽（4714）的隔离轴承内套（4713）、带有与凸轮槽（4714）配合的并使其内套（4713）做直线位移传动的凸轮（4716）和传动齿轮（4720）的凸轮套筒（4721）、凸轮套筒（4721）的隔离轴承（4717）、设置在中心短轴（4620）上方一侧的旋转伺服电机（4715）、伺服电机（4715）的输出轴上设置与凸轮套筒（4721）上的传动齿轮（4720）相适配啮合传动的齿轮（4719）、伺服电机（4715）安装在固定支撑架（4978）上，伺服电机（4715）和固定式支撑架（4978）与中心短轴（4620）之间由隔离轴承（4718）进行隔离，伺服电机的输出轴齿轮（4719）做正反旋转运动，带动凸轮套筒（4721）上的传动齿轮（4720）并使凸轮套筒（4721）和凸轮（4716）做反正旋转运动，凸轮（4716）带动设有凸轮槽（4714）的隔离轴承内套（4713）、转盘隔离轴承（4711）及与之相联的转盘（4560）做左右直线位移运动，转盘（4560）通过横式转盘联动凸轮槽拨杆副使对应适配的相邻背靠背设置的转盘（4561）同时做相向或相反方向联动，使永磁耦合组件中的气隙磁场间距和耦合面积得到相应的调节，从而达到无级调节磁扭矩和负载轴或负载转速的目的。

实施例11

如图22所示，本实施例与实施例10基本相同，不同之处在于气隙间距和耦合面积调节机构中由两套能使背靠背转盘相向或相反方向联动的纵式转盘联动滑杆拨叉副（5065、5066、5118、5067、5068）代替了横式转盘联动凸轮槽拨杆副，工作机理参见上述各个实施例及实施例10。

实施例12

如图23和图24所示，本实施例中的永磁组件布设和组成结构与实施例9基本相同，不同之处在于本实施例的内转筒（6050）的端壁与外转筒筒壁（6072）的端部（6086）之间、内转筒（6050）的筒壁（6053）的端部与外转筒端壁（6080）的外缘（6088）之间各增设了一组轴向磁场金属导体永磁耦合组件（6011和6036、6010和6035），用交直轴电机（6215）---齿轮（6220）齿条（6219）传动调节组件取代了实施例9中的平行轴电机（4215）---滚动/滑动丝杠副（4216、4219）传动调节组件，本实施例去掉了散热机构。工作机理参考上述各实施例。

实施例13

如图25和图26所示，本实施例中的永磁组件布设和组成结构与实施例8基本相同，不同之处在于本实施例的采用实施例5中介绍的盘型直线伺服电机结构的调节组件，即用盘型直线伺服电机（7215）、筒形输出轴（7216）内轴套（7219）的隔离轴承（7217、7218）以及直线伺服电机（7215）控制器（7480）取代了实施例8中的直线伺服电机（3715）及输出拉杆轴（3716）组件，筒形输出轴（7216）与隔离轴承内套（7213）相联接；另一个不同点是，本实施例的图25所示，在主动转盘系的筒壁（7282）与被动转盘系的隔离轴承外套（7212）之间设置了一体化组装机构（7312、7313、7314），设备安装完成过程中卸掉一体化组装机构（7312、7313、7314）即可。工作机理参考上述各实施例。

上述实施例1至13仅仅给出了本发明技术方案的几个特例结构的具体实施例，试图说明本发明可以排列组合出很多种不同结构的方案，还可构建出很多个具体的、简单的或复杂的产品技术方案进行实施，比如：在实际的设计中为了秉承轴对称原则，在实施中只会设置一种对称结构转盘力矩传输滑杠结构，而不会是像实施例5中给出的有长有短的不对称的转盘力矩传输滑杠结构设计，实施例图示是为了减少方案阐述篇幅又能说明设计思想而为之；又如，加上各种适配外壳、防尘罩或支架做成水平或立式安装方式的应用实施例；加上散热组件，甚至再增加上水冷系统等应用实施例可依据本发明技术方案给出很多实施例；再如，采用各种各类不同的系统状态传感器，也可衍生出很多实施例，而且单说位移传感器就有很多种，也可采用内置有光栅位移传感器或位移编码器的伺服电机等等。另外，为了说明或指出某一结构或部件的设计方案的多样性及阐述的方便，本《说明书》和本案的《权利要求书》案中多处使用了标点符号“/”，它代表“或者”的意思。

本发明并不局限于所给出的实施例，但它们可起到举一反三、抛砖引玉的目的，可为具体的更多的产品系列型号的设计提供技术方案，只要其它的任何未背离本发明技术方案的实质所作的改变、修饰、替代、组合及简化，都应受到本发明专利的权利约束和保护之内。

Claims (10)

1. 一种可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，它为转筒型或转盘转筒复合型结构，由至少一组轴向磁场永磁耦合组件或/和径向磁场永磁耦合组件、至少一副与永磁耦合组件中的主动转盘相适配的主动永磁耦合转盘联轴机构和对应的主动轴联轴节、至少一副与永磁耦合组件中的被动永磁耦合转盘相适配的被动永磁耦合转盘联轴机构和对应的被动轴联轴节、一副永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构以及一副使系统成一体化整体结构以便包装运输和安装用的一体化组装机构组成，轴向磁场永磁耦合组件为轴向磁场金属导体永磁耦合组件，径向磁场永磁耦合组件为径向磁场金属导体永磁耦合组件，永磁耦合组件中的主动转盘通过相适配的主动永磁耦合转盘联轴机构与对应的主动轴联轴节相联接，永磁耦合组件中的被动永磁耦合转盘通过相适配的被动转盘联轴机构与对应的被动轴联轴节相联接，在主动转盘及其相关联的联轴机构上或者在被动转盘及其相关联的联轴机构上设置适配的永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构，设备出厂包装、运输与安装过程中在主动转盘及其相关联的联轴机构与被动转盘及其相关联的联轴机构之间设置一体化组装机构。
2. 如权利要求1所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的轴向磁场永磁耦合组件中的两个相互适配的气隙磁场耦合盘呈圆盘或圆环盘平面对立状结构，其中的轴向磁场永磁体盘由圆盘或圆环盘状的永磁体安装盘和相适配的至少一个永磁体或永磁体组构成，一个永磁体组中的相邻永磁体在其圆盘或圆环盘状的安装盘的圆环周上呈轴向N、S极性交错地布设，轴向磁场永磁体盘与适配的轴向磁场金属导体盘耦合构成轴向磁场金属导体永磁耦合组件，所述的径向磁场永磁耦合组件中的两个相互适配的气隙磁场耦合盘呈圆筒盘或圆管盘嵌套状结构，其中的径向磁场永磁体盘由圆筒盘或圆管盘状的永磁体安装盘和相适配的至少一个永磁体或永磁体组构成，一个永磁体组中的相邻永磁体在其圆筒盘或圆管盘状的安装盘的圆周上呈径向N、S极性交错地布设，径向磁场永磁体盘与适配的径向磁场金属导体盘耦合构成径向磁场金属导体永磁耦合组件。
3. 如权利要求1所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的主动永磁耦合转盘联轴机构由用于安装永磁耦合组件中的主动永磁耦合转盘的机笼壁、机笼端壁、转筒壁、转筒端壁中的至少之一、并与对应的主动轴联轴节相适配连接的部件或联合组件构成，在主动永磁耦合转盘与主动轴联轴节之间由主动永磁耦合转盘联轴机构形成连接、支撑、力矩传输和传动结构，所述的被动永磁耦合转盘联轴机构由用于安装永磁耦合组件中的被动永磁耦合转盘的端壁、端壁上的非圆形轴孔及其轴套、非圆形中心短轴、力矩传输滑杠、中心转盘及其联轴节和中心短轴部件或组件中的至少之一、并与对应的被动轴联轴节相适配连接的部件或联合组件构成，在被动永磁耦合转盘与被动轴联轴节之间由被动永磁耦合转盘联轴机构形成连接、支撑、力矩传输和传动结构。
4. 如权利要求1所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的被动永磁耦合转盘联轴机构由用于安装永磁耦合组件中的被动永磁耦合转盘的机笼壁、机笼端壁、转筒壁、转筒端壁中的至少之一、并与对应的被动轴联轴节相适配连接的部件或联合组件构成，在被动永磁耦合转盘与被动轴联轴节之间由被动永磁耦合转盘联轴机构形成连接、支撑、力矩传输和传动结构，所述的主动永磁耦合转盘联轴机构由用于安装永磁耦合组件中的主动永磁耦合转盘的端壁、端壁上的非圆形轴孔及其轴套、非圆形中心短轴、力矩传输滑杠、中心转盘及其联轴节和中心短轴部件或组件中的至少之一、并与对应的主动轴联轴节相适配连接的部件或联合组件构成，在主动永磁耦合转盘与主动轴联轴节之间由主动永磁耦合转盘联轴机构形成连接、支撑、力矩传输和传动结构。
5. 如权利要求1、2、3或4所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构为离心式调节机构，它有四种供分别实施的结构，其一是由至少一副门闩式弹簧离心锁机构、被动永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔轴套及相适配的带有限位机构的非圆形中心短轴组件构成，其二是由至少一副门闩式弹簧离心锁机构、中心短轴组件、中心转盘和被动永磁耦合转盘力矩传输滑杠组件构成，其三是由至少一副弹簧离心销、被动永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔轴套及相适配的带有限位机构的非圆形中心短轴组件构成，其四是由至少一副弹簧离心销、中心短轴组件、中心转盘和被动永磁耦合转盘力矩传输滑杠组件构成，弹簧离心销安装在筒壁上、机笼壁上、中心转盘上、转盘/转筒端壁上、非圆形中心短轴上或中心短轴上的适当位置，门闩式弹簧离心锁机构的门闩和弹簧离心锁分别安装在永磁耦合组件的背靠背的两个被动永磁耦合转盘的对应位置或者被动永磁耦合转盘与中心转盘相对应的位置，并设置成能通过传动轴启动或堵转过程中转速状态的不同引起弹簧离心销或弹簧离心锁处于不同限位位置状态而使永磁耦合气隙间距和耦合面积自动进行阶梯式调整的结构。
6. 如权利要求1、2、3或4所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构为无级调节机构，它有六种供分别实施的结构，其一是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘/转筒隔离轴承外套或内套、带凸轮槽的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套、带与凸轮槽配合的并使其内套或外套做直线位移传动的凸轮和绕轴转动调节杆或调节手柄的凸轮套筒、凸轮套筒的轴隔离轴承及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其二是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘/转筒隔离轴承外套或内套、带滚动/滑动丝母筒的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套、带与丝母筒配合的并使丝母筒做直线位移传动的滚动/滑动丝母筒螺丝和绕轴转动调节杆或调节手柄的丝母套筒、丝母套筒的轴隔离轴承及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其三是由永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联接的转盘/转筒隔离轴承外套或内套、带凸轮槽的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套、带与凸轮槽配合的并使其做直线位移传动的凸轮和绕轴转动调节杆或调节手柄的凸轮套筒、凸轮套筒的轴隔离轴承及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其四是由永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联接的转盘/转筒隔离轴承外套或内套、带滚动/滑动丝母筒的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套、带与丝母筒配合的并使其做直线位移传动的滚动/滑动丝母筒螺丝和绕轴转动调节杆或调节手柄的丝母套筒、丝母套筒的轴隔离轴承及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其五是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联接的转盘/转筒隔离轴承外套或内套，带凸轮、齿条或丝杠螺母的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套，布设在传动轴一侧并与转盘/转筒隔离轴承内套或外套对应适配的设置有凸轮直线位移传动机构、齿条直线位移传动机构或者丝杠螺母直线位移传动机构和与其适配的调节杆或调节手柄的驱动机构组件及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其六是由永磁耦合转盘/转筒端壁上的非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘/转筒隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联接的转盘/转筒隔离轴承外套或内套，带凸轮、齿条或丝杠螺母的转盘/转筒隔离轴承对应内套或外套，布设在传动轴一侧并与转盘/转筒隔离轴承内套或外套对应适配的设置有凸轮直线位移传动机构、齿条直线位移传动机构或者丝杠螺母直线位移传动机构和与其适配的调节杆或调节手柄的驱动机构组件及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，所述的背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构有五种供分别实施的结构，之一是滚动/滑动丝杠副结构，它由至少一副转盘/转筒联动滚动/滑动丝杠、转盘/转筒端壁上的联动滚动/滑动螺母及相适配的中心转盘上的滚动/滑动丝杠副支撑轴承构成，之二是转盘/转筒联动圆柱形或条型齿条齿轮副结构，它由至少一副相对固定在背靠背相邻转盘/转筒端壁上的齿条、对应适配的齿条过孔及中心转盘上的齿条齿轮副传动齿轮组件构成，之三是横式转盘/转筒联动凸轮槽拨杆副结构，它由至少一副固定在两个转盘/转筒端壁上的凸轮、安装在中心转盘上的两端设置有凸轮槽的并与转盘/转筒端壁上的凸轮相适配的横式转盘/转筒联动凸轮槽拨杆构成，之四是纵式转盘/转筒联动滑杆拨叉副结构，它由至少一副固定在转盘/转筒端壁上的滑槽或滑杆、安装在中心转盘上的两端设置有滑动凸轮或杆孔并与转盘/转筒端壁上的滑槽或滑杆相适配的纵式转盘/转筒联动滑杆拨叉构成，之五是转盘/转筒力矩传输滑杠结构，它由至少一副固定安装在中心转盘上的转盘/转筒力矩传输滑杠及与其滑杠相适配的转盘/转筒端壁上的滑孔及滑孔轴套构成，所述的非圆形中心短轴有两种供分别实施的结构，一种是通体均为非圆形结构轴，另一种是两节结构，其中一节是用于安装永磁耦合转盘/转筒的非圆形轴，另一节是圆形轴，所述的摆动支架安装在系统地基、系统基座或系统支架与转盘/转筒隔离轴承相适配的内套或外套之间，所述的固定式支撑架安装在系统地基、系统基座或系统支架与传动轴隔离轴承或伺服电机之间。
7. 如权利要求1、2、3或4所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的永磁耦合转盘气隙间距和耦合面积调节机构为自动无级调节机构，它由无级调节结构、伺服电机及其相关联机构、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，有九种供分别实施的结构，其一是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘隔离轴承外套或内套、带凸轮槽的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与凸轮槽配合的并使其内套或外套做直线位移传动的凸轮套筒轴、驱动凸轮套筒轴做旋转运动的筒型或盘环型旋转伺服电机、伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件，其二是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘隔离轴承外套或内套、带滚动/滑动丝母筒的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与丝母筒配合的并使丝母筒做直线位移传动的滚动/滑动丝母筒螺丝、驱动丝母筒螺丝做旋转运动的筒型或盘环型旋转伺服电机、伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其三是由转盘/转筒非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联的转盘隔离轴承外套或内套、带凸轮槽的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与凸轮槽配合的并使其内套或外套做直线位移传动的凸轮套筒轴、驱动凸轮套筒轴做旋转运动的筒型或盘环型旋转伺服电机、伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其四是由转盘/转筒非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联的转盘隔离轴承外套或内套、带滚动/滑动丝母筒的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与丝母筒配合的并使丝母筒做直线位移传动的滚动/滑动丝母筒螺丝、驱动丝母筒螺丝做旋转运动的筒型或盘环型旋转伺服电机、伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其五由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘隔离轴承外套或内套、带与直线伺服电机输出筒轴联接螺孔和螺丝的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与转盘隔离轴承对应内套或外套相适配联接螺孔并与之相联接使其做直线位移传动的直线运动筒轴、驱动筒轴做直线运动的筒型或盘环型直线伺服电机、直线伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其六由转盘/转筒非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联的转盘隔离轴承外套或内套、带与直线伺服电机输出筒轴联接螺孔和螺丝的转盘隔离轴承对应内套或外套、设有与转盘隔离轴承对应内套或外套相适配的联接螺孔并与之相联接使其做直线位移传动的直线运动筒、驱动筒轴作直线运动的筒型或盘环型直线伺服电机、直线伺服电机筒轴与中心短轴隔离轴承、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其七是由背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构、中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁相联的转盘隔离轴承外套或内套，带凸轮、齿条或丝杠螺母的转盘隔离轴承对应内套或外套，布设在传动轴一侧并与转盘隔离轴承内套或外套对应适配的设置有使凸轮直线位移传动机构、使齿条直线位移传动机构或者使丝杠螺母直线位移传动机构的直线伺服电机、旋转伺服电机或直交轴旋转伺服电机、控制器及适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其八是由转盘/转筒非圆形轴孔和轴套、非圆形中心短轴、转盘隔离轴承、与相适配转盘/转筒端壁或其上非圆形轴套相联的转盘隔离轴承外套或内套，带凸轮、齿条或丝杠螺母的转盘隔离轴承对应内套或外套，布设在传动轴一侧并与转盘隔离轴承内套或外套对应适配的设置有使凸轮直线位移传动机构、使齿条直线位移传动机构或者使丝杠螺母直线位移传动机构的直线伺服电机、旋转伺服电机或直交轴式伺服电机、控制器适配的摆动支架组件和/或适配的固定支架组件构成，其九是由所述无级调节机构分别与外部适配的并独立设置的传统型的执行机构及其相配的控制器构成，无级调节机构中的调节杆或调节手柄与适配的执行机构的输出机构相联接，所述的背靠背相邻永磁耦合转盘/转筒的联动机构有五种供分别实施的结构，之一是滚动/滑动丝杠副结构，它由至少一副转盘/转筒联动滚动/滑动丝杠、转盘/转筒端壁上的联动滚动/滑动螺母及相适配的中心转盘上的滚动/滑动丝杠副支撑轴承构成，之二是转盘/转筒联动圆柱形或条型齿条齿轮副结构，它由至少一副相对固定在背靠背相邻转盘/转筒端壁上的齿条、对应适配的齿条过孔及中心转盘上的齿条齿轮副传动齿轮组件构成，之三是横式转盘/转筒联动凸轮槽拨杆副结构，它由至少一副固定在两个转盘/转筒端壁上的凸轮、安装在中心转盘上的两端设置有凸轮槽的并与转盘/转筒端壁上的凸轮相适配的横式转盘/转筒联动凸轮槽拨杆构成，之四是纵式转盘/转筒联动滑杆拨叉副结构，它由至少一副固定在转盘/转筒端壁上的滑槽或滑杆、安装在中心转盘上的两端设置有滑动凸轮或杆孔并与转盘/转筒端壁上的滑槽或滑杆相适配的纵式转盘/转筒联动滑杆拨叉构成，之五是转盘/转筒力矩传输滑杠结构，它由至少一副固定安装在中心转盘上的转盘/转筒力矩传输滑杠及与其滑杠相适配的转盘/转筒端壁上的滑孔及滑孔轴套构成，所述的非圆形中心短轴有两种供分别实施的结构，一种是通体均为非圆形结构轴，另一种是两节结构，其中一节是用于安装永磁耦合转盘/转筒的非圆形轴，另一节是圆形轴，所述的摆动支架安装在系统地基、系统基座或系统支架与转盘/转筒隔离轴承相适配的内套或外套之间，所述的固定式支撑架安装在系统地基、系统基座或系统支架与传动轴隔离轴承或伺服电机之间，所述控制器为刻度盘型控制器、数显控制器或智能控制器，刻度盘型控制器由控制刻度盘、控制旋钮或按键、控制器输入输出接口、电机电源单元、电机控制单元、PLC可编程控制器接口单元及其相适配的控制电路和外围单路、电源开关、电源保险及控制器外壳组成，数显控制器由嵌入式微处理器单元、显示器单元、操作键盘单元、控制器输入输出接口、电机电源单元、控制器电源电路单元、电源开关、电源保险及控制器外壳组成，智能控制器由嵌入式微处理器、显示器单元、操作键盘单元、至少一路且至少一种传感器及其适配的输入接口、至少一路开关量输入/输出接口单元、至少一路模拟量输入/输出接口单元、至少一个或至少一种通用或非标数据通讯接口单元、电机电源单元、控制器电源电路单元、电源开关、电源保险及控制器外壳等构成，传感器有四种供配用，第一种是用于直接或间接检测永磁耦合气隙间距和耦合面积的位移传感器，第二种是用于检测主动或被动传动轴转速的传感器，第三种是用于传感永磁耦合组件温度的温度传感器，第四种是用于传感冷却水水位的液位传感器，通用或非标数据通讯接口单元有485接口、现场总线接口、互联网接口、局域网接口、无线通讯接口或专用非标接口，用于所述各种传感器获取的状态信息采集和处理、操作键盘输入命令处理、显示器输出信息处理、伺服电机电源时序和幅值处理及所述各种接口单元输入输出信息处理并完成系统数据计算、事件分析处理和数据存储的嵌入式微处理器单元分别通过相应数据总线与所述各对应单元端口相接驳，控制器电源电路为控制器中的每个电路单元提供工作电源并与相应单元的电源输入端相接驳，受控于嵌入式微处理器单元并为伺服电机提供相适配伺服驱动电源的伺服电机电源的控制线通过数据总线与嵌入式微处理器单元的相应端口相接驳。
8. 如权利要求1、2、3或4所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的永磁耦合组件的非永磁体转盘的非气隙磁场耦合的一侧和/或与永磁耦合组件相联接的发热部件、发热机构或发热组件上安装、固定、制作或配装相适合的散热器、散热片、旋转热导管散热器、水冷组件或组合式综合技术散热组件，或者在发热部件或组件上制作设置、镶嵌、焊接、嵌入或置入旋转热导管的吸热段，通过旋转热导管的输送段把热量引出到装置外部适当位置设置的旋转热导管冷却段进行散热处理，旋转热导管冷却段上设置散热片、散热器或水冷组件，组合式综合技术散热组件是采用三种既风冷技术部件、旋转热导管技术组件和水冷技术系统之中至少含有其中两种技术结构的综合散热组件，在对应于散热器或散热片的散热通风通道部件上设置通风口、风孔或散热介质路径。
9. 如权利要求1、2、3或4所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，所述的一体化组装机构，是指本装置出场调试和测试之后安装的并在本装置出厂包装、运输与安装过程中安装在主动转盘及其相关联的联轴机构与被动转盘及其相关联的联轴机构之间的便于整体包装、运输和安装的一体化组装机构，它有五种供分别实施的结构，其一是设置在主动轴一侧的主动转盘/转筒端壁与被动转盘/转筒端壁组件之间的一体化组装用螺杆组件，其二是设置在主动轴一侧的主动转盘/转筒端壁与中心短轴组件或非圆形中心短轴之间的一体化组装用螺杆组件，其三是是设置在主动转盘/转筒壁或机笼壁与被动转盘/转筒壁组件与主动转盘/转筒筒壁之间的一体化组装用螺杆组件，其四是设置在被动轴一侧的被动转盘/转端壁组件与主动转盘/转筒端壁之间的一体化组装用螺杆组件，其五是设置在被动轴一侧的中心短轴组件或非圆形中心短轴与主动转盘/转筒端壁或筒壁之间的一体化组装用“螺杆联接帽”式组件，在输入联轴器及其相连接的部件与输出联轴器及其相连的部件之间用一体化组装机构组件联接固定起来，在设备安装之收尾工作过程中且设备运行调试之前再逐一替代或卸掉一体化组装机构组件。
10. 如权利要求1、2、3或4所述的可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器，其特征在于，本装置的外部设置有防尘罩或设置具有安全防护和防止磁场泄露的机笼或机壳，它们只与本装置最外部的、主动转盘部分和被动转盘部分其中之一相联接的组件相联接，或者与适配的散热组件或散热系统融合为一体式结构，或者把机笼、机壳或防尘罩设置或融合在另外给本装置、电机或负载设置的基座或基架、支架或支座上，支架或支座为卧式结构或者立式结构。

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