外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器的製作方法

2023-05-30 08:55:06 2

動力傳動、節能減排、動設備、磁力驅動。

背景技術：

從人類利用地磁驅動發明羅盤開始，磁場能量的利用研究便一直沒有停止過。伴隨著現代磁學理論的發展，磁力驅動產品在工業中的應用便層出不窮，磁力泵、磁力軸承、磁力耦合器、磁力齒輪等等。限於磁性材料的制約，磁力驅動技術發展緩慢，直到1983年，中國發明了高性能永磁材料釹鐵硼，磁力驅動產品才得到快速發展應用。

磁力耦合器從磁力泵等磁力驅動產品中獨立出來作為單獨的分支發展以來，出現了形形色色的產品，但都局限於結構方面的原因，只能局限於中小功率、中小扭矩區間的動設備動力傳動應用中，而且價格昂貴。像火電廠的一次風機(6000KW，1496r/min)、二次風機(4550KW，1495r/min)、碎煤機(1200KW，490r/min)和鋼廠、礦場的大型風機等動設備，現有技術和產品都無法滿足實際應用需求。

節能減排是目前迫切需求。動設備節能，目前比較高效的有變頻調速節能和溝槽凸輪機構調速磁力耦合器調速節能。變頻器使用壽命較短，環境適應能力差，佔地空間大，維護需求高，高壓變頻器故障率則更高，可靠性差。目前已進行應用的溝槽凸輪機構調速磁耦(筒式和盤式)因結構原因應用範圍有限，且價格昂貴。液冷溝槽凸輪機構調速盤式磁耦只能勉強應用到2500KW以下中等轉速的動設備中，風冷溝槽凸輪機構調速盤式磁耦只能勉強應用到350KW以下中等轉速的動設備中。筒式磁耦則更差，液冷調速產品只能勉強應用到800KW以下中等轉速的動設備中，且安全可靠性不高。

技術實現要素：

本發明重在找到一種解決動設備調速節能的技術方法，伴隨著這種技術方法而引伸出幾種類型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器——風冷A型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器、風冷B型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器、風冷C型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器、風冷D型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器、液冷A型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器、液冷B型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器、液冷C型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器、液冷D型外置電機 滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器。

附圖說明

圖1所示為風冷A型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器，液冷A型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。

圖4所示為風冷B型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器，液冷B型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。

圖7所示為風冷C型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器，液冷C型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。

圖10所示為風冷D型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器，液冷D型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。

幾種結構類型的外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器，都包含如下幾個部分：圖中標號1和5為感應盤組件，2和4為磁塊固定盤組件，3為調速機構(A型和B型的標號3為滑動絲槓調速機構，C型和D型的標號3為齒輪傳動滑動絲槓調速機構)，6為高速迴轉導電接頭(或電動調速專用高速迴轉接頭)，7為電機定子，8為電機轉子，11為中心傳動軸。圖4和圖10中使用的是外轉子電機，圖1和圖7中使用的是內轉子電機。圖1和圖7中標號9為同步盤，10為脹套。

幾種結構類型的外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器中，所有的感應盤組件由限位螺栓聯結組成外轉子，所有的磁塊固定盤組件串聯在中心傳動軸上，和滑動絲槓調速機構一起組成內轉子，電機驅動滑動絲槓組件，滑動絲槓組件使旋轉運動轉變為直線運動(絲槓螺母和磁塊固定盤組件固定在一起)，從而改變磁塊固定盤組件和感應盤組件之間的距離(磁場耦合間隙)，以達到調速節能的目的(磁場耦合間隙的變化，將導致磁耦內外轉子轉差的變化，也就是輸入輸出轉速的變化)。高速迴轉導電接頭的電刷和滑環連通電路。雙向開關控制進入電機的電流方向，從而改變電機轉向。

圖2所示為A型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器的內轉子電機外置滑動絲槓調速機構，由內轉子電機和滑動絲槓調速機構3等組成。圖中標號7為電機定子，8為電機轉子，9為同步盤，10為脹套，3-1為限位擋圈，3-2為微調彈簧，3-3為同步杆，3-8為保持架，3-4為螺母，3-5為絲槓，3-4和3-5組成滑動絲槓組件，電機中心軸做成空心軸，固定在絲槓3-5上，絲槓3-5由軸承隔離磁耦中心傳動軸高速旋轉的影響，電機定子由同步盤9和脹套10保持和磁耦中心傳動軸相對靜止。

圖5所示為B型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器的滑動絲槓調速機構。圖中標號3-1為限位擋圈，3-2為微調彈簧，3-3為同步杆，3-8為保持架，3-4為螺母，3-5為滑動絲槓。滑動絲槓調速機構3與外轉子電機等組成外轉子電機外置滑動絲槓調速機構，滑動絲槓由電機外轉子直接驅動，電機中心軸和磁耦中心傳動軸同體。

圖8為C型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器的齒輪傳動滑動絲槓調速機構。圖中標號3-1為滑動絲槓組件，3-6為齒輪，3-7為齒輪軸，3-13為限位擋圈，3-12為微調彈簧，3-11為同步杆。齒輪傳動滑動絲槓調速機構3與內轉子電機等組成內轉子電機外置齒輪傳動滑動絲槓調速機構，電機中心軸做成空心軸，固定在齒輪軸3-7上，齒輪軸3-7由軸承隔離磁耦中心傳動軸高速旋轉的影響，電機定子由同步盤9和脹套10保持和磁耦中心傳動軸相對靜止，電機內轉子驅動齒輪軸3-7，經齒輪傳動，驅動滑動絲槓組件3-1。

圖11為D型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器的齒輪傳動滑動絲槓調速機構。圖中標號3-1為滑動絲槓組件，3-6為齒輪，3-7為齒輪軸，3-13為限位擋圈，3-12為微調彈簧，3-11為同步杆。齒輪傳動滑動絲槓調速機構3與外轉子電機等組成外轉子電機外置齒輪傳動滑動絲槓調速機構，電機中心軸和磁耦中心傳動軸同體，電機外轉子與齒輪軸3-7固定在一起，齒輪軸3-7由軸承隔離磁耦中心傳動軸高速旋轉的影響，電機外轉子驅動齒輪軸3-7，經齒輪傳動，驅動滑動絲槓組件3-1。

圖13、圖14所示為A型、B型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器用磁塊固定盤組件，C型、D型用磁塊固定盤組件類似。圖中清楚示出了磁塊的分布情況。

圖15所示為高速迴轉導電接頭，採用模塊化結構，滑環的數量根據需要確定，圖中所示為三個滑環(可為六個或任意個)，連通三根導線，中間環6-2、防護層6-7、防護層6-1採用電絕緣材料，6-5為電刷，6-4為滑環(鑲嵌於防護層6-1內)，6-8為微調彈簧(用來平衡接觸壓力)，6-3為導線，6-9為軸承。電刷內接滑環，外接外部電源。滑環6-4鑲嵌在防護層6-1內部，固定在電機7上。電刷6-5裝配在絕緣材料內部與支架保持相對靜止，依靠軸承6-9隔離電機7高速旋轉的影響。高速迴轉導電接頭以電刷和滑環作為動態接觸，也可以將電刷和滑環反裝，由滑環內接電刷，外接外部電源。

圖16、圖17所示為感應盤組件，盤面上分布有凸起葉片，以助散熱。未知設備旋向時，可選用圖16所示形狀，如已知設備旋向，可選用圖17所示的流線形狀，以增加散熱量並減小擾流噪聲。在散熱量足夠的情況下，感應盤組件使用平盤即可，可不要凸起葉片，以簡化製造工藝。

圖18、圖19、圖20、圖21所示為電動調速專用高速迴轉接頭，採用模塊化串聯結構， 可串聯任意通道，圖18、圖19中所示為三通道，其內轉子由螺栓6-29聯結各部分，然後和迴轉接頭的外轉子裝配組成一個整體，再用定位螺釘固定於電機上，其外轉子靜止不動，以連接外部電源。兩端密封環6-20、6-21可採用碳化鎢、石墨等材料，中間有電線進出部分的6-5、6-7、6-8、6-24、6-25可採用電絕緣材料，6-22採用電接觸材料，6-23採用電絕緣材料鑲嵌電接觸材料的組合結構，6-14為彈簧，用來平衡接觸壓力，彈簧處的導向銷6-15對彈簧起導向限位作用，防止高速迴轉時彈簧在離心力作用下失效。

電動調速專用高速迴轉接頭可用來取代高速迴轉導電接頭，電動調速專用高速迴轉接頭比高速迴轉導電接頭具有更好的防水、防塵和防爆性能，但其結構複雜，製造困難，經濟性差。

圖3、圖6、圖9、圖12所示為A型、B型、C型和D型外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器取下內部兩端支承軸承的結構示意，傳動軸之間聯接採用脹套，其它系列也可這樣做，但這種方案僅可用在低載情況和軸竄很微小的情況，原因如下：感應盤組件1和5由螺栓聯結組成外轉子，磁塊固定盤組件2和4與調速機構由中心傳動軸連接組成內轉子，內外轉子互不接觸，但由於裝配時很難保證感應盤與磁塊固定盤的平行度，所以會對電機中心軸軸承支承處和負載傳動軸軸承支承處造成交變應力(磁場耦合附加彎矩的作用)，以致於軸過度磨損失效。此外，軸竄的影響會造成不穩定運轉，嚴重時會造成事故。總的來說，此種方案要慎用。

具體實施方式

外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器所包含的各組成零部件，現代工業製造技術均可加工製造。電機、磁塊、軸承均可由專業廠商配套生產，其它零部件機加工、模具成形、焊接即可。

外置電機滑動絲槓電動調速盤式磁力耦合器作為一種動設備，其成品要想成功應用，必須具備以下兩個條件：(1)功率標定——建立完備的測試臺架(各功率扭矩區間)，以完成系列化產品的標定。(2)動平衡檢測——旋轉設備必須達到相關標準規定的動平衡要求，以達到必要的安全可靠性。