具有可調節的氣隙的永久磁聯軸器的製作方法

2023-04-25 09:59:31 1

專利名稱：具有可調節的氣隙的永久磁聯軸器的製作方法
技術領域：
本發明涉及磁性聯軸器(magnetic couplers)，它具有被氣隙分開的永磁轉子和導電轉子。
在美國專利No.5477094中公開的一般類型的永磁聯軸器具有磁性轉子和相互作用的導電轉子，以在輸入軸和輸出軸之間傳遞動力。磁性轉子有許多沿周向隔開的永久磁鐵，該磁鐵具有其用氣隙與導電的元件分開的相反的極，該導電元件在磁性轉子的軸向相反側由導電轉子提供。對於許多應用，最好在聯軸器安裝以後能容易地調節氣隙，以便在啟動時得到「軟啟動」或改變「軟啟動」，其意思是指在啟動時，起初在兩個轉子之間有一明顯的滑動，該滑動在輸出軸從零升速至一最大值時逐步在幾秒之內減至最小。如果聯軸器與載荷匹配，以使在啟動時受到一個軟啟動，則需要較少的啟動載荷去驅動已知的載荷。還有，在提供軟啟動時，對動力傳送系統有較少的衝擊。
提供對氣隙的調節，允許在許多載荷應用中使給定的磁性聯軸器適合最大的效能，而不必改變磁性轉子中的磁鐵數。提供聯軸器在安裝後的這種調節，使之有可能在現場調節聯軸器的軟啟動，而不必在設備上改變載荷的情況下取下或脫開聯軸器。
本發明的目的為提供一氣隙調節系統，它在聯軸器安裝以後可在現場簡單地使用。按照本發明，在一根軸上安裝磁性轉子，而在第二根共軸線的軸上則安裝一包圍磁性轉子的籠。在優選的實施例中，一對用氣隙與磁性轉子的相反端隔開的導電單元裝在籠的側面，以改變氣隙。調節螺釘或其它調節裝置沿軸向在籠與導電單元之間延伸，以用於響應調節裝置的轉動而沿軸向改變氣隙，並由此沿軸向相對於籠移動導電單元。


圖1為經過一聯軸器並沿聯軸器的旋轉軸線的剖視圖，該聯軸器實現了本發明的第一實施例；圖2為第二實施例的類似的剖視圖3為沿圖2的3-3線的局部剖視圖；圖4為經過一聯軸器的剖視圖，它示出本發明的第二實施例；圖5為沿圖4的5-5線的局部橫向剖視圖。
參看附圖，一籠10和一磁性轉子12用輪轂14，15分別裝在共軸線的輸入軸和輸出軸16、17上，籠10有一用螺釘19固定在輪轂14上的安裝盤18，並有一用一組沿周向間隔的間距螺釘22相對於盤18保持成平行的隔開關係的環形安裝板20。這些間距螺釘的每一個都有一中間身部22a和帶螺紋的端部22b、22c，該帶螺紋的端部與環形肩部22d匯合。這些肩部在螺紋孔24和與安裝構件18、20的外周邊相鄰的光滑的沉孔25的接合處與環形座23接合。螺母26擰在螺釘22的帶螺紋的端部22b、22c上，以將螺釘和安裝物件18、20夾持在一起，成為一個剛性的單元。
各自帶階梯的套筒對27a、27b接納螺釘身部22a，其功能為作為一對導電單元28、29的導軌，該導電單元包括一對最好用銅做的導電環30a、30b和一對最好用低碳鋼做的磁性襯環31a、31b。導電環用螺釘32固定在襯環上，該螺釘有擰入襯環31a、31b中的身部並有座落在環30a、30b中的錐形頭部，該頭部與環的和磁性轉子12相鄰的表面齊平。環30a、30b和31a、31b的輔助孔33a、34a包含套筒27a、27b。
襯環31a、31b有做成錐形的孔36，該孔布置成與穿過籠10的安裝構件18、20的帶螺紋的孔37對齊。調節螺釘38擰入孔37中並且有錐形的頭部38a，該頭部在襯環31a、31b的錐形孔36中響應於作用在螺釘的外端上的工具的旋轉而自由轉動。為了接納工具，螺釘38的端部可以做有槽，凹座或在外面做有平臺。螺釘38有一對鎖緊螺母39。
應當知道，由於調節螺釘38的頭部38a是通過疊置導電環30a、30b而被保持在錐形孔36中的，轉動螺釘38造成導電單元38、39的軸向移動，從而調節導電環30a、30b和一組由磁性轉子12提供的永久磁鐵32之間的氣隙40、41的寬度。這些磁鐵安裝在一組按圓形布置的配合孔43中，該孔穿過用非磁性材料做的磁性轉子盤44延伸。盤44用螺釘46裝在輪轂15上。
所述聯軸器有其輪轂14、15，該輪轂用收縮式聯軸器46、46′固定在軸16、17上，該聯軸器用螺釘46a上緊在適當位置上。在將聯軸器裝配在軸16、17上之前，通常在插入套筒27a、27b之後用調節螺釘38將襯環31a、31b裝在安裝盤18和安裝環20上，然後用螺釘32將導電環30a、30b裝在襯環上，以形成子組件。接著，將輪轂14和包括盤18與導電單元28的子組件裝在軸16上，並將包括環20和導電單元29的其它子組件越過軸17的敞開端插入，以鬆鬆地包圍該軸。以後，通過經過安裝構件18、20和套筒27a、27b以端部插入而安裝螺釘22，以致在擰上螺母26時，籠10與導電單元28、29裝配在一起，該導電單元被籠支承並與磁鐵42用氣隙40、41隔開。
當軸16被一原動機驅動時，在導電構件30a、30b中通過由磁鐵產生的磁通誘發渦流，該渦流被鐵製襯背構件31a、31b吸持。所得到的在導電構件30a、30b中產生的磁效應使導電單元28、29受到磁性轉子12的排斥，並導致導電單元28、29和籠10的旋轉，從而響應軸16的旋轉而驅動軸17，但是按作為滑動定義的較低的轉速驅動。啟動時的滑動和啟動以後的最後滑動由氣隙40、41的寬度確定。調節螺釘38使之有可能在聯軸器安裝好並在使用地點受到特殊的載荷的條件下運行以後調節氣隙。氣隙通過逐次逼近法調節，以將軟起啟與運行滑動微調至對所受到的運行條件為最有利的。
為了有助於得到螺釘38的等量調節，可在支承構件18、20上刻上從孔37的口的周邊輻射的分度標誌，以與螺釘中的縱向指示槽對齊。還有，可在氣隙中插入測量片並上緊螺釘38，直至在各測量片上受到同樣的壓力。雖然通常最好使氣隙40、41有同樣的寬度，但是這對聯軸器的有致運行並不是重要的。
圖2和3示出本發明的第二實施例，其中，改變了專門的調節機構。另外，與第一實施例相同的那些部分將給與同樣的參考數字。在第二實施例中，有一組調節螺釘組件50位於間距螺釘22之間並相對於它們平行地延伸。每個調節螺釘組件50包括用套筒聯接器53連接的螺釘元件51、52。螺釘元件51有一圓的頭部段51a、一中間的螺紋段51b和一身部段51c，身部段最好例如如圖3所示的那樣，有像由一正方形截面提供的一個或更多的平臺形側面51d。同樣，螺栓組件52有一圓的頭部段52a，一中間的螺紋段52b和一身部段52c，身部段最好有一個或更多的與身部段51c相配的平臺形側面。螺紋段51b、52b上的螺紋有相同的螺距但是有相反的旋向。套筒聯接器53有縱向通孔53a，孔的形狀做成接納身部段51c、52c並在其中與之配合，以使當螺釘元件51、52被套筒聯接器53接合在一起時，兩螺釘元件將一起旋轉。緊定螺釘54、54′擰入與套筒53的相反端相鄰的徑向孔中，以與身部段51c、52c的平臺形側面接合，並夾持套筒，防止其相對於有關螺釘單元50朝端部移動。螺釘元件的頭部段51a、52a的形狀做有周向槽，以接納C字形彈簧擋圈56，同時其外端做有槽或做成其它形狀，以接納螺絲刀或其它工具，以便有選擇地旋轉調節螺釘組件50。
為了接納調節螺釘元件51、52，安裝盤18、導電單元28、29和安裝板28有幾組定位孔。穿過導電單元28、29的孔做有相反的螺紋，以分別與調節螺釘元件的螺紋段51b、52b匹配，而穿過安裝構件18、20的孔的尺寸則做好做成滑動地接納螺釘元件51、52。
當調節螺釘組件50處於工作位置時，它們經過導電單元28、29被擰入，經過籠10的安裝元件18、20向外伸出，並用C字形彈簧擋圈56被夾持，防止相對於籠朝端部移動。顯然，當調節螺釘單元50旋轉時，根據調節螺釘組件的旋轉方向不同，其結果將為導電單元28、29沿著間距器22同時朝著磁性轉子12作軸向移動，或是離開磁性轉子移動。因此，僅僅通過逐漸轉動螺釘組件50，就可得到氣隙40、41的等量調節。
第二實施例的裝配的進行與第一實施例相同，只是取消安放調節螺釘38的步驟，並且如同在通過放置間距螺釘22而完成籠的裝配之後的最後步驟一樣，安裝調節螺釘單元50，最好連同C字形彈簧擋圈56在其應有的位置上。螺釘單元50的安裝可如此進行，即穿過導電單元28擰螺釘元件51，並使導電單元處於最大間隙位置，靠在安裝盤18上，同樣，穿過另一導電單元29擰另一螺釘元件52，並使導電單元29處於最大間隙位置，在聯接套筒53完全滑至身部51c上以後，靠在安裝板20上。在所述的螺釘元件51、52安裝時，它們要擰入導電單元28、29中，直至C字形彈簧擋圈輕輕地與安裝盤18和安裝環20的外表面接合。接著，沿端部將套筒53局部移至相連的身部52c上，並將緊定螺釘54、54′上緊，頂在身部51c、52c上。採用上述布置，套筒53使螺釘元件51、52一起旋轉，緊定螺釘組件54、54′防止它們分開，而C字形彈性擋圈56則防止裝配好的調節螺釘單元50相對於籠10朝端部移動。顯然，在此實施例中可在螺釘元件51、52上設置一環形臺肩，以代替C字形彈簧擋圈。
圖4～5示出一第三實施例，其中，間隙調節機構包括一拉線器70，它在導電單元之間在間距螺釘22之間延伸。每個拉線器70有兩個不旋轉的螺釘身部71、72，該身部做有帶螺紋的相反的端部段71a、72a，該端部段擰入中間的聯接套筒73中。端部段71a、72a上的螺紋是旋向相反的，並且與套筒73的孔中的螺紋是相配的，以便當套筒73旋轉時，身部71、72一起彼此相向地移動或沿相反的方向移動，這要取決於套筒的旋轉方向。拉線器身部71、72可用任何合適的方式保持與導電轉子28、29成固定的接合。例如，一U字形夾可以在裡面與身部71、72配合，並在導電體轉子的輪緣外面配合。在這種情況下，U字形夾74可以有分叉的腿74a、74b，它們在裡面與身部71、72上的槽配合。如圖5所示，身部的有槽的部分可以有正方形的橫截面，以提供與夾子腿74a、74b的分叉的平的內緣74c接合的平臺。螺釘76穿過U字形夾的中間腹板74d延伸並擰入導電轉子的輪緣中，以將夾子74和拉線器70固定在應有的位置上。套筒74的外形最好是六角形的，以用於接納一用於調節的扳手，或做有徑向孔，以接納用於轉動套筒的工具，以便調節拉線器的伸縮，靈敏地擴大或減小氣隙40、41。
雖然優選將磁性轉子位於兩個導電元件30a、30b之間，但是籠10也可以有兩個磁性轉子，以代替導電元件，並用單個的導電轉子代替磁性轉子12。在此情況下，導電轉子最好包括兩個裝在鐵製盤的相反側的導電環，該盤用螺釘46固定在輪轂15上。
由前所述可以看到，雖然此處為了說明而描述了本發明的特殊的實施例，但是可以作出各種修改而不脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明不受限制，除非是權利要求所規定的。
權利要求
1.一可調節的磁性聯軸器，它包括具有平行的旋轉軸線的第一和第二旋轉軸；一裝在上述第一軸上並包圍上述軸線的籠；一磁性轉子，它裝在上述第二軸上並在上述籠內從上述第二軸沿徑向延伸，上述磁性轉子包含永久磁鐵；兩個導電單元，它們可移動地被上述籠運載，並在磁性轉子的相反端用氣隙與上述磁鐵隔開；以及氣隙調節裝置，它用於沿軸向相對於上述籠和磁性轉子控制上述導電單元的軸向位置，以有選擇地改變上述氣隙。
2.如權利要求1的聯軸器，其特徵為，上述籠包括平行於上述軸線延伸的長形構件，而且上述導電單元可滑動地裝在上述構件上。
3.如權利要求2的聯軸器，其特徵為，上述間隙調節裝置包括調節螺釘，該螺釘如此在上述籠與上述導電單元之間延伸，以致調節螺釘的旋轉通過沿上述構件定位上述導電單元而改變上述氣隙。
4.如權利要求2的聯軸器，其特徵為，上述間隙調節裝置包括拉線器(turnbuckles)，該拉線器在上述導電單元之間延伸，以用於有選擇地同時沿相反的方向朝向或離開上述磁性轉子移動上述導電單元，以改變上述氣隙。
5.如權利要求2的聯軸器，其特徵為，上述間隙調節裝置包括一具有螺紋段的調節螺釘單元，該螺紋段有其旋向相反的螺紋，上述螺紋段與上述導電單元相互作用，以使這種螺釘單元的旋轉一起沿相反方向相應地移動導電單元。
6.如權利要求1的聯軸器，其特徵為，上述籠包括一安裝在上述第一軸上的安裝盤、一沿軸向與上述安裝盤隔開一段距離的安裝環，和一在上述盤和上述環之間沿徑向朝上述磁性轉子的外面延伸的間隔構件，以及上述導電單元可滑動地裝在上述間隔構件上。
7.如權利要求6的聯軸器，其特徵為，上述間隙調節裝置包括第一組間隙調節螺釘和第二組間隙調節螺釘，第一組間隙調節螺釘在上述安裝盤與上述導電單元之一之間延伸，第二組間隙調節螺釘在上述安裝環與上述導電單元的另一個之間延伸。
8.如權利要求7的聯軸器，其特徵為，上述第一組間隙調節螺釘與上述安裝盤有帶螺紋的接合，上述第二組間隙調節螺釘與上述安裝環有帶螺紋的接合。
9.可調節的磁性聯軸器，它包括具有旋轉軸線的第一和第二軸；一安裝單元，它在上述第一軸上並包圍上述軸線；一磁性轉子，它安裝在上述第二軸上並包含永久磁鐵；導電單元，它們可滑動地被上述安裝單元運載，並在磁性轉子的相反端用氣隙與上述磁鐵隔開；以及調節螺釘單元，它與上述導電單元接合，以用於有選擇地沿軸向相對於上述安裝單元和磁性轉子移動導電單元，從而控制上述氣隙的寬度。
10.如權利要求9的聯軸器，其特徵為，上述調節螺釘單元有與上述導電單元可旋轉地相配合的頭部，並有與上述安裝單元用螺紋相配合的身部，由此，轉動上述螺釘，就使上述導電單元沿軸向移動。
11.如權利要求9的聯軸器，其特徵為，上述調節螺釘單元各自有兩個互相隔開的螺紋段，該螺紋段與各自的上述導電單元用螺紋相配合，上述兩個螺紋段有相反的螺紋旋向，由此，旋轉上述調節螺釘單元，就使上述導電單元一起沿相反方向移動。
12.可調節的磁性聯軸器，它包括具有旋轉軸線的共軸線的第一和第二軸；一籠，它裝在上述第一軸上並包圍上述旋轉軸線；一磁性轉子，它裝在上述第二軸上並在上述籠中沿徑向延伸，上述磁性轉子有許多提供兩組極的永久磁鐵，該極相反地朝向，與上述轉子軸線成平行的關係；以及第一和第二導電單元，它們可滑動地裝在上述籠上，以用於沿軸向移動，並在上述籠中提供導電元件，該籠用氣隙與上述極組的各自一組隔開；以及旋轉的間隙控制裝置，它與上述導電單元接合，以用於有選擇地響應間隙控制裝置的旋轉，沿軸向相對於上述磁性轉子和籠沿相反方向移動上述導電單元。
13.如權利要求12的聯軸器，其特徵為，上述間隙控制裝置各自與上述籠和上述導電單元之一接合。
14.如權利要求12的聯軸器，其特徵為，上述間隙控制裝置在上述導電單元之間延伸，並用各自具有相反旋向的螺紋操作。
15.如權利要求14的聯軸器，其特徵為，每個上述間隙調節裝置包括一拉線器。
16.如權利要求14的聯軸器，其特徵為，上述具有相反旋向的螺紋與上述導電單元中的相配的螺紋相配合。
17.可調節的磁性聯軸器，它包括具有旋轉的軸線的共軸線的第一和第二軸；一籠，它裝在上述第一軸上並包圍上述旋轉軸線；一磁性轉子，它裝在上述第二軸上並在上述籠中沿徑向延伸，上述磁性轉子有許多提供兩組磁極的永久磁鐵，該磁極朝向相反，與上述轉子軸線成平行的關係；以及第一和第二導電單元，它們可滑動地裝在上述籠上，以用於沿軸向移動，並在上述籠中提供導電元件，該籠用氣隙與上述極組的各自一組隔開；以及可旋轉的間隙調節裝置，它在上述導電單元之間延伸，與上述旋轉軸線成平行的關係，上述裝置可以操作，以響應上述裝置的旋轉沿相反方向一起移動上述導電單元。
18.如權利要求17的聯軸器，其特徵為，上述間隙調節裝置包括具有螺紋段的調節螺釘單元，該螺紋段有相反旋向的螺紋，上述螺紋段如此工作，以使上述調節螺釘單元的旋轉相應地沿相反方向一起移動上述導電單元。
19.可調節的磁性聯軸器，它包括兩根具有共軸線的旋轉軸線的軸；具有兩組磁極的第一組；具有兩個導電元件的第二組，該導電單元用各自的氣隙與上述極組的各自一組隔開；一籠，它裝在上述軸之一上，並且有兩個沿軸向隔開的安裝元件，該安裝元件載有上述組中的一個組；一轉子，它裝在上述軸的另一根上，並載有上述組中的另一組；以及一機構，它被上述籠運載，以用於沿軸向相對於上述安裝元件移動上述組的一個，以改變上述氣隙。
20.如權利要求19的可調節的磁性聯軸器，其特徵為，上述第一組由穿過上述轉子的磁鐵提供，而上述第二組則安裝在上述籠上。
21.如權利要求19的可調節的磁性聯軸器，其特徵為，上述第二組裝在上述轉子的相反側，而上述第一組則由兩組沿軸向隔開的磁鐵提供，該磁鐵由上述籠運載並在操作上與上述機構有聯繫。
22.如權利要求19的可調節的磁性聯軸器，其特徵為，上述機構為一用螺釘操作的裝置。
23.如權利要求19的可調節的磁性聯軸器，其特徵為，由籠運載的組可滑動地裝在籠上的在上述安裝元件之間延伸的滑動元件上，上述機構為穿過上述安裝元件的螺旋機構。
24.如權利要求23的可調節的磁性聯軸器，其特徵為，螺旋機構為拉線器型螺旋機構。
全文摘要
一載有兩個可沿軸向調節的導電體(28、29)的籠(10)裝在一軸(16)上,而轉子(12)則裝在共軸線的第二軸(17)上,以在導電體之間佔據一位置。轉子(12)上的永久磁鐵(42)有用氣隙(40、41)與導電體(28、29)隔開的極。氣隙通過用調節單元(38)沿籠(10)上的滑動元件彼此朝向地和彼此離開地滑動導電體來調節,該調節單元與導電轉子接合。另一種方案為,導電體(28、29)可裝在轉子(12)上,而磁鐵(42)則可調節地裝在籠(10)上。
文檔編號F16D7/02GK1367948SQ00811078
公開日2002年9月4日 申請日期2000年8月4日 優先權日1999年8月4日
發明者卡爾·J·拉姆 申請人:馬格納福斯公司