自卸載磁耦合器的製作方法
2023-05-23 19:57:31
專利名稱：自卸載磁耦合器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種永磁耦合器，其具有在一軸上的磁轉子組件，該軸具有被安裝於另一軸上的導體轉子組件所提供的兩個鐵背襯導電元件之間形成空氣間隙隔開的電極。特別是，本發明涉及一種磁耦合器，其在過載情況下可自動地脫離(突然分開)。
在US5477094中，公開了一種磁耦合器，其中磁轉子組件是由兩個導體轉子叉開的，其中導體轉子作為一軸上的導體轉子組件可轉動地連接在一起，同時磁轉子組件可轉動地安裝在第二軸上。磁轉子組件具有一組永久磁體，其相對電極與安裝在各導體轉子上的鐵背襯導電環通過空氣間隙隔開設置。兩個軸之一的轉動由磁作用而使另一軸轉動，而在各軸之間沒有任何直接的機械聯接。
在US5477094中所公開的這種磁耦合器具有的優點在於，如果負載凍結的話，原動機的輸入軸保持不轉動，因此原動機不會由於負載的困難而受到損壞。然而，如果允許這種情況不確定地繼續下去的話，結果會使導體與磁轉子之間異常高的滑動，從而導致熱問題，很可能會損壞轉子。一種解決方法是提供一種速度傳感系統，用以在輸出軸停止時或在輸入和輸出軸之間的相對速度超過預定數值時關斷原動機。然而，該速度傳感系統在某些情況下不能提供理想的解決，其中包括在磁耦合器因暫時超過負載而不是凍結負載的情況下的過載。
US5477094還公開了具有兩個磁轉子而不是單一磁轉子組件的概念，其每個磁轉子分別具有永久磁體組其與由導體轉子所代表的導電元件之一間隔一定的空氣間隙。兩個磁轉子浮在相關軸上，使得它們相互可軸向地移動，並且可彈性地壓離。現在我認識到，如果該耦合器過載的話，兩個磁轉子會相互相對移動，從而建立磁轉子與導體轉子之間一定程度的滑動，其中在導電元件中所感應的電流會導致磁轉子與導體轉子之間的排斥，而其會超過磁轉子上磁體與導體轉子上導電元件的鐵背襯之間的吸引。空氣間隙的最終增大會使耦合器解除過載狀態。然後，如果減小磁和導體轉子之間的排斥造成增大的空氣間隙足以允許磁體吸向鐵背襯的話，兩個磁轉子將趨於嚮導體轉子回移。這樣將重置耦合器，同時要適當地降低負載。
雖然在US5477094中所示的帶有浮動磁轉子的耦合器理論上可以通過相互相對移動並由此增大空氣間隙而解除過載情況，但是對於控制磁轉子的軸向移動使得保持適當的相等空氣間隙則沒有改進。該缺陷將根據本發明通過使用US5834872和US6005317中所公開的調節機構部分而加以克服，其中兩個磁轉子之一的軸向移動會與另一磁轉子沿相反方向加倍。這些磁轉子最好是可滑動地安裝在銷釘上，其由安裝於輸出軸上的中心轉子伸出。旋轉臂組件可旋轉地對中安裝在中心轉子部件上，並且相對於旋轉臂的端部上的磁轉子滑動安裝，使得磁轉子在相對的軸向上相等地移動，而不管磁轉子之一何時軸向移動。根據本發明，可調限位器可設置最小空氣間隙。例如，一些旋轉臂的有效長度可進行調節，使得當它們完全伸展時，所設置的空氣間隙為所需的最小寬度。這些可調旋轉臂其一端與磁轉子之一可滑動地互聯，並且具有在另一端上的調節螺釘，其伸入旋轉臂上的槽中並且配合由中心轉子伸出的中心轉動組件進入槽中。調節螺釘的優點就是增加了磁轉子與導體轉子之間的空氣間隙。
圖1是沿圖5中線1-1所截並處於寬空氣間隙位置下的本發明縱向截面圖；圖2是沒有導體轉子的平面圖，並且示出了空氣間隙均衡和調整機構延伸使得磁轉子處於窄空氣間隙位置下的情況；圖3是類似於圖2的平面圖，而空氣間隙均衡和調整機構縮回使得磁轉子處於寬空氣間隙位置下；圖4是類似於圖2所截的局部細節圖，而磁轉子超前四分之一圈；圖5是沿圖3中線5-5所截的橫截面圖；和圖6是對圖1向右看去的左手磁轉子的端視圖。
參照附圖，共軸的輸入和輸出軸18-19具有安裝於其上的導體組件22和磁轉子組件23，其包括一對磁轉子24-25和短軸20。導體轉子組件22具有兩個軸向間隔的導體轉子26-27，其分別具有導體環28-29，該環面對面設置並由具有高導電非鐵材料如銅製成。這些導電環28-29通過如螺釘分別安裝在磁收縮材料如軟鋼的背襯部件32-33上。背襯部件32-33可通過將螺釘34穿過背襯部件進入隔片36的端部上的螺孔而連接在一起。導體轉子27與短軸26分開一個環形間隙空間37，並且背襯環32具有一轂38，其套在輸入軸18上並可通過楔型連接40或鍵連接而加以固定。
每個磁轉子24-25具有由鐵襯盤43作背襯的非鐵安裝盤42，其最好是軟鋼的。安裝盤42可以是鋁或適當的非磁性成分，並且其每個均可由一組相同間隔的矩形切塊製成，其排列成一圈，並且接收各組與各襯盤43相對的永磁體46。相鄰的磁體具有相反的極性。磁體46與導體轉子組件22的導體環28-29間隔一定的空氣間隙48-48′。
磁轉子24-25的安裝便於與輸出軸19一致地轉動，並且還可以在相對軸向上相互相對地軸向移動，用以通過空氣間隙均衡機構來調整空氣間隙48-48′。為了更好地使用該機構，磁轉子24-25最好是通過套管50滑動地安裝在支撐和引導組合銷釘51的相對軸向端部上。這些銷釘在相對的軸向上由第五轉子52伸出，其中第五轉子通過如螺釘49和連接板49a或通過鍵聯安裝在導體環28-29之間的短軸26中路上。短軸20通過開口37到空心轂部20a成向外的錐形，其中轂部套裝在輸出軸19上並且通過楔型連接49或鍵聯而固定在其上。
參見圖5，第五轉子52通常可以正面為正方形，其提供了四個外邊表面52a，其每個均具有徑向伸出的中耳53。這些中耳53上形成有帶螺紋的徑向孔，其由外端部伸向短軸20，用以接收螺釘54，其上套有套管55。套管55可裝配到一對徑向相對的旋轉組件56的中心轂部分56c上的中心開口中。每個旋轉組件具有一對旋轉臂56a-56b，其帶有凸輪槽57，與其外端相鄰設置。這些凸輪槽的每個可接收凸輪隨動輪58於其中以便隨動。每個輪58可安裝在各柱螺栓59上，其中各螺栓可固定在各塊60上，其由各磁轉子的固定安裝盤42伸向第五轉子52。塊60可通過一對帶帽螺釘60a而安裝在盤42上。當磁轉子由導體轉子26-27縮到最大軸向距離時，如圖1和2所示，各對塊60在第五轉子52的每個耳53的相對側上延伸，使得旋轉組件56將與第五轉子52共平面，如圖3所示。該緊湊設置有助於耦合器軸向距離最小化。很明顯，還可以將輪58安裝在旋轉組件56上，並且凸輪槽57可形成在塊60上由於上述帶槽的搖臂和隨動輪的設置，很明顯，當磁轉子24-25軸向與導體轉子26-27移動開並增加了空氣間隙48-48′的寬度時，旋轉組件56將相應地在中心螺栓上轉動，使得其端部將向第五轉子52旋轉。在該旋轉運動過程中，輪58在槽57中向其內端運動，並使每個磁轉子同樣地向第五轉子52運動，由此增加空氣間隙48-48′的寬度達到相同的程度。旋轉組件56最好具有這樣的尺寸，使得在其處於完全伸展位置時(圖2)，空氣間隙為所需的最小寬度。
最好是，所安裝的一組彈簧60在由磁轉子24-25伸出的銷釘62上使空氣間隙均衡機構徑向向外。彈簧可以是壓簧，以輔助磁體在與鐵背襯部件32-33一起操作時的偏移，以促使磁轉子24-25分開，由此使空氣間隙48-48′變窄。因此，壓簧在經受過載以後起著加速耦合器恢復的作用。同樣地，彈簧60還可以拉簧，以便隨著過載使恢復時間變慢。
人們將會理解，在耦合器接近過載情況時，彈簧60還會引起過載情況的開始，其或是阻止(壓簧)或是輔助(拉簧)磁力使磁轉子24-25向遠離導體轉子26-27的軸向偏壓。
參見圖4，可以看到，旋轉組件可以改進，以便提供空氣間隙48-48′最小寬度的調節。改進的旋轉組件156隻有一個與磁轉子一起動作的操作臂156b。其它的臂156a可以縮短，並且具有調節螺釘158，其可旋入與旋轉組件156上延伸的中心開口159相交的端孔中。該開口(槽)159具有對應於套管55直徑的寬度。因此，旋轉組件156可沿長度方向滑動地安裝在套管55和螺栓54上，用以通過螺釘158進行調節，其中螺釘158則通過其伸入槽中的程度來限制中心槽159的有效長度。隨著調節螺釘158進入槽159中，相應地會增加空氣間隙48-48′的最小寬度。在所示實例中，可調節的這對旋轉組件156可滑動地與磁轉子24-25之一互連，並且位於兩個全長旋轉組件56之間。為了平衡，最好是隨著兩個可調節旋轉組件的變化使兩個全長旋轉組件56最小，其每個可調節旋轉組件可控制每個空氣間隙48-48′的最小寬度。
通過上面的描述，可以理解，由於聯動56使兩個空氣間隙48-48′保持相等，因此空氣間隙48-48′之一的要求只要對其最小的調節便可實現。換句話說，可調節的限位器控制了空氣間隙之一的最小化，從而使其它空氣間隙同樣為最小。例如，一個或多個銷釘52可延伸並旋於一端用以接收調節螺母，其可限制相鄰磁轉子的向外移動，由此調節該磁轉子與各導體之間空氣間隙最小化。同樣地，短軸20可配備以中央圓柱形旋入部分，可將扳手螺母擰於其上，其徑向延伸與磁轉子23的外表面相配合。調節扳手螺母可確定轉子23的向外移動程度，由此設定最小空氣間隙48′。
通過上面的描述，人們將會理解，雖然為了說明的目的對本發明的特定實施例進行描述，但是對其所作出的各種改進均未脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明將通過後續權利要求加以限制。
通過上面的描述，人們將會理解，雖然為了說明的目的對本發明的特定實施例進行描述，但是對其所作出的各種改進均未脫離本發明的精神和範圍。因此，本發明將通過後續權利要求加以限制。
權利要求
1.一種耦合器，其包括具有旋轉軸的第一和第二轉動軸；兩個共軸的磁轉子，其每個轉子包含各組永久磁體；兩個共軸的導體轉子，其每個轉子具有非鐵導電環，其與所述各磁體組之一間隔一定間隙；所述的前兩個轉子相互間隔固定的軸向距離，並且一體地安裝在所述第一軸上，以便與其一致地轉動；剩下的兩個所述轉子則安裝成與所述第二軸一致地轉動，並且可以相對於所述第二軸在相對方向上軸向移動，從而與所述前兩個所述轉子成耦合和去耦合關係；磁收縮材料與所述導體轉子一起分別與所述永久磁體組相互作用，並且將所述轉子磁偏壓成所述耦合關係；一組件伴隨著所述轉子，在所述磁轉子與所述導體轉子之間在最小與最大所述間隙之間的移動範圍內軸向運動，所述最小間隙就是使得因過載使所述軸之間的滑動使軸向推力超過所述偏壓，由此使所述耦合器脫離；和可調限位器，用以調節所述最小間隙。
2.按照權利要求1的耦合器，其中在所述一體中的所述兩個轉子是導體轉子；並且所述剩餘的轉子是兩個磁轉子，其位於所述導體轉子之間。
3.一種耦合器，其包括具有旋轉軸的第一和第二轉動軸；兩個共軸磁轉子，其每個均包含各組永久磁體；兩個共軸導體轉子，其每個均具有非鐵導電環，其分別與所述磁體組間隔一定的空氣間隙；前兩個所述轉子間隔固定的軸向距離，並且一體地安裝在所述第一軸上，使得其一致地轉動；剩下的兩個所述轉子則安裝成與所述第二軸一致地轉動，並且可以相對於所述第二軸在相對方向上軸向移動，從而與所述前兩個所述轉子成耦合和去耦合關係；磁收縮材料伴隨著所述導體轉子分別與所述永久磁體組相互作用，並且將所述轉子磁偏壓成所述耦合關係；可調限位器伴隨著所述轉子並且限制所述磁轉子和所述導體轉子之間的軸向移動在最小與最大所述空氣間隙之間的移動範圍內，所述最小空氣間隙可以通過調節所述限位器而加以調整，以使得因過載在所述軸之間的滑動使軸向推力超過所述偏壓，由此使所述耦合器脫離。
全文摘要
一種永磁耦合器,其具有安裝於一軸上的導體轉子組件,和安裝於共軸上的磁轉子組件。磁轉子組件提供兩個磁轉子,其與由導體轉子組件所提供的兩個導體元件間隔可調的空氣間隙。空氣間隙調整包括可調的限位器,如具有可調有效長度的旋轉臂。這些限位器可與旋轉臂一起操作,使得磁轉子在相對方向上一致地軸向移動。可設置空氣間隙,使得耦合器在經受過載情況下可自動地脫離。
文檔編號H02K49/00GK1377123SQ0111735
公開日2002年10月30日 申請日期2001年3月23日 優先權日2001年3月23日
發明者卡爾·J.·拉姆 申請人:馬格納福斯公司