一種限矩型永磁耦合器的製作方法

2023-11-03 01:12:12 3

專利名稱：一種限矩型永磁耦合器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種限矩型永磁耦合器，尤其涉及一種可自動脫開和自啟動的限矩型永磁稱合器。
背景技術：
目前為了保護電機系統的可靠運行，特別是對一些重負載、易燃、易爆等惡劣環境，容易過載的電機拖動系統，過載保護尤為重要，比如皮帶輸送機、鏈條輸送機、磨煤機、破碎機等等。人們發明了很多辦法去解決這個問題，其中包括液力耦合器、本公司先前提出專利號為CN201010109757. 6中公開了一種渦流式永磁耦合器，包括一個筒狀導體轉子和一個筒狀永磁轉子組成；其工作原理是電機與筒狀導體轉子同步轉動，筒狀導體轉子與筒狀永磁轉子產生相對運動，從而導體上產生渦流，形成感應磁場與用磁場相互作用，從而帶動永磁轉子沿與導體轉子同方向轉動結果是將電機軸的轉矩傳遞到負載軸上。但是如果 在負載發生堵轉或者過載故障情況時，該永磁耦合器僅僅能夠提供1-2分鐘的過載保護，同時在耦合器上產生大量的熱量，若應用在易燃、易爆的環境(煤礦井下環境)就存在很大的安全隱患，而且如果超過2分鐘電機保護還不正常斷電的話，將導致耦合器損壞，所帶來的經濟損失也是相當大的。因此當負載堵轉或者過載時，該耦合器不能提供一種完全的過載保護。本公司先前提出專利號為201020540495. 4中公開了一種限矩型永磁耦合器，包括導體轉子和永磁轉子。其工作原理是當發生堵轉的時侯會產生滑差，此時永磁體會產生磁場作用在導體環上產生渦流推力，將導體轉子沿著軸向方向推離，使得永磁轉子和導體轉子之間的作用面積減到最小，轉矩為零，使電機與負載完全脫開，然後在通過控制器將兩轉子重新組合，是嚙合面積達到最大。但是這種限矩型永磁耦合器如果發生意外不能自動脫開也必將導致產生大量的熱量，存在了一定的安全隱患，用於防爆要求嚴格的環境比如煤碳行業的井下設備，就存在很大的不足。而液力耦合器過載後，液壓油溫度升高使得易熔塞熔化，式液壓油洩壓從而保護系統，該產品在過載時危險，對周圍的設備和人都會導致很大的威脅，同時系統恢復費事麻煩，況且液力耦合器複雜，容易漏油，壽命短，可靠性低等天生缺陷。而美國MagnaForce公司提出的限矩型永磁耦合器，在過載時可以脫開，但是該產品為渦流式永磁耦合器，在導體盤上有渦流，如果在過載時，不能順利脫開，將會在導體盤上產生大量的熱量，在煤炭井下長周期運行存在安全隱患，對系統有隱患。
發明內容本發明為可靠性要求高的電機拖動系統提供了一種全新的過載保護方案該方案無發熱、無機械聯結、更安全，噪音更小，無滑差高效的過載保護方案，屬於本案型，特別適用於煤炭行業井下輸煤皮帶的過載保護系統。在煤炭行業等高易燃易爆環境下，如果發生過載或堵轉的情況，本發明的產品將完全脫開，並且脫開過程無發熱，無機械連接，能夠很好很快的恢復正常運轉，同時也較好的保護了電機的拖動系統，完全排除了由於過載產生大量熱量而帶來的安全隱患。本發明為一種限矩型永磁I禹合器，包括筒狀外永磁轉子、筒狀內永磁轉子和傳動機構；其特徵在於所述的筒狀外永磁轉子和筒狀內永磁轉子的底部和筒壁上分別安裝有永磁體按照磁極交錯排列方式均勻排列；兩轉子可以在各自的軸上同步轉動，傳動機構上安裝有限距裝置；筒狀外永磁轉子或筒狀內永磁轉子可互為輸出或輸入機構，可在傳動機構上滑動；兩永磁轉子之間無機械連接，通過磁場作用連接。筒狀外永磁轉子由永磁體、永磁託盤[4]、環形磁座[5]和圓盤形磁座[11]構成；筒狀內永磁轉子由永磁體[3』]、永磁託盤[4』 ]、環形磁座[5』 ]、圓盤形磁座[11』 ]、至少四個滑動銷子[13]和銷子擋板構成。傳動機構是用來傳遞扭矩的,可以由方軸組成也可以通過扭矩盤、圓形軸/方形軸和至少兩個以上的銷軸組成；筒狀內永磁轉子[2]和筒狀外永磁轉子[I]的各自的永磁託盤[3』 3]上有螺紋裝飾孔[12]，方便安裝、調試和拆卸永磁體(如圖4);每個用於放置永 磁體的對應位置的四個角都為圓形轉角孔[14]，方便放置永磁體，因為永磁體的四個角有稜邊，如果將永磁託盤放置永磁體的空槽設置成與永磁體一樣的稜邊，會導致永磁體難安裝，容易卡住(如圖5)。筒狀外永磁轉子[I]筒壁上的永磁體是通過環形磁座[3]固定在永磁託盤[4]上，其中環形磁座[5]通過螺栓與永磁託盤[4]固定連接，同時永磁體也被更加牢固的固定於磁座內(如圖6);所述的筒狀內永磁轉子[2]底部的永磁體通過圓盤形磁座[11]固定在永磁託盤[4』]上，其中圓盤形磁座[11]通過螺栓與永磁託盤[4』]固定連接，永磁體通過一種強力膠與圓盤形磁座固定連接。永磁託盤與方軸之間通過滑動銷子連接，滑動銷子做成半圓柱形，曲面部分現在永磁託盤內並固定在永磁託盤上，平面貼在方軸的軸面上，並且要使得方軸面與永磁託盤無接觸，而滑動銷子的材料可以採用聚四氟氯乙烯等高耐磨材料。如果傳動機構採用銷軸傳遞方式，扭矩盤通過鍵與旋轉軸固定連接，旋轉軸可以使圓形軸也可以是方軸；採用兩根以上的銷軸固定在永磁轉子的扭矩盤上，銷軸的另一端與扭矩盤相連，並且銷軸可以相對於扭矩盤軸向滑動。在方軸[6]或旋轉軸[10]上有限距的側板是傳動機構的限距裝置，來限制兩個永磁轉子間的最小間距。實施原理根據磁場間同極相斥，異極相吸的原理，該聯軸器正常工作狀態利用了異極相吸的特性，靜止和自啟動狀態運用了在自然狀態下磁極間自調整的特點，當遇到過載或堵轉狀態下則是受到異極相斥的啟發，設計出相對磁塊作為過載或堵轉的自保護動力開關和動力的來源。在正常工作狀態，筒狀外永磁轉子與筒狀內永磁轉子在磁場作用下處於嚙合面積最大位置，且內外永磁轉子同步運行；在傳遞扭矩超過設計值時，筒狀內外永磁轉子存在滑差，由筒狀內外永磁轉子底部的磁場提供瞬間排斥力，將內永磁轉子推開，使得內外永磁轉子的嚙合面積為零，從而卸掉負載，電機空轉保護電機；在電機停機狀態，內外永磁轉子在磁場的作用下，自動復位到最大嚙合面狀態。

圖I為本發明的限矩型永磁耦合器完全脫開時的剖視圖。圖2為本發明的限矩型永磁耦合器的實施例2的示意圖。[0013]圖3為本發明的限矩型永磁耦合器的限距裝置示意圖。圖4為本發明的限矩型永磁耦合器的兩永磁轉子正常工作時的正剖面圖。圖5為本發明的永磁轉子為放置永磁體所設置的轉角孔的示意圖。圖6為本發明的限矩型永磁耦合器的兩永磁轉子正常工作時的正剖面圖。
具體實施方式
本發明共包括至少三種結構系列1、外轉子固定，內轉子滑動；2、通過銷子傳遞扭矩結構；3、內轉子固定，外轉子滑動。實施例I :如圖所示，本實施例包括筒狀外永磁轉子[I]、筒狀內永磁轉子[2]、方軸[6]。過程一啟動靜止狀態下的傳動機構-方軸[6]在電機動力的帶動下，筒狀內永磁轉子[2]緩慢向筒狀外永磁轉子[I]方向滑動，當兩者相距一定範圍內，根據磁極間的自調整特點，內外轉子自調整至異極相吸狀態，使產生自然嚙合而同步實現了同步轉動。過程二同步永磁轉子的方軸[6]，在電機帶動下將動力以最大限度的傳動比將動力傳遞出來，內外磁轉子異極相吸，內外永磁底盤內磁塊異磁極相對，內外機構以共同轉速旋轉，從而實現可靠性的同步傳動。過程三筒狀內永磁轉子[2]和筒狀外永磁轉子[I]通過方軸[6]傳遞當載荷過大或堵轉時產生的扭矩，致使內外轉速不同，內外永磁轉子產生滑差的同時，內部永磁轉子底盤內的永磁磁塊與外轉子永磁底盤產生滑差使永磁傳動部分出現同極相對的情況，內外磁塊間產生較大斥力，內部永磁轉子被相互間斥力自動推開，通過水平方軸[6]滑移，實現過載或堵轉自保護。過程四筒狀內永磁轉子[2]受到斥力作用通過水平方軸[6]反向移動，在方軸上的限距裝置[7]的限制下，筒狀內永磁轉子[2]在一定範圍內沿方軸[6]滑動，筒狀內永磁轉子[2]與筒狀外永磁轉子[I]相距在兩者磁感應範圍內，磁場間的自調整使兩者間產生一定的吸引力將內部磁轉子向內吸引實現自啟動。實施例2 過程一由銷軸[9]和扭矩盤[8]連接的耦合器結構，筒狀內永磁轉子[2]、銷軸和扭矩盤[8]連接，扭矩盤[8]與旋轉軸[10]固定連接，與銷軸[9]滑動連接，筒狀內永磁轉子[2]可在銷軸[9]的帶動下在旋轉軸[10]上滑動。靜止啟動狀態下的在電機動力的帶動下，筒狀內永磁轉子[2]緩慢向筒狀外永磁轉子[I]方向滑動，當兩者相距一定範圍內，根據磁極間的自調整特點，內外轉子自調整至異極相吸狀態，使產生自然嚙合而同步實現了同步轉動。過程二同步永磁轉子銷軸[9]和扭矩盤[8]、旋轉軸[10]是傳動機構，在電機帶動下將動力以最大限度的傳動比將動力傳遞出來，內外磁轉子異極相吸，內外永磁底盤內磁塊異磁極相對，內外機構以共同轉速旋轉，從而實現可靠性的同步傳動。過程三筒狀內永磁轉子[2]和筒狀外永磁轉子[I]通過銷軸[9]傳遞當載荷過大或堵轉時產生的扭矩，致使內外轉速不同，內外永磁轉子產生滑差的同時，內部永磁轉子底盤內的永磁磁塊與外轉子永磁底盤產生滑差使永磁傳動部分出現同極相對的情況，內外磁塊間產生較大斥力，內部永磁轉子被相互間斥力自動推開，通過水平旋轉軸[10]滑移，實現過載或堵轉自保護。過程四筒狀內永磁轉子[2]受到斥力作用通過水平轉軸[10]反向移動，在轉軸上的限距裝置[7』 ]的限制下，筒狀內永磁轉子[2]在一定範圍內沿轉軸[10]滑動，筒狀內永磁轉子[2]與筒狀外永磁轉子[I]相距在兩者磁感應範圍內，磁場間的自調整使兩者間產生一定的吸引力將內部磁轉子向內吸引實現自啟動。實施例3 過程一啟動靜止狀態下的傳動機構-方軸[6]在電機動力的帶動下，筒狀外永磁轉子[I]緩慢向筒狀內永磁轉子[2]方向滑動，當兩者相距一定範圍內，根據磁極間的自調整特點，內外轉子自調整至異極相吸狀態，使產生自然嚙合而同步實現了同步轉動。過程二同步永磁轉子的方軸[6]，在電機帶動下將動力以最大限度的傳動比將動·力傳遞出來，內外磁轉子異極相吸，內外永磁底盤內磁塊異磁極相對，內外機構以共同轉速旋轉，從而實現可靠性的同步傳動。過程三內永磁轉子結構(8)和外永磁轉子(I)通過連接軸(4)當載荷過大或堵轉時，致使內外轉速不同，內外永磁轉子產生滑差的同時，內部永磁轉子底盤內的永磁磁塊與外轉子永磁底盤產生滑差使永磁傳動部分出現同極相對的情況，內外磁塊間產生較大斥力，內轉子不動，外部永磁轉子被相互間斥力自動推開，通過水平方軸(4)滑移，實現過載或堵轉自保護。過程四筒狀外永磁轉子[I]受到斥力作用通過水平方軸[6]反向移動，在方軸[6上的限距裝置[7]的限制下，筒狀外永磁轉子[I]在一定範圍內沿方軸[6]滑動，筒狀內永磁轉子[2]與筒狀外永磁轉子[I]相距在兩者磁感應範圍內，磁場間的自調整使兩者間產生一定的吸引力將內部磁轉子向內吸引實現自啟動。實施例4 過程一由銷軸[9]和扭矩盤[8]連接的耦合器結構，筒狀外永磁轉子[I]、銷軸和扭矩盤[8]連接，扭矩盤[8]與旋轉軸[10]固定連接，與銷軸[9]滑動連接，筒狀外永磁轉子[I]可在銷軸[9]的帶動下在旋轉軸[10]上滑動。靜止啟動狀態下的在電機動力的帶動下，筒狀外永磁轉子[I]緩慢向筒狀外內磁轉子[2]方向滑動，當兩者相距一定範圍內，根據磁極間的自調整特點，內外轉子自調整至異極相吸狀態，使產生自然嚙合而同步實現了同步轉動。過程二同步永磁轉子銷軸[9]和扭矩盤[8]、旋轉軸[10]是傳動機構，在電機帶動下將動力以最大限度的傳動比將動力傳遞出來，內外磁轉子異極相吸，內外永磁底盤內磁塊異磁極相對，內外機構以共同轉速旋轉，從而實現可靠性的同步傳動。過程三筒狀外永磁轉子[I]和筒狀內永磁轉子[2]通過銷軸[9]傳遞當載荷過大或堵轉時產生的扭矩，致使內外轉速不同，內外永磁轉子產生滑差的同時，內部永磁轉子底盤內的永磁磁塊與外轉子永磁底盤的磁塊產生滑差使永磁傳動部分出現同極相對的情況，內外磁塊間產生較大斥力，外永磁轉子被相互間斥力自動推開，通過水平旋轉軸[10]滑移，實現過載或堵轉自保護。過程四筒狀外永磁轉子[I]受到斥力作用通過水平轉軸[10]反向移動，在轉軸上的限距裝置[7』]的限制下，筒狀外永磁轉子[I]在一定範圍內沿轉軸[10]滑動，筒狀外永磁轉子[I]與筒狀內永磁轉子[2]相距在兩者磁感應範圍內，磁場間的自調整使兩者間產生一定的吸引力將內部磁轉子向內吸引實現自啟動。優選一結構簡單，過載斥力反應迅速，使重啟動時間縮短。優選二 永磁之間無熱量發生，安全性較高，產品使用壽命延長，保護電機壽命。 優選三眾多變頻電機，同步電機等都通過數控技術實現過載保護，本發明利用機械結構實現控制，降低成本，維護簡單。
權利要求1.一種限矩型永磁I禹合器,包括筒狀外永磁轉子[I]、筒狀內永磁轉子[2]和傳動機構 [6，11』];其特徵在於所述的筒狀外永磁轉子[I]和筒狀內永磁轉子[2]的底部和筒壁上分別安裝有永磁體[33』]按照磁極交錯排列方式均勻排列；兩轉子可以在各自的軸上同步轉動，傳動機構上安裝有限距裝置[77』];筒狀外永磁轉子[I]或筒狀內永磁轉子[2]可互為輸出或輸入機構，可在傳動機構[6，11』]上滑動；兩永磁轉子之間無機械連接，通過磁場作用連接。
2.根據權利要求I所述的一種限矩型永磁耦合器，其特徵在於所述的筒狀外永磁轉子[1]由永磁體[3]、永磁託盤[4]、環形磁座[5]和圓盤形磁座[11]構成。
3.根據權利要求I所述的一種限矩型永磁耦合器，其特徵在於所述的筒狀內永磁轉子[2]由永磁體[3』]、永磁託盤[4』]、環形磁座[5』]、圓盤形磁座[11』]、至少四個滑動銷子 [13]和銷子擋板[15]構成。
4.根據權利要求I所述的一種限矩型永磁耦合器，其特徵在於所述的傳動機構 [6，11』 ]可以是方軸[6]或旋轉軸[10]、扭矩盤[8]、至少兩個以上的銷軸 9]構成。
5.根據權利要求I所述的一種限矩型永磁耦合器，其特徵在於所述的筒狀內永磁轉子 [2]和筒狀外永磁轉子[I]的各自的永磁託盤[3』 3]上有螺紋工藝孔[12]，每個用於放置永磁體的對應位置的四個角都為圓形轉角孔[14]。
6.根據權利要求2所述的一種限矩型永磁耦合器，其特徵在於所述的筒狀外永磁轉子[1]筒壁上的永磁體是通過環形磁座[3]固定在永磁託盤[4]上，其中環形磁座[]通過螺栓與永磁託盤[4]固定連接，同時永磁體也被更加牢固的固定於磁座內；所述的筒狀內永磁轉子[2]底部的永磁體通過圓盤形磁座[11]固定在永磁託盤[4』 ]上,其中圓盤形磁座[11]通過螺栓與永磁託盤[4』]固定連接，永磁體通過一種強力膠與圓盤形磁座固定連接。
7.據權利要求3所述的一種限矩型永磁耦合器，其特徵在於所述的筒狀內永磁轉子[2]的滑動銷子[13]與永磁託盤[4』]固定在一起，滑動銷子[]的平面部分與方軸的平面無空隙貼合，使得永磁託盤[4』]與方軸[6]之間留有空隙；滑動銷子的材料採用高耐磨材料。
8.根據權利要求4所述的一種限矩型永磁耦合器，其特徵在於所述的旋轉軸[10]可以是方形軸、圓軸。
9.根據權利要求4所述的一種限矩型永磁耦合器，其特徵在於所述的銷軸[9]與筒狀外永磁轉子[I]或筒狀內永磁轉子[2]相連；所述的方軸[6]或旋轉軸[10]上有限距的側板是傳動機構的限距裝置，來限制兩個永磁轉子間的最小間距。
10.根據權利要求4所述的一種限矩型永磁耦合器，其特徵在於所述的扭矩盤[8]與旋轉軸[10]固定連接，與銷軸[9]滑動連接。
專利摘要本實用新型公開了一種限矩型永磁耦合器，包括筒狀外永磁轉子、筒狀內永磁轉子和傳動機構；其特徵在於所述的筒狀外永磁轉子和筒狀內永磁轉子的底部和筒壁上分別安裝有永磁體按照磁極交錯排列方式均勻排列；兩轉子可以在各自的軸上同步轉動，傳動機構上安裝有限距裝置；筒狀外永磁轉子或筒狀內永磁轉子可互為輸出或輸入機構，可在傳動機構上滑動；兩永磁轉子之間無機械連接，通過磁場作用連接。本實用新型為可靠性要求高的電機拖動系統提供了一種全新的過載保護方案該方案無發熱、無機械聯結、更安全，噪音更小，無滑差高效的過載保護方案，屬於本案型，特別適用於煤炭行業井下輸煤皮帶的過載保護系統。
文檔編號H02K49/06GK202679217SQ20122018597
公開日2013年1月16日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者不公告發明人 申請人:南京艾凌節能技術有限公司