動力傳動、節(jié)能減排、動設備、磁力驅(qū)動。

背景技術：

從人類利用地磁驅(qū)動發(fā)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(xiàn)代磁學理論的發(fā)展，磁力驅(qū)動產(chǎn)品在工業(yè)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。限于磁性材料的制約，磁力驅(qū)動技術發(fā)展緩慢，直到1983年，中國發(fā)明了高性能永磁材料釹鐵硼，磁力驅(qū)動產(chǎn)品才得到快速發(fā)展應用。

磁力耦合器從磁力泵等磁力驅(qū)動產(chǎn)品中獨立出來作為單獨的分支發(fā)展以來，出現(xiàn)了形形色色的產(chǎn)品，但都局限于結構方面的原因，只能局限于中小功率、中小扭矩區(qū)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(xiàn)有技術和產(chǎn)品都無法滿足實際應用需求。

節(jié)能減排是目前迫切需求。動設備節(jié)能，目前比較高效的有變頻調(diào)速節(jié)能和溝槽凸輪機構調(diào)速磁力耦合器調(diào)速節(jié)能。變頻器使用壽命較短，環(huán)境適應能力差，占地空間大，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(diào)速磁耦(筒式和盤式)因結構原因應用范圍有限，且價格昂貴。液冷溝槽凸輪機構調(diào)速盤式磁耦只能勉強應用到2500KW以下中等轉(zhuǎn)速的動設備中，風冷溝槽凸輪機構調(diào)速盤式磁耦只能勉強應用到350KW以下中等轉(zhuǎn)速的動設備中。筒式磁耦則更差，液冷調(diào)速產(chǎn)品只能勉強應用到800KW以下中等轉(zhuǎn)速的動設備中，且安全可靠性不高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明重在找到一種解決大功率、高扭矩動設備調(diào)速節(jié)能的技術方法，伴隨著這種技術方法而引伸出幾種類型61型電動調(diào)速盤式磁力耦合器——風冷61A型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、液冷61A型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、串聯(lián)風冷61A型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、串聯(lián)液冷61A型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、風冷61B型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、液冷61B型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、串聯(lián)風冷61B型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、串聯(lián)液冷61B型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、風冷61C型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、液冷61C型電動調(diào)速盤式磁力耦 合器、串聯(lián)風冷61C型電動調(diào)速盤式磁力耦合器、串聯(lián)液冷61C型電動調(diào)速盤式磁力耦合器。

A、B、C三種類型的61型電動調(diào)速盤式磁力耦合器的區(qū)別在于實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動到直線運動轉(zhuǎn)化的部件不同，61A型采用滾珠絲杠，61B型采用滑動絲杠，61C型采用溝槽凸輪。

附圖說明

圖1所示為風冷61A型電動調(diào)速盤式磁力耦合器，液冷61A型電動調(diào)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2所示為串聯(lián)風冷61A型電動調(diào)速盤式磁力耦合器，串聯(lián)液冷61A型電動調(diào)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3所示為風冷61B型電動調(diào)速盤式磁力耦合器，液冷61B型電動調(diào)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所示為串聯(lián)風冷61B型電動調(diào)速盤式磁力耦合器，串聯(lián)液冷61B型電動調(diào)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5所示為風冷61C型電動調(diào)速盤式磁力耦合器，液冷61C型電動調(diào)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6所示為串聯(lián)風冷61C型電動調(diào)速盤式磁力耦合器，串聯(lián)液冷61C型電動調(diào)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61型電動調(diào)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(diào)速機構(關于調(diào)速機構3中實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動到直線運動轉(zhuǎn)化的部件，61A型采用滾珠絲杠，61B型采用滑動絲杠，61C型采用溝槽凸輪)，6為高速回轉(zhuǎn)導電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)。

對于串聯(lián)61型電動調(diào)速盤式磁力耦合器，理論上可串聯(lián)任意組，可根據(jù)需要決定，圖2、圖4、圖6所示為3組串聯(lián)，圖中標號8為中間串聯(lián)的感應盤組件和磁塊固定盤組件。

幾種結構類型的61型電動調(diào)速盤式磁力耦合器中，所有的感應盤組件由限位螺栓聯(lián)結組成外轉(zhuǎn)子，所有的磁塊固定盤組件串聯(lián)在中心傳動軸上，和調(diào)速機構一起組成內(nèi)轉(zhuǎn)子，中心傳動軸中有電線連接電機和高速回轉(zhuǎn)導電接頭的電刷，高速回轉(zhuǎn)導電接頭的滑環(huán)連接外部電源。雙向開關控制進入電機的電流方向，從而改變電機轉(zhuǎn)向。電機驅(qū)動滾珠絲杠組件或滑動絲杠組件或溝槽凸輪組件，使旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，帶動磁塊固定盤組件沿軸向滑動，從而改變磁塊固定盤和感應盤之間的距離(磁場耦合間隙)，以達到調(diào)速節(jié)能的目的(磁場耦 合間隙的變化，將導致磁耦內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差的變化，也就是輸入輸出轉(zhuǎn)速的變化)。

圖7所示為磁塊固定盤組件。圖中清楚示出了磁塊的分布情況。

圖8、圖9所示為61A型電動調(diào)速盤式磁力耦合器的調(diào)速機構3，由電機、滾珠絲杠組件等組成。圖中標號3-1、3-4為滾珠絲杠組件，3-2為電機，3-3為輔助支架。

圖10所示為61B型電動調(diào)速盤式磁力耦合器的調(diào)速機構3，由電機、滑動絲杠組件等組成。圖中標號3-1、3-4為滑動絲杠組件，3-2為電機，3-3為輔助支架。

圖11所示為61C型電動調(diào)速盤式磁力耦合器的調(diào)速機構3，由電機、溝槽凸輪組件等組成。圖中標號3-1、3-4為溝槽凸輪組件，3-2為電機，3-3為輔助支架。

圖12、圖13所示為高速回轉(zhuǎn)導電接頭，采用模塊化結構，滑環(huán)的數(shù)量根據(jù)需要確定，圖中所示為三個滑環(huán)(可為六個或任意個)，連通三根導線，中間環(huán)6-3、防護層6-4采用電絕緣材料，6-5為電刷，6-6為滑環(huán)(鑲嵌于中間環(huán)6-3內(nèi))，6-7為微調(diào)彈簧(用來平衡接觸壓力)，6-8為導線，6-9為右端蓋，6-1為左端蓋，6-11為軸承，6-15為支架?；h(huán)內(nèi)接電刷，外接外部電源。電刷裝配于中心傳動軸6-14上，與中心傳動軸同步旋轉(zhuǎn)?；h(huán)6-6鑲嵌在中間環(huán)6-3內(nèi)部形成靜止部件，固定在支架6-15上，依靠軸承6-11隔離中心傳動軸高速旋轉(zhuǎn)的影響。高速回轉(zhuǎn)導電接頭以電刷和滑環(huán)作為動態(tài)接觸，也可以將電刷和滑環(huán)反裝，由電刷內(nèi)接滑環(huán)，外接外部電源。圖13中將防護層6-4擴大到圓周面，增強絕緣防護，并去除了左右端蓋以簡化結構。

圖14、圖15所示為感應盤，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14所示形狀，如已知設備旋向，可選用圖15所示的流線形狀，以增加散熱量并減小擾流噪聲。在散熱量足夠的情況下，感應盤使用平盤即可，可不要凸起葉片，以簡化制造工藝。

圖16所示為中心傳動軸中細長孔的制造工藝(可直接進行細長孔加工)——采用鋁擠型成型，然后與中心傳動軸進行嵌套，以簡化加工工藝，降低制造成本。

圖17所示為串聯(lián)61A/B/C型電動調(diào)速盤式磁力耦合器中間串聯(lián)的感應盤組件和磁塊固定盤組件，定位套8-1、8-2將感應盤組件定位于磁耦外轉(zhuǎn)子的聯(lián)結螺桿上，限位套8-8對磁塊固定盤組件在中心傳動軸上滑動起限位作用。

圖18所示為61A型磁耦取下內(nèi)部兩端支承軸承的結構示意，傳動軸之間聯(lián)接采用脹套，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(lián)結組成外轉(zhuǎn)子，磁塊固定盤組件2和4與調(diào)速機構3由中心傳動軸連接組成內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)外轉(zhuǎn)子互不接觸，但由于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)，以致于軸過度磨損失效。此外，軸竄的影響會造成不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，嚴重時會造成事故?？偟膩碚f，此種方案要慎用。

圖19、圖20、圖21、圖22所示為電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭，采用模塊化串聯(lián)結構，可串聯(lián)任意通道，圖19、圖20中所示為三通道，其內(nèi)轉(zhuǎn)子由螺栓6-29聯(lián)結各部分，然后和回轉(zhuǎn)接頭的外轉(zhuǎn)子裝配組成一個整體，再用定位螺釘固定于中心傳動軸上，其內(nèi)轉(zhuǎn)子和中心傳動軸同步轉(zhuǎn)動，其外轉(zhuǎn)子靜止不動，以連接外部電源。兩端密封環(huán)6-20、6-21可采用碳化鎢、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可采用電絕緣材料，6-22采用電接觸材料，6-23采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，防止高速回轉(zhuǎn)時彈簧在離心力作用下失效。

電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭可用來取代高速回轉(zhuǎn)導電接頭，電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭比高速回轉(zhuǎn)導電接頭具有更好的防水、防塵和防爆性能，但其結構復雜，制造困難，經(jīng)濟性差。

具體實施方式

61型電動調(diào)速盤式磁力耦合器所包含的各組成零部件，現(xiàn)代工業(yè)制造技術均可加工制造。電機、滾珠絲杠、磁塊、軸承均可由專業(yè)廠商配套生產(chǎn)，其它零部件機加工、模具成形、焊接即可。

61型電動調(diào)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(qū)間)，以完成系列化產(chǎn)品的標定。(2)動平衡檢測——旋轉(zhuǎn)設備必須達到相關標準規(guī)定的動平衡要求，以達到必要的安全可靠性。