動力傳動、節(jié)能減排、動設(shè)備、磁力驅(qū)動。

背景技術(shù)：

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(shù)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。筒式磁力耦合器作為磁耦家族中的一種類型，因其結(jié)構(gòu)方面的原因，在使用安全性、可靠性等方面稍遜一籌，但在一些局部領(lǐng)域中，筒式磁力耦合器也是一種不錯的傳動裝置，有其獨到之處。

節(jié)能減排是目前迫切需求，目前普遍應用液力偶合器進行動力傳動，傳動效率相對磁耦較低。變頻調(diào)速在調(diào)速效率上雖然和磁耦相差不多，但變頻器的使用壽命和維護性與磁耦相比相去甚遠。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明重在找到一種筒式磁力耦合器調(diào)速的技術(shù)方法，伴隨著這種技術(shù)方法而引伸出四種類型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器——A型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器、B型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器、C型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器、D型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器。

四種類型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器的區(qū)別在于驅(qū)動滑動絲杠的電機轉(zhuǎn)子是內(nèi)轉(zhuǎn)子還是外轉(zhuǎn)子，以及滑動絲杠采用的數(shù)量有所不同，從而導致磁力耦合器結(jié)構(gòu)有所差異。

附圖說明

圖1所示為風冷A型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器，液冷A型滑動絲杠電動調(diào)速筒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B型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器，液冷B型滑動絲杠電動調(diào)速筒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C型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器，液冷C型滑動絲杠電動調(diào)速筒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所示為風冷D型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器，液冷D型滑動絲杠電動調(diào)速筒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。

幾種類型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器，都包含如下幾個部分：感應筒組件(固定筒1和感應筒2等組成)、磁塊固定筒組件(固定筒3、擋板5和磁塊4等組成)、滑動絲杠組件(絲杠20、螺母21組成)、高速回轉(zhuǎn)導電接頭或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭(圖中標號6)、電機定子7、電機轉(zhuǎn)子8、中心傳動軸11、法蘭軸套25等。

A型、B型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器采用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機驅(qū)動滑動絲杠組件，其電機外轉(zhuǎn)子利用同步盤9和脹套10保持與中心傳動軸11同步轉(zhuǎn)動，相對靜止。

C型、D型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器采用外轉(zhuǎn)子電機驅(qū)動滑動絲杠組件，其電機內(nèi)轉(zhuǎn)子直接固定在中心傳動軸11上，或采用電機中心軸與中心傳動軸11同體，合二為一。

對于A型、B型、C型、D型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器，磁塊固定筒組件、滑動絲杠組件、驅(qū)動電機和中心傳動軸等組成內(nèi)轉(zhuǎn)子，感應筒組件和法蘭軸套等組成外轉(zhuǎn)子。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子依靠磁塊產(chǎn)生的永磁磁場和感應筒上產(chǎn)生的感應磁場兩者之間的相互作用來傳遞運動。調(diào)速時，通過控制進入電機的電流的方向來控制電機轉(zhuǎn)子與定子的相對轉(zhuǎn)向，由電機驅(qū)動滑動絲杠組件，使旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，帶動磁塊固定筒組件沿中心傳動軸滑動，從而調(diào)整感應筒上產(chǎn)生的感應磁場的大小(內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間的磁場耦合面積)，來改變傳遞功率的大小，達到調(diào)速節(jié)能的目的。

調(diào)速時，裸露于磁耦外部的磁塊將會造成電磁危害，并存在安全隱患。在加裝防護罩后，應控制好防護罩與內(nèi)轉(zhuǎn)子的距離，距離過近，則相當于加裝了一個強制制動器，造成能量損失。此外，磁塊脆性大，易碎，所以防護工作須做好。

滑動絲杠組件在調(diào)速時調(diào)節(jié)的是感應筒和磁塊固定筒之間的相對耦合面積，所以也可以將滑動絲杠組件與感應筒聯(lián)結(jié)，驅(qū)動感應筒沿軸向運動來達到調(diào)速的目的。

圖2所示為A-A剖視圖，明確表達了磁塊固定的方式，斜楔夾緊。此外，圖2明確表達了內(nèi)轉(zhuǎn)子通風散熱的流道情況，可根據(jù)轉(zhuǎn)子旋向在外轉(zhuǎn)子上加裝導流葉片，造成強力強制通風散熱。

圖4所示為B-B剖視圖。

圖7所示為A型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器加裝同步屏蔽筒的結(jié)構(gòu)方案，圖中標號30為同步屏蔽筒，可有效防止漏磁危害，并增加設(shè)備的安全性。B型、C型、D型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器加裝同步屏蔽筒的結(jié)構(gòu)方案與A型相同。

圖8所示為A型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器取下內(nèi)部定位支承軸承的結(jié)構(gòu)示意，傳動軸之間聯(lián)接采用脹套，B型、C型、D型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器也可這樣做，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：內(nèi)外轉(zhuǎn)子互不接觸，但由于裝配時很難保證感應筒與磁塊固定筒的同軸度，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9所示為高速回轉(zhuǎn)導電接頭，采用模塊化結(jié)構(gòu)，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)6-2、防護層6-7、防護層6-1采用電絕緣材料，6-5為電刷，6-4為滑環(huán)(鑲嵌于防護層6-1內(nèi))，6-8為微調(diào)彈簧(用來平衡接觸壓力)，6-3為導線，6-9為軸承。滑環(huán)6-4鑲嵌在防護層6-1內(nèi)部，固定在電機轉(zhuǎn)子7上。電刷6-5裝配在絕緣材料內(nèi)部與支架保持相對靜止，電刷內(nèi)接滑環(huán)，外接外部電源。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，由滑環(huán)內(nèi)接電刷，外接外部電源。

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(jié)構(gòu)，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(jié)各部分，然后和回轉(zhuǎn)接頭的外轉(zhuǎn)子裝配組成一個整體，其內(nèi)轉(zhuǎn)子高速轉(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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)復雜，制造困難，經(jīng)濟性差。

圖10、圖11、圖12所示為C型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式中的三種結(jié)構(gòu)圖，高速回轉(zhuǎn)導電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)可以固定在電機上，以縮短軸向長度。

圖15、圖16、圖17所示為D型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式中的三 種結(jié)構(gòu)圖，高速回轉(zhuǎn)導電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)可以固定在電機上，以縮短軸向長度。

A型、B型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式與C型、D型類似?；瑒咏z杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)的目的在于解決其磁塊過長時，筒內(nèi)散熱不良的問題，但串聯(lián)結(jié)構(gòu)造成筒式磁力耦合器長徑比過大，產(chǎn)生一些隱患，所以不建議大力發(fā)展串聯(lián)型滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器，大功率動設(shè)備節(jié)能調(diào)速問題可直接采用盤式磁力耦合器。

此外，筒式磁力耦合器的串聯(lián)結(jié)構(gòu)除附圖中所示的軸向串聯(lián)結(jié)構(gòu)外，也可采用徑向串聯(lián)結(jié)構(gòu)(或稱之為并聯(lián))，本人不建議發(fā)展此類結(jié)構(gòu)的磁耦，得不償失。

圖13所示為C-C剖視圖。

圖14所示為D-D剖視圖。

圖18所示為E-E剖視圖。

具體實施方式

滑動絲杠電動調(diào)速筒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(shù)均可加工制造。電機、磁塊、軸承、齒輪均可由專業(yè)廠商配套生產(chǎn)，其它零部件機加工、模具成形、焊接即可。

滑動絲杠電動調(diào)速筒式磁力耦合器作為一種動設(shè)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(shè)備必須達到相關(guān)標準規(guī)定的動平衡要求，以達到必要的安全可靠性。