本發(fā)明屬于機(jī)械傳動磁力調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種磁力聯(lián)軸器，尤其是涉及一種復(fù)合調(diào)速型軸式磁力聯(lián)軸器。

背景技術(shù)：

調(diào)速型磁力聯(lián)軸器，為永磁調(diào)速技術(shù)的一種典型裝置，通過調(diào)節(jié)永磁體產(chǎn)生的氣隙磁場，實(shí)現(xiàn)兩對永磁體之間的無接觸可變力矩傳遞，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)的輸出轉(zhuǎn)速，避免了傳統(tǒng)聯(lián)軸器對中性要求高、振動傳遞、不可調(diào)速、軸承磨損等問題，具有非接觸、無噪聲、無需潤滑和清潔等內(nèi)在特點(diǎn)，并兼具軟啟動、自動過載保護(hù)的優(yōu)勢，在石油、化工、礦業(yè)、煤炭、鋼鐵、機(jī)器人、儀器儀表、食品加工等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。此外，無接觸傳動也使得密封條件下的傳動成為可能，因此，在動密封零泄漏場合、腐蝕性物質(zhì)傳輸以及人工心臟等尖端領(lǐng)域前景廣泛。

根據(jù)機(jī)構(gòu)形式的不同，調(diào)速型磁力聯(lián)軸器可以分為盤式和軸式兩種結(jié)構(gòu)。目前，關(guān)于調(diào)速型盤式磁力聯(lián)軸器的應(yīng)用較多，而軸式較少，究其原因是由于軸式結(jié)構(gòu)不如盤式結(jié)構(gòu)易實(shí)現(xiàn)氣隙變化來調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩。但是，盤式聯(lián)軸器自身也存在一些不可避免的缺陷，例如，磁力方向沿聯(lián)軸器軸向，受力無法完全平衡，徑向受力不均而容易產(chǎn)生振動，影響輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速精度。而軸式聯(lián)軸器的磁力方向?yàn)閺较颍瑘A周對稱受力可避免振動，保證傳遞轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定性，更易于控制輸出轉(zhuǎn)速精度，且在體積、重量和效率上更有優(yōu)勢，發(fā)展前景更為廣闊。

授權(quán)公告號為CN102324829B的中國專利公布了一種可調(diào)式軸向異步磁力聯(lián)軸器，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子總成①、外轉(zhuǎn)子總成②、調(diào)速裝置③及隔離套(7)，其中調(diào)速裝置③由套筒Ⅲ(2)、套筒Ⅰ(3)、套筒Ⅱ(4)、轉(zhuǎn)動手輪(11)、摩擦輪主動輪(12)、摩擦輪從動輪(13)、固定套筒(14)、雙列角接觸球軸承(15)構(gòu)成。該專利的調(diào)速裝置③通過摩擦輪主從動輪之間的運(yùn)動傳遞，使永磁體(6)與銅條(10)之間的嚙合面積發(fā)生改變，以此實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩的線性而平穩(wěn)變化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動功能，擴(kuò)展了磁力聯(lián)軸器的應(yīng)用范圍。上述專利公開的聯(lián)軸器雖可實(shí)現(xiàn)調(diào)速目的，卻僅能通過單向調(diào)節(jié)聯(lián)軸器內(nèi)、外轉(zhuǎn)子軸向嚙合長度來改變氣隙嚙合面積，從而實(shí)現(xiàn)可變的輸出轉(zhuǎn)矩，這種單向調(diào)節(jié)方式限制了聯(lián)軸器輸出轉(zhuǎn)速的可調(diào)范圍且可調(diào)精度較低；此外，該聯(lián)軸器外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面布置永磁體，內(nèi)轉(zhuǎn)子為銅條，通過電磁感應(yīng)原理傳遞力矩，該方式會在銅條內(nèi)產(chǎn)生渦流損耗，影響轉(zhuǎn)矩的傳遞效率；另外，上述專利采用齒輪齒條傳動將轉(zhuǎn)動變?yōu)檩S向移動，定位精度較低，很難實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的精確控制。本發(fā)明磁力聯(lián)軸器為復(fù)合調(diào)速型軸式磁力聯(lián)軸器，可軸向、徑向雙向同時(shí)調(diào)節(jié)內(nèi)、外轉(zhuǎn)子間的氣隙長度和厚度，實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速在更大變化范圍內(nèi)的可控調(diào)節(jié)；聯(lián)軸器內(nèi)、外轉(zhuǎn)子均鑲嵌永磁體，通過磁力耦合方式傳遞轉(zhuǎn)矩，可避免產(chǎn)生感應(yīng)渦流損耗，轉(zhuǎn)矩傳遞效率高；本發(fā)明調(diào)速裝置采用滾珠絲杠傳動方式，較齒輪齒條定位精度高，可精確調(diào)節(jié)氣隙的軸向、徑向長度，從而精確控制聯(lián)軸器的輸出轉(zhuǎn)速。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，安全穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速可控調(diào)節(jié)，傳遞轉(zhuǎn)矩效率高的復(fù)合調(diào)速型軸式磁力聯(lián)軸器，用以解決普通軸式磁力聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速不可調(diào)，現(xiàn)有可調(diào)軸式磁力聯(lián)軸器傳遞效率不高、轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍小、精度低的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種復(fù)合調(diào)速型軸式磁力聯(lián)軸器，包括主動軸、與主動軸傳動連接且用于調(diào)節(jié)聯(lián)軸器氣隙厚度的內(nèi)轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)、與內(nèi)轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)相對設(shè)置且用于調(diào)節(jié)聯(lián)軸器氣隙長度的外轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)以及與外轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)傳動連接的從動軸，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)的軸線與外轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)的軸線互相重合。

所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)包括與主動軸的輸出端固定連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子、均勻鑲嵌在內(nèi)轉(zhuǎn)子外表面上的N、S極交替排列的內(nèi)磁鋼以及與內(nèi)磁鋼傳動連接的徑向位移調(diào)節(jié)單元，所述的內(nèi)磁鋼通過徑向位移調(diào)節(jié)單元沿聯(lián)軸器的徑向往復(fù)移動。

所述的徑向位移調(diào)節(jié)單元包括第一滾珠絲杠、與第一滾珠絲杠傳動連接的第一空心滑塊、與第一空心滑塊相對設(shè)置的第二空心滑塊以及將第二空心滑塊與內(nèi)磁鋼傳動連接的連桿組件，所述的第一空心滑塊與第二空心滑塊之間設(shè)有支撐桿，通過支撐桿與第二空心滑塊固定連接，所述的主動軸的輸出端依次穿過第一空心滑塊、第二空心滑塊與內(nèi)轉(zhuǎn)子固定連接，在工作狀態(tài)下，所述的第一滾珠絲杠帶動第一空心滑塊及第二空心滑塊沿主動軸往復(fù)移動。

所述的連桿組件包括沿徑向設(shè)置且與內(nèi)磁鋼相連接的滑柱以及一端與第二空心滑塊鉸接，另一端與滑柱底部鉸接的連桿。

所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子上開設(shè)有與滑柱相適配的滑槽，所述的滑柱插設(shè)在滑槽中并與內(nèi)磁鋼連接，在工作狀態(tài)下，所述的滑柱帶動內(nèi)磁鋼沿徑向往復(fù)移動。

所述的外轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)包括與內(nèi)轉(zhuǎn)子相對設(shè)置的外轉(zhuǎn)子、均勻鑲嵌在外轉(zhuǎn)子內(nèi)表面上的N、S極交替排列且與內(nèi)磁鋼配合使用的外磁鋼以及用于帶動外轉(zhuǎn)子沿從動軸軸向往復(fù)移動的軸向位移調(diào)節(jié)單元。

所述的軸向位移調(diào)節(jié)單元包括第二滾珠絲杠、與第二滾珠絲杠傳動連接的軸承座以及設(shè)置在軸承座上的滾動軸承，所述的從動軸一端與外轉(zhuǎn)子固定連接，另一端穿過滾動軸承與外部負(fù)載相連接。

所述的從動軸上還套設(shè)有連接套筒，所述的外轉(zhuǎn)子通過螺栓與連接套筒固定連接。

所述的連接套筒與從動軸之間采用鍵連接。

所述的滾動軸承的軸承內(nèi)圈與連接套筒采用過盈配合。

所述的主動軸的輸出端加工有外螺紋，與內(nèi)轉(zhuǎn)子通過螺母固定連接，帶動內(nèi)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。

所述的內(nèi)磁鋼的長度等于內(nèi)轉(zhuǎn)子的軸向長度或略小于內(nèi)轉(zhuǎn)子的軸向長度，并與內(nèi)轉(zhuǎn)子的外端面齊平。

所述的外磁鋼的長度等于外轉(zhuǎn)子的軸向長度或略小于外轉(zhuǎn)子的軸向長度，并與外轉(zhuǎn)子的內(nèi)端面齊平。

本發(fā)明復(fù)合調(diào)速型軸式磁力聯(lián)軸器的工作原理為：靜止時(shí)，聯(lián)軸器內(nèi)、外轉(zhuǎn)子上內(nèi)、外磁鋼的相異磁極因相互吸引而對齊，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子間沒有切向磁力，不存在轉(zhuǎn)矩；當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子被外部驅(qū)動器(如電機(jī)等)帶動旋轉(zhuǎn)時(shí)，外轉(zhuǎn)子由于摩擦力及負(fù)載阻力的限制仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子相對外轉(zhuǎn)子偏移一定的角度時(shí)，內(nèi)、外磁鋼間的磁力同樣也會發(fā)生偏移而產(chǎn)生切向分量，致使外磁鋼磁極對內(nèi)磁鋼的相異磁極產(chǎn)生拉力，同時(shí)對內(nèi)磁鋼相應(yīng)的上一個相同磁極產(chǎn)生推力，在推拉合力作用下，帶動外轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，外轉(zhuǎn)子帶動從動軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的無接觸傳遞。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：

(1)通過調(diào)節(jié)磁力聯(lián)軸器氣隙大小的調(diào)速方式，保證在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的可控調(diào)節(jié)，能夠克服普通變頻調(diào)速裝置系統(tǒng)復(fù)雜、易受外界干擾等缺陷；

(2)通過絲杠傳動控制滑動裝置，分別調(diào)節(jié)內(nèi)、外轉(zhuǎn)子上永磁體磁鋼之間徑向、軸向位移，精確調(diào)節(jié)氣隙的長度、厚度，從而連續(xù)控制輸出端的變化載荷，提高變載荷設(shè)備的能源利用率，實(shí)現(xiàn)耗能負(fù)載的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；

(3)通過內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子之間的無接觸聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)主動側(cè)和從動側(cè)之間的柔性傳動，避免傳統(tǒng)聯(lián)軸器對中性要求高、振動傳遞、軸承磨損等問題；

(4)與單一的軸向調(diào)節(jié)或徑向調(diào)節(jié)永磁體間氣隙大小的方式相比，本發(fā)明可同時(shí)改變內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子徑向間隙大小、軸向嚙合長度，完成磁力聯(lián)軸器氣隙長度、厚度的雙向調(diào)節(jié)，使聯(lián)軸器在轉(zhuǎn)矩高效傳遞條件下實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速在更大變化范圍的可控調(diào)節(jié)；

(5)具有非接觸、無噪聲、無需潤滑和清潔等特點(diǎn)，并兼具軟啟動、自動過載保護(hù)、零泄漏等優(yōu)勢，在機(jī)器人、儀器儀表、食品加工設(shè)備、腐蝕介質(zhì)傳輸、人工心臟等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明內(nèi)轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明外轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明內(nèi)磁鋼與外磁鋼靜止?fàn)顟B(tài)下的磁極位置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記說明：

1-主動軸，2-徑向位移調(diào)節(jié)單元，21-第一滾珠絲杠，22-第一空心滑塊，23-第二空心滑塊，24-支撐桿，25-滑柱，26-連桿，3-內(nèi)轉(zhuǎn)子，4-內(nèi)磁鋼，5-外轉(zhuǎn)子，6-外磁鋼，7-第二滾珠絲杠，8-軸承座，9-滾動軸承，10-連接套筒，11-從動軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例：

如圖1-3所示，一種復(fù)合調(diào)速型軸式磁力聯(lián)軸器，包括主動軸1、與主動軸1傳動連接且用于調(diào)節(jié)聯(lián)軸器氣隙厚度的內(nèi)轉(zhuǎn)子3機(jī)構(gòu)、與內(nèi)轉(zhuǎn)子3機(jī)構(gòu)相對設(shè)置且用于調(diào)節(jié)聯(lián)軸器氣隙長度的外轉(zhuǎn)子5機(jī)構(gòu)以及與外轉(zhuǎn)子5機(jī)構(gòu)傳動連接的從動軸11，內(nèi)轉(zhuǎn)子3機(jī)構(gòu)的軸線與外轉(zhuǎn)子5機(jī)構(gòu)的軸線互相重合。

其中，內(nèi)轉(zhuǎn)子3機(jī)構(gòu)包括與主動軸1的輸出端固定連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子3、均勻鑲嵌在內(nèi)轉(zhuǎn)子3外表面上的N、S極交替排列的內(nèi)磁鋼4以及與內(nèi)磁鋼4傳動連接的徑向位移調(diào)節(jié)單元2，內(nèi)磁鋼4通過徑向位移調(diào)節(jié)單元2沿聯(lián)軸器的徑向往復(fù)移動。徑向位移調(diào)節(jié)單元2包括第一滾珠絲杠21、與第一滾珠絲杠21傳動連接的第一空心滑塊22、與第一空心滑塊22相對設(shè)置的第二空心滑塊23以及將第二空心滑塊23與內(nèi)磁鋼4傳動連接的連桿組件，第一空心滑塊22與第二空心滑塊23之間設(shè)有支撐桿24，通過支撐桿24與第二空心滑塊23固定連接，主動軸1的輸出端依次穿過第一空心滑塊22、第二空心滑塊23與內(nèi)轉(zhuǎn)子3固定連接，在工作狀態(tài)下，第一滾珠絲杠21帶動第一空心滑塊22及第二空心滑塊23沿主動軸1往復(fù)移動。連桿組件包括沿徑向設(shè)置且與內(nèi)磁鋼4相連接的滑柱25以及一端與第二空心滑塊23鉸接，另一端與滑柱25底部鉸接的連桿26。內(nèi)轉(zhuǎn)子3上開設(shè)有與滑柱25相適配的滑槽，滑柱25插設(shè)在滑槽中并與內(nèi)磁鋼4連接，在工作狀態(tài)下，滑柱25帶動內(nèi)磁鋼4沿徑向往復(fù)移動。

外轉(zhuǎn)子5機(jī)構(gòu)包括與內(nèi)轉(zhuǎn)子3相對設(shè)置的外轉(zhuǎn)子5、均勻鑲嵌在外轉(zhuǎn)子5內(nèi)表面上的N、S極交替排列且與內(nèi)磁鋼4配合使用的外磁鋼6以及用于帶動外轉(zhuǎn)子5沿從動軸11軸向往復(fù)移動的軸向位移調(diào)節(jié)單元。軸向位移調(diào)節(jié)單元包括第二滾珠絲杠7、與第二滾珠絲杠7傳動連接的軸承座8以及設(shè)置在軸承座8上的滾動軸承9，從動軸11一端與外轉(zhuǎn)子5固定連接，另一端穿過滾動軸承9與外部負(fù)載相連接。從動軸11上還套設(shè)有連接套筒10，外轉(zhuǎn)子5通過螺栓與連接套筒10固定連接。連接套筒10與從動軸11之間采用鍵連接。滾動軸承9的軸承內(nèi)圈與連接套筒10采用過盈配合。

本實(shí)施例復(fù)合調(diào)速型軸式磁力聯(lián)軸器的工作原理為：靜止時(shí)，聯(lián)軸器內(nèi)轉(zhuǎn)子3、外轉(zhuǎn)子5上的內(nèi)磁鋼4、外磁鋼6的相異磁極因相互吸引而對齊，如圖4所示，內(nèi)轉(zhuǎn)子3、外轉(zhuǎn)子5間沒有切向磁力，不存在轉(zhuǎn)矩；當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子3被外部驅(qū)動器(如電機(jī)等)帶動旋轉(zhuǎn)時(shí)，外轉(zhuǎn)子5由于摩擦力及負(fù)載阻力的限制仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子3相對外轉(zhuǎn)子5偏移一定的角度時(shí)，內(nèi)磁鋼4與外磁鋼6之間的磁力同樣也會發(fā)生偏移而產(chǎn)生切向分量，致使外磁鋼6磁極對內(nèi)磁鋼4的相異磁極產(chǎn)生拉力，同時(shí)對內(nèi)磁鋼4相應(yīng)的上一個相同磁極產(chǎn)生推力，在推拉合力作用下，帶動外轉(zhuǎn)子5開始旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，外轉(zhuǎn)子5帶動從動軸11旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的無接觸傳遞。

在實(shí)際使用時(shí)，首先由外部驅(qū)動器(電機(jī)等)驅(qū)動主動軸1旋轉(zhuǎn)，主動軸1帶動整個內(nèi)轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁鋼4相對外磁鋼6產(chǎn)生超前角，內(nèi)轉(zhuǎn)子3、外轉(zhuǎn)子5間作用力發(fā)生偏移，產(chǎn)生切向分力并對軸心形成傳動力矩，驅(qū)動外轉(zhuǎn)子5與內(nèi)轉(zhuǎn)子3同步轉(zhuǎn)動，從而帶動從動軸11旋轉(zhuǎn)。當(dāng)聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩過小時(shí)，可調(diào)節(jié)第一滾珠絲杠21使第一空心滑塊22、第二空心滑塊23右移，經(jīng)連桿26推動滑柱25沿徑向往外推移內(nèi)磁鋼4，從而減小內(nèi)磁鋼4與外磁鋼6間的氣隙厚度；同時(shí)可調(diào)節(jié)第二滾珠絲杠7使軸承座8帶動整個外轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)左移，增加內(nèi)磁鋼4與外磁鋼6間的氣隙長度，以得到合適的傳遞轉(zhuǎn)矩。而當(dāng)聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩過大時(shí)，可調(diào)節(jié)第一滾珠絲杠21使第一空心滑塊22、第二空心滑塊23左移，經(jīng)連桿26拉動滑柱25沿徑向往里拉內(nèi)磁鋼4，從而增加內(nèi)磁鋼4與外磁鋼6間的氣隙厚度；同時(shí)可調(diào)節(jié)第二滾珠絲杠7使軸承座8帶動整個外轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)右移，減小內(nèi)磁鋼4與外磁鋼6間的氣隙長度，以得到合適的傳遞轉(zhuǎn)矩。

上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。