調(diào)速型永磁渦流聯(lián)軸器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明涉及一種永磁渦流聯(lián)軸器。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]眾所周知，地球上現(xiàn)有資源已日趨短缺，最終將走向枯竭，人們不斷探索尋求著新能源，雖然已經(jīng)取得驕人的成績，但是并不能取代現(xiàn)有能源，因此節(jié)約能源降低消耗己經(jīng)成為社會關(guān)注的熱點，尤其是在我國經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)階段而言，節(jié)能減排尤為重要。據(jù)統(tǒng)計，2010年，全國約有4700萬臺的各種風(fēng)機、栗類，其耗電占全國工業(yè)用電總量的30%以上，尤其是在大型驅(qū)動設(shè)備上，為了避免啟動過程堵轉(zhuǎn)時間較長而損壞電機，一般驅(qū)動電機功率為實際額定功率的幾倍，并且在一些環(huán)境惡劣的工況下，振動嚴重，造成極大地能源浪費嚴重。在某些要變速調(diào)速的場合，大都是通過變頻器變頻調(diào)速來實現(xiàn)，但是變頻器調(diào)速所適應(yīng)的功率范圍有限，而且變頻調(diào)速的過程中會造成巨大的能源浪費。永磁渦流柔性傳動節(jié)能技術(shù)是以現(xiàn)代磁學(xué)基本理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用永磁材料所產(chǎn)生的磁力作用，來實現(xiàn)力或者力矩(功率)無接觸傳遞的一種新技術(shù)。其電動機與負載連接的扭矩通過氣隙傳遞，整體具有柔性驅(qū)動特性，降低了安裝的誤差要求，有效隔離了振動。在驅(qū)動風(fēng)機、水栗等二次方轉(zhuǎn)矩負載情況下，節(jié)能效果顯著；在高濕、高溫、高海拔、高粉塵、高電磁環(huán)境情況下，具有較高的可靠性和安全性。
[0004]目前現(xiàn)有永磁渦流聯(lián)軸器主要有徑向(盤式)永磁渦流聯(lián)軸器和軸向(筒式)永磁渦流聯(lián)軸器，盤式永磁渦流聯(lián)軸器通過調(diào)整氣隙來調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速及輸出扭矩的，允許輸入輸出軸不對中可到5_，遠遠大約筒式永磁渦流聯(lián)軸器不對中1_的要求，但是筒式永磁渦流聯(lián)軸器允許的軸向竄動量為5_，而盤式的僅為0.7mm,而且筒式永磁渦流聯(lián)軸器易于實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速及扭矩的線性控制，而盤式永磁渦流聯(lián)軸器氣隙略微發(fā)生改變，則輸出扭矩及輸出轉(zhuǎn)速變化較大，難以實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)，尤其是在發(fā)電廠、礦山機械、鋼鐵工業(yè)等大功率、環(huán)境惡劣的場合，筒形永磁渦流聯(lián)軸器更顯其優(yōu)勢。但是目前現(xiàn)有的筒形永磁渦流聯(lián)軸器無法實現(xiàn)“軟啟動”功能，即在筒形永磁渦流聯(lián)軸器嚙合面積從零開始時，所嚙合的渦流轉(zhuǎn)子上渦流密度極高，極容易灼傷甚至使得渦流轉(zhuǎn)子融化，即使采用強冷的方式，也難以很好的解決這瞬間溫度急劇升高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005][3]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)速型永磁渦流聯(lián)軸器，與現(xiàn)有的盤形永磁渦流聯(lián)軸器專利技術(shù)相比，扭矩傳遞的平穩(wěn)性大幅增加，在保證輸出扭矩及輸出轉(zhuǎn)速的控制精度的前提下，使得啟動過程渦流轉(zhuǎn)子中的渦流密度緩慢增加，具有綠色節(jié)能、軟啟動、啟動時間短、發(fā)熱少、調(diào)速范圍寬、控制精度等諸多優(yōu)點。
[0006][4]為此，本發(fā)明提供一種調(diào)速型永磁渦流聯(lián)軸器，包括:主動轉(zhuǎn)子機構(gòu)，主要由渦流轉(zhuǎn)子、主動軛鐵轉(zhuǎn)子、散熱片、主動軸以及主動支撐架構(gòu)成，所述渦流轉(zhuǎn)子與主動軛鐵轉(zhuǎn)子采用楔形鏈接，過盈配合，保證渦流轉(zhuǎn)子與主動軛鐵轉(zhuǎn)子之間同軸度，并且渦流轉(zhuǎn)子兩端均與主動軛鐵轉(zhuǎn)子螺栓鏈接，使得兩轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時連接牢固，而且保證扭矩傳遞的可靠性；從動轉(zhuǎn)子機構(gòu)，主要由永磁體、磁極嵌體、從動軛鐵轉(zhuǎn)子、負載軸、電動執(zhí)行器和從動支撐架以及限位開關(guān)等構(gòu)成，所述永磁體截面分為上部扇形及下部錐形，上部到扇形保證永磁體在渦流轉(zhuǎn)子內(nèi)表面所形成磁場的均勻性，下部錐形起到定位及固定作用，防止永磁體因高速旋轉(zhuǎn)的離心力而發(fā)生徑向位移甚至與磁體嵌體甩脫，使得永磁體在隨主動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中與主動轉(zhuǎn)子配合更加牢靠，有效地減小因安裝存在縫隙產(chǎn)生的振動及噪聲；所述磁極嵌體與從動軛鐵轉(zhuǎn)子采用楔形鏈接，過盈配合，保證渦流轉(zhuǎn)子與從動軛鐵轉(zhuǎn)子之間同軸度；所述磁極嵌體外圓周表面為錐形結(jié)構(gòu)，即永磁體安裝在錐面上；所述渦流轉(zhuǎn)子內(nèi)錐面與磁極嵌體外錐面配合形成從動轉(zhuǎn)子機構(gòu)與主動轉(zhuǎn)子機構(gòu)的氣隙，渦流轉(zhuǎn)子內(nèi)錐面與磁極嵌體外錐面錐角范圍為1° -179°，錐角可根據(jù)實際工況確定錐角的大小，隨著渦流轉(zhuǎn)子與磁極嵌體嚙合的面積逐漸增加，渦流轉(zhuǎn)子與鑲嵌在磁極嵌體外圓錐面的永磁體的氣隙不斷減小，嚙合面積不斷增加，使得永磁渦流聯(lián)軸器傳扭能力平穩(wěn)增加，該結(jié)構(gòu)方式相比盤式永磁渦流聯(lián)軸器，對輸出扭矩及輸出速度的調(diào)節(jié)更為精確，相比筒式永磁渦流聯(lián)軸器，啟動過程的啟動渦流密度緩慢增加，實現(xiàn)軟啟動；電動執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)節(jié)渦流轉(zhuǎn)子與磁極嵌體的嚙合面積，從而調(diào)節(jié)渦流轉(zhuǎn)子與永磁體之間的氣隙，實現(xiàn)對輸出扭矩及輸出轉(zhuǎn)速的精確控制。
[0007][5]所述渦流轉(zhuǎn)子采用電阻穩(wěn)定性較好的非導(dǎo)磁材料，隨著溫度改變材料的電阻穩(wěn)定，減小對聯(lián)軸器傳扭能力的影響，渦流轉(zhuǎn)子錐度范圍為1° ~179°，根據(jù)工況優(yōu)化渦流轉(zhuǎn)子錐度及渦流轉(zhuǎn)子厚度，使得渦流轉(zhuǎn)子最大限度地有效利用磁場，而且使得啟動過程扭矩增加平穩(wěn)；所述主動軛鐵轉(zhuǎn)子采用導(dǎo)磁材料，使得渦流轉(zhuǎn)子最大限度的利用磁場強度，又有效地的減小電磁污染，主動軛鐵轉(zhuǎn)子外部設(shè)計有周向散熱片，相比于軸向散熱片，其轉(zhuǎn)動風(fēng)阻更小，周向的對稱性更易保證，因此比較適合應(yīng)用于高速旋轉(zhuǎn)的場合，而且該結(jié)構(gòu)形式加工難度低，降低加工成本。
[0008][6]所述主動軛鐵轉(zhuǎn)子與主動軸之間采用鉸制孔螺栓連接，鉸制孔螺栓軸向承載能力和普通螺栓相同，但其剪切承載能力遠高于普通螺栓，并且鉸制孔螺栓是一種配合螺栓，起定位的作用，保證主軸與主動轉(zhuǎn)子的同軸度；主動軛鐵轉(zhuǎn)子端面設(shè)計有通流口，保證空氣流通順暢，利于散熱。
[0009][7]所述主動軸與主動支撐架之間采用角接觸球軸承支撐，靠近主動軛鐵轉(zhuǎn)子一側(cè)的角接觸球軸承采用軸間加軸承端蓋定位，遠離主動軛鐵轉(zhuǎn)子一側(cè)的角接觸球軸承采用軸間加螺母及螺母防轉(zhuǎn)圈定位，所述角接觸球軸承采用自密封、自潤滑型，可以終生潤滑，相比非自密封型角接觸球軸承相比，減少了潤滑、密封等一系列結(jié)構(gòu)，大大地增加了產(chǎn)品的可靠性，降低產(chǎn)品的檢修頻率，減小成本。
[0010][8]所述主動支撐架與安裝平臺連接均采用螺栓連接，并且均設(shè)計有止口，保證軸向定位精度，方便安裝調(diào)試；所述主動軸與上一級驅(qū)動相連采用雙鍵連接，相比于單鍵連接，其傳扭能力更強，使用更為可靠。
[9]所述永磁體截面分為上部扇形及下部錐形，上部到扇形保證永磁體在渦流轉(zhuǎn)子內(nèi)表面所形成磁場的均勻性，下部錐形起到定位及固定作用，防止永磁體因高速旋轉(zhuǎn)的離心力而發(fā)生徑向位移甚至與磁體嵌體甩脫，使得永磁體在隨主動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中與主動轉(zhuǎn)子配合更加牢靠，有效地減小因安裝存在縫隙產(chǎn)生的振動及噪聲；
[10]所述永磁體可根據(jù)實際需要，采用整塊永磁體或多塊永磁體組成一組永磁體，永磁體個數(shù)或組數(shù)為2的倍數(shù)，使得徑向波動力相互抵消，有效地降低輸出扭矩的波動；永久磁鐵塊或組沿圓周方向均勻分布在磁極嵌體的外圓錐面上，優(yōu)選地，永磁體弧長與非永磁體部分弧長之比介于3:1到3:2之間，采用輔向充磁方式，這樣即保證氣隙磁密的均勻性，使得扭矩輸出更加平穩(wěn)，而且保證盡量不發(fā)生磁短路，最大限度地利用磁場。
[0011][11]所述永磁體通過過盈配合鑲嵌在磁極嵌體中，磁極嵌體的一端設(shè)計有固定端蓋，通過螺栓與磁極嵌體相連接，防止鑲嵌在磁極嵌體中的永磁體軸向躥動；所述磁極嵌體采用輕質(zhì)高強度非導(dǎo)磁性材料，在保證磁極嵌體的強度、剛度的同時，降低磁極嵌體的質(zhì)量，即降低了負載軸懸臂端的質(zhì)量，使其高速旋轉(zhuǎn)時更為安全可靠。
[0012][12]所述從動軛鐵轉(zhuǎn)子與磁極嵌體采用錐形鏈接，過盈配合，保證磁極嵌體與從動軛鐵轉(zhuǎn)子之間同軸度，并且磁極嵌體兩端均與從動軛鐵轉(zhuǎn)子螺栓鏈接，使得兩轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時連接牢固，而且保證扭矩傳遞的可靠性；所述從動軛鐵轉(zhuǎn)子端面設(shè)計有通流口，保證空氣流通順暢，從而保證聯(lián)軸器內(nèi)部散熱通暢。
[0013][13]所述從動軛鐵轉(zhuǎn)子與負載軸之間采用花鍵連接，即沿負載軸軸向均布多個鍵齒，齒側(cè)為工作面，軸與輪轂直接而均勻制出齒與槽，相對于單鍵連接或者雙鍵連接，其受力均勻，承載能力高，因齒槽淺，齒根應(yīng)力集中小，并且輪轂與軸的對中性好，導(dǎo)向性好，即實現(xiàn)扭矩的可靠傳遞，又實現(xiàn)從動軛鐵轉(zhuǎn)子相對于負載軸軸向移