一种多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器制造技术

本发明专利技术公开了一种多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器，属于涡流传动技术领域。该离合器包括动力输入轴、动力输出轴、导体转子、屏蔽转子、永磁体、永磁转子、执行机构和固定支架。通过控制执行机构使永磁转子轴向移动来改变永磁转子与屏蔽转子或导体转子的啮合面积，可实现离合器的动力切断和以恒扭矩负载接合。该离合器的传动方式属于非接触柔性传动，能够有效隔离振动与冲击，可靠性高；可控制动力的在线切断与接合并实现带恒扭矩负载启动，满足矿用带式输送机等大功率设备的使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器
本专利技术涉及一种多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器，属于涡流传动

技术介绍
离合器是机械传动系统中的重要组成部分，传统的刚性离合器直接将电机和负载分离或接合，处于接合状态时无法实现调速调矩，而且产生的振动和冲击载荷较大。涡流调速器是一种基于涡流传动原理的非接触式异步传动装置，当电机和负载之间存在相对运动时，运动导体切割磁力线产生涡流，涡流产生的感应磁场与原磁场相互作用，实现动力传递。涡流调速器具有隔离振动、实现软启动、防止冲击载荷和允许一定安装误差等优点，对应盘式和筒式两种结构，分别通过调节气隙和调节啮合面积来无级调节速度和转矩，实现电机与水泵、风机等离心式负载之间的能源匹配，广泛应用于煤炭、石化、发电和水处理等行业。目前的涡流调速器在某些应用方面存在以下不足：1)只能在一定范围内调节负载的转速，不能完全切断电机和负载之间的动力传递，即不能起到离合器的作用。2)矿用带式输送机等大功率设备工作时，需带恒扭矩负载启动，但启动时电机与负载之间的转速差很大，调速器产生的传动扭矩较小，不能满足工作要求。现有的永磁传动装置中，专利CN204967599U公开了一种一体化永磁调速变速器，该变速器可以实现传递扭矩和调速，但其高速差时涡流损耗大，不能提供大扭矩，只能传动扭矩与转速相关的负载，如风机和水泵等，不能应用在恒负载的带式输送机等设备中。技术CN103915977B公开了一种盘形永磁调速器，通过调整电动执行器推拉导体转盘沿轴向移动，改变导体转盘和永磁转盘的耦合有效部分来改变两者之间的传递扭矩，但其同样存在不能传动恒负载的问题，且执行器轴向力较大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器，能够实现不同速差时恒扭矩传动，且可完全切断电机与负载之间动力传递，具有过载保护、振动隔离等优点，并能降低电机启动电流。本专利技术多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器与变频调速技术相比，具有成本低、易维护、可靠性高和无谐波污染等优点。本专利技术采用的技术方案为一种多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器，该离合器包括外转子、内转子和调节装置。外转子包括动力输入轴和导体转子；内转子包括屏蔽转子、永磁体、永磁转子和动力输出轴；调节装置包括执行机构和固定支架。导体转子由多种不同电导率的导体材料制成，导体转子与动力输入轴连接；屏蔽转子由铁磁材料制成，屏蔽转子与动力输出轴连接；永磁转子与动力输出轴滑动连接，永磁转子与执行机构连接，通过控制执行机构使永磁转子轴向移动，执行机构固定于固定支架上；导体转子、屏蔽转子和永磁转子三者同轴布置；通过调节永磁转子与屏蔽转子或导体转子的啮合面积，实现离合器的切断和以恒扭矩负载接合。工作时，动力输入轴带动导体转子旋转，通过控制执行机构使永磁转子轴向移动可获得三种工作状态：第一种工作状态：动力切断。当永磁转子与屏蔽转子啮合时，永磁体和屏蔽转子之间形成闭合磁路，即永磁体发出的磁力线被屏蔽转子屏蔽，导体转子不能产生涡流，则永磁转子不跟随导体转子旋转，离合器处于切断状态；第二种工作状态：高速差接合。当永磁转子与导体转子的低电导率材质部分啮合时，导体转子切割永磁体发出的磁力线产生涡流，涡流与永磁转子相互作用产生传动力矩，此时导体转子与永磁转子的速差较大，能够产生较大的传动力矩；第三种工作状态：低速差接合。随着永磁转子的速度的增大，永磁转子与导体转子的速差逐渐减小，此时使永磁转子与导体转子的高电导率材质部分啮合，在低速差下可产生较多涡流，因此仍能以较大的传动力矩进行动力传递。所述的导体转子组成材料种类为两种或多种，较佳地为两种或三种，满足实际工程的不同需求。所述的导体转子外圆面设置散热片，在动力输入轴的带动下以恒定转速进行强制风冷散热或喷淋水冷散热。所述的导体转子内圆面与所述的永磁转子外圆面之间保持1mm-10mm的间隙；所述的屏蔽转子内圆面与所述的永磁转子外圆面之间保持1mm-10mm的间隙；所述的永磁体有若干对以N、S极交替的方式嵌套在永磁转子外圆面上；所述的执行机构的驱动方式可为电动、气动或液压驱动。与现有技术相比较，本专利技术提出的一种恒扭矩永磁涡流离合器，可作为等大功率设备的传动装置。该离合器基于涡流传动原理实现电机与负载之间的非接触柔性传动，能够有效隔离振动与冲击，可靠性高。通过调节装置实现控制电机和负载之间动力的在线切断与接合，提高生产效率。可带恒扭矩负载启动，满足矿用带式输送机等大功率设备的使用要求。附图说明图1为一般矿用带式输送机的传动方案示意图。图2为不同导体材料时传动转矩与速差关系曲线图。图3为本专利技术实施例的切断状态的结构示意图。图4为本专利技术实施例的高速差接合状态的结构示意图。图5为本专利技术实施例的低速差接合状态的结构示意图。图6为本专利技术另一种导体转子的不同导体材料组合方式结构示意图。图中：1、多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器，2、电机，3、滚筒，4、输送带，101、动力输入轴，102、动力输出轴，103、导体转子，1031、导体转子A，1032、导体转子B，1033、导体转子C，1034、散热片，104、屏蔽转子，105、永磁体，106、永磁转子，107、执行机构，108、固定支架。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。参见图1，多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器1作为一般矿用带式输送机的传动装置，输入端通过联轴器与电机2的输出端连接，以速度n1旋转，输出端通过联轴器与滚筒3的输入端连接，以速度n2旋转，实现非接触柔性传动，控制电机2输出端与滚筒3输入端的动力接合与切断，能够带动输送带4的恒扭矩负载。多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器，包括动力输入轴101、动力输出轴102、导体转子103、屏蔽转子104、永磁体105、永磁转子106、执行机构107和固定支架108。导体转子103与动力输入轴101连接，导体转子103由低碳钢材料制成的导体转子A1031、紫铜材料制成的导体转子B1032和散热片1034组成。屏蔽转子104与动力输出轴102连接，屏蔽转子104由铁磁材料制成；动力输出轴102设有花键，永磁转子106与动力输出轴102滑动连接，永磁转子106与执行机构107连接，执行机构107采用液压驱动方式，固定于固定支架108上，通过控制执行机构107可使永磁转子106沿动力输出轴102轴向滑动；永磁体105以N、S极交替的方式嵌套在永磁转子106的外圆面上；导体转子103、屏蔽转子104和永磁转子106三者同轴；调节永磁转子106与屏蔽转子104或导体转子103的啮合面积，可以实现离合器的切断和以恒扭矩负载接合。参见图2，根据不同材料时传动转矩与速差关系曲线，处于高速差Δn2时低碳钢的传动力矩较大，处于低速差Δn1时紫铜的传动力矩较大，因此对低碳钢制成的导体转子A1031和紫铜材料制成的导体转子B1032进行结构尺寸设计，可以得到永磁涡流离合器传动转矩与速差的关系曲线图。工作时，动力输入轴101带动导体转子103旋转，通过控制执行机构107使永磁转子106轴向移动可获得三种工作状态：1)动力切断。参见图2，当永磁转子106与屏蔽转子104啮合时，永磁体105和屏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器，其特征在于：该离合器包括外转子、内转子和调节装置；外转子包括动力输入轴和导体转子；内转子包括屏蔽转子、永磁体、永磁转子和动力输出轴；调节装置包括执行机构和固定支架；导体转子由多种不同电导率的导体材料制成，导体转子与动力输入轴连接；屏蔽转子由铁磁材料制成，屏蔽转子与动力输出轴连接；永磁转子与动力输出轴滑动连接，永磁转子与执行机构连接，通过控制执行机构使永磁转子轴向移动，执行机构固定于固定支架上；导体转子、屏蔽转子和永磁转子三者同轴布置；通过调节永磁转子与屏蔽转子或导体转子的啮合面积，实现离合器的切断和以恒扭矩负载接合。

【技术特征摘要】
1.一种多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器，其特征在于：该离合器包括外转子、内转子和调节装置；外转子包括动力输入轴和导体转子；内转子包括屏蔽转子、永磁体、永磁转子和动力输出轴；调节装置包括执行机构和固定支架；导体转子由多种不同电导率的导体材料制成，导体转子与动力输入轴连接；屏蔽转子由铁磁材料制成，屏蔽转子与动力输出轴连接；永磁转子与动力输出轴滑动连接，永磁转子与执行机构连接，通过控制执行机构使永磁转子轴向移动，执行机构固定于固定支架上；导体转子、屏蔽转子和永磁转子三者同轴布置；通过调节永磁转子与屏蔽转子或导体转子的啮合面积，实现离合器的切断和以恒扭矩负载接合。2.根据权利要求1所述的一种多导体筒混合式恒扭矩永磁涡流离合器，其特征在于：工作时，动力输入轴带动导体转子旋转，通过控制执行机构使永磁转子轴向移动可获得三种工作状态：第一种工作状态：动力切断；当永磁转子与屏蔽转子啮合时，永磁体和屏蔽转子之间形成闭合磁路，即永磁体发出的磁力线被屏蔽转子屏蔽，导体转子不能产生涡流，则永磁转子不跟随导体转子旋转，离合器处于切断状态；第二种工作状态：高速差接合；当永磁转子与导体转子的低电导率材质部分啮...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德胜，刘玉朋，叶乐志，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11