多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器制造技术

本发明专利技术属于机械传动领域，为了能利用联轴器来限制电机与传动系统的传递扭矩，确保传动元件免受冲击过载，保证主机设备正常运行，进而提供了一种多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器，包括输入轴套、过渡连接盘、左辅壳、花键套、输出花键轴等，花键套内设有交替叠放的若干磁体盘与导体盘，各磁体盘周向均布镶嵌着N、S极交替排列的偶数对永磁体，且相邻磁体盘上永磁体轴向正对且磁极相反，导体盘与磁体盘相邻两侧面内圈设有轴向正对且磁极相同的若干小磁体，使磁体盘与导体盘因斥力不接触。本发明专利技术采用多盘式结构，不增加永磁传动装置径向结构尺寸，就能提高永磁传动功率，可广泛应用于径向空间受限、轴向空间富裕的大功率传动场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械传动领域，主要应用于矿用刮板输送机及破碎机等冲击频繁的设备，具体涉及一种多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器。
技术介绍
电机-联轴器-减速器的传动方式是机械设备中最常用的驱动方式。在该传动结构中，联轴器的输入端通过带有键槽的轴套与电机输出轴连接，输出端与减速器输入轴相连接。传动系统运行过程中，由于电机转子的运动惯性，当有冲击负载时，会对传动系统中传动元件形成惯性冲击，损坏传动元件，影响传动系统的可靠运行，故障停机时有发生，特别是对于冲击频繁的负载，如破碎机和矿用刮板输送机，冲击负载引发的故障尤为突出。传统机械传动方式中，具有过载保护性能的联轴器主要有摩擦限矩联轴器、液力联轴器等。在冲击负载频繁发生时，过载保护装置也频繁动作，摩擦限矩联轴器因摩擦动作频繁，使得摩擦片摩擦而过早损坏，影响其工作寿命和工作性能，而且过载打滑时，不能卸载，使得传动元件常处于高负荷运行状态而损坏，因其故障而造成主机停机。液力联轴器采用液体介质传递功率，在堵转发生时，液体介质因做功而急剧升温、喷液，使得液力偶合器工作中断，需重新注液才能继续工作。随着稀土永磁技术的进步，采用非接触的空气介质传递功率的永磁涡流联轴器在机械传动领域正得到越来越多地应用。实际应用表明，永磁涡流联轴器特性能够很好地应用在易燃易爆、潮湿、粉尘含量高、电压波动大、谐波含量较高、冲击负载频繁等恶劣环境。但目前机械传动领域广泛应用的圆盘式限矩型永磁涡流联轴器仍然存在一些问题：（1）在永磁联轴器工作时，由于电机或减速器轴承存在轴向间隙，轴的轴向串动不能保障导体盘与磁体盘的间隙；当轴承损坏时，轴的轴向窜动会使得磁体盘和导体盘相互碰撞，使其损坏。（2）若要提高传动功率，一种方法是增大磁体盘及导体盘直径，但这种方法会使其在径向空间受限的机械传动场合应用受到限制；另一种方法是增加磁体盘及导体盘的数量，并分别将多个磁体盘以及多个导体盘级联，但这种方法是导体盘和磁体盘分别固定于电机轴上和减速器轴上，会由于电机轴或减速器轴的窜动导致导体盘和磁体盘接触碰撞或者导体盘两侧的间隙不等，产生附加的轴向力作用于电机或减速器轴承。现有专利技术的不足之处：（1）专利201410751627.0（一种分组级联式永磁联轴器）“分组级联式”即永磁体盘组件与导体盘组件相间排布，将多个永磁体盘组件及多个导体盘组件串联起来组成永磁体盘及导体盘，并与电机轴或负载轴连接。由实施图例可知，该装置静置或工作过程中，永磁体盘组件与导体盘组件之间的气隙固定不变，属于固定气隙永磁联轴器，与本专利（多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器）存在本质区别。这种固定气隙的永磁联轴器一般只用于负载变化不大的场合。若将其应用于负载功率大，冲击载荷大的场合，其存在严重不足：①磁体盘与导体盘间隙不能保证，容易碰撞。由于电机轴承与减速器轴承都有一定的轴向游隙，因此，电机轴和减速器轴都有一定的轴向窜动量。永磁联轴器与电机和减速器组装时，很难保证导体盘两侧的气隙相等，使运行时导体盘两侧的轴向斥力不相等，从而对电机和减速器轴承产生附加轴向力，电机轴和减速器轴轴向窜动过大时，易使导体盘和磁体盘接触，导致两者运转时摩擦损坏；特别是当电机和减速器轴承损坏时，电机轴或减速器轴窜动，直接导致导体盘和磁体盘接触、摩擦损坏，使整个联轴器报废。②永磁体盘与导体盘间隙不可调节，当遇到较大的冲击载荷时，永磁体盘与导体盘滑差增大，尽管传递力矩有所减小，但不能完全卸载，这种情形持续发生，永磁联轴器将发热严重，仅仅依靠电机侧及负载侧少量的散热片散热（功率越大，发热越严重，而散热片却没有增加），发热问题是远远不能得到解决的，这样将导致永磁体温度升高直至退磁，最终永磁联轴器报废。③该专利无静止部件，无法设置冷却系统，也没有给出大功率传动时发热问题解决策略与方法，不能用于大功率传动系统。④其创新点与文献[FormaldesignoptimizationofPMdrivecouplings]有雷同之处。而本专利技术克服了上述缺点：①除输入侧永磁体盘与花键套固定连接，其余永磁体盘与导体盘彼此相互独立，永磁体盘依靠花键连接在花键套上，导体盘依靠花键连接在输出花键轴上，导体盘可以在花键轴上自由滑动；静止时，导体盘与两侧的排斥磁块间的斥力使导体盘与磁体盘不会接触；运动时，导体盘与磁体盘之间存在滑差，两者之间存在轴向力，可以确保导体盘与磁体盘不会接触，且自动保证导体盘两侧的气隙相等，根据电磁感应原理，在小于或等于最大负载转矩工况下运行时，永磁体盘与导体盘之间间隙不变，传递所需的负载扭矩；过载时，负载转矩将超过永磁联轴器所能传递的最大转矩，则永磁体盘与导体盘之间斥力迅速增加，超过磁体盘之间的引力，磁体盘之间、磁体盘与导体盘之间的间隙迅速变大（磁体盘与导体盘可分别在花键套和花键轴上滑动），则永磁联轴器传递转矩迅速变小，因而电机负载也变小，将电机与负载\脱开\，从而保护了传动元部件，实现了过载保护。②为了实现大功率永磁联轴器有效散热，该装置采用了冷却水主动循环散热方式，可保证永磁体温度不至于过高而退磁，实现了永磁联轴器的可靠运行。（2）专利201310013057.0（一种圆盘式时滞效应较小的永磁涡流联轴器磁盘）其创新磁盘采用内外两圈布置，内、外圈磁极相反，且各圈磁极也相反布置，这种布置的永磁体主要用于提高传递转矩的能力。本专利技术是在各永磁体盘与导体盘靠近内径周向均布置了若干块永磁体，每圈布置的永磁体的磁极均相同，磁体盘与导体盘正对的永磁体的磁极相同，这种布置的永磁体主要起排斥力作用，保证永磁体盘与导体盘永不接触。（3）专利201510981250.2（一种永磁涡流传动联轴器）该创新联轴器属于径向磁通永磁涡流联轴器,不适用径向尺寸受限制的场合。而本专利技术属于轴向磁通永磁限矩型涡流联轴器，两者目的不同，原理也不同。
技术实现思路
本专利技术是为了能利用联轴器来限制电机与传动系统的传递扭矩，确保传动元件免受冲击过载，保证主机设备正常运行，进而提供了一种多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器。本专利技术采用如下技术方案：一种多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器，包括输入轴套、过渡连接盘、左辅壳、磁体盘、花键套、导体盘、输出花键轴和支撑壳体，所述磁体盘包括输入侧磁体盘、输出侧磁体盘和若干中间磁体盘，磁体盘的总数量比导体盘数量多一个，所述输入侧磁体盘、中间磁体盘、输出侧磁体盘与导体盘交替叠放组成多盘式结构，各中间磁体盘、输出侧磁体盘和导体盘均可沿花键轴轴向滑动。其中，中间磁体盘数量和导体盘数量可根据功率需要增加。所述输入侧磁体盘与过渡连接盘、左辅壳、花键套紧固连接，各中间磁体盘和输出侧磁体盘通过花键与花键套连接，输入侧磁体盘、中间磁体盘、输出侧磁体盘、过渡连接盘、左辅壳、花键套及花键套右侧端板构成连接电机轴的主动转子；导体盘通过花键与输出花键轴连接构成连接减速器输入轴的从动转子，主动转子及从动转子置于支撑壳体内，用于支撑转子的重量。所述中间磁体盘包括永磁体保持盘、永磁体及小磁体，永磁体保持盘上靠近外径沿周向均布镶嵌着N、S极交替排列的偶数对永磁体，永磁体保持盘两侧（即两轴端面）靠近内径处沿周向均布镶嵌着若干磁极相同的小磁体，小磁体处的弧长大于两个小磁体间的间隙弧长；所述的输入侧磁体盘及输出侧磁体盘具有中间磁体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器，包括输入轴套（1）、过渡连接盘（2）、左辅壳（3）、磁体盘、花键套（5）、导体盘（6）、输出花键轴（8）和支撑壳体（10），其特征在于：所述磁体盘包括输入侧磁体盘（4）、输出侧磁体盘（9）和若干中间磁体盘（7），磁体盘的总数量比导体盘（6）数量多一个，所述输入侧磁体盘（4）、中间磁体盘（7）、输出侧磁体盘（9）与导体盘（6）交替叠放组成多盘式结构，各中间磁体盘（7）、输出侧磁体盘（9）和导体盘（6）均可沿花键轴（8）轴向滑动；所述输入侧磁体盘（4）与过渡连接盘（2）、左辅壳（3）、花键套（5）紧固连接，各中间磁体盘（7）和输出侧磁体盘（9）通过花键与花键套（5）连接，输入侧磁体盘（4）、中间磁体盘（7）、输出侧磁体盘（9）、过渡连接盘（2）、左辅壳（3）、花键套（5）及花键套右侧端板构成连接电机轴的主动转子；导体盘（6）通过花键与输出花键轴（8）连接构成连接减速器输入轴的从动转子，主动转子及从动转子置于支撑壳体（10）内。

【技术特征摘要】
1.一种多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器，包括输入轴套（1）、过渡连接盘（2）、左辅壳（3）、磁体盘、花键套（5）、导体盘（6）、输出花键轴（8）和支撑壳体（10），其特征在于：所述磁体盘包括输入侧磁体盘（4）、输出侧磁体盘（9）和若干中间磁体盘（7），磁体盘的总数量比导体盘（6）数量多一个，所述输入侧磁体盘（4）、中间磁体盘（7）、输出侧磁体盘（9）与导体盘（6）交替叠放组成多盘式结构，各中间磁体盘（7）、输出侧磁体盘（9）和导体盘（6）均可沿花键轴（8）轴向滑动；所述输入侧磁体盘（4）与过渡连接盘（2）、左辅壳（3）、花键套（5）紧固连接，各中间磁体盘（7）和输出侧磁体盘（9）通过花键与花键套（5）连接，输入侧磁体盘（4）、中间磁体盘（7）、输出侧磁体盘（9）、过渡连接盘（2）、左辅壳（3）、花键套（5）及花键套右侧端板构成连接电机轴的主动转子；导体盘（6）通过花键与输出花键轴（8）连接构成连接减速器输入轴的从动转子，主动转子及从动转子置于支撑壳体（10）内。2.根据权利要求1所述的多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器，其特征在于：所述中间磁体盘（7）包括永磁体保持盘（18）、永磁体（19）及小磁体（16），永磁体保持盘（18）上靠近外径沿周向均布镶嵌着N、S极交替排列的偶数对永磁体（19），永磁体保持盘（18）两侧靠近内径沿周向均布镶嵌着若干磁极相同的小磁体（16），小磁体（16）处的弧长大于两个小磁体间的间隙弧长；所述的输入侧磁体盘（4）和输出侧磁体盘（9）与中间磁体盘（7）的组成结构相同，所不同的是输入侧磁体盘（4）和输出侧磁体盘（9）只在靠近中间磁体盘（7）的一侧均布镶嵌小磁体（16），另一侧面紧贴固定设有用于汇聚磁场，保证磁通回路的闭合的背板；所述相邻磁体盘上的永磁体（19）轴向一一正对且磁极互为相反，用于形成轴向磁通回路。3.根据权利要求2所述的多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器，其特征在于：所述导体盘（6）包括导体板保持盘（14）、小磁体（16）及导体板（17），导体板保持盘（14）的两侧面与导体板（17）固定，导体板保持盘（14）的两侧内圈周向均布镶嵌着若干磁极相同的小磁体（16）；所述各磁体盘上的小磁体（16）与相邻导体盘（6）上的小磁体（16）轴向一一正对且磁极互为相同，使磁体盘与导体盘相互排斥不接触。4.根据权利要求3所述的多盘式大功率限矩型永磁涡流联轴器，其特征在于：所述导体板保持盘（14）采用导磁率接近于空气的低导磁材料制成，导体板（17）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦禄，王腾，樊运平，李建国，张庚云，王赟，李彬彬，成志峰，桑盛远，于建华，张春英，石涛，
申请(专利权)人：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西天地煤机装备有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14