本发明专利技术径向励磁电磁滑环式自动平衡装置包括：外壳、动环、静环、连接轴承和控制器，动环包括：外励磁环、内励磁环、配重盘、第一配重块、第二配重块和动环轴承；静环包括：定子、励磁骨架和线圈；动环和静环均装在外壳内，并通过连接轴承相连，在外壳的中央装有定子，在定子两端分别固定有励磁骨架，外励磁环外壁固定在外壳内壁上，在外励磁环圆周上均匀分布有若干个外励磁环内齿，内励磁环固定在外壳的中间隔板上，在内励磁环圆周上均匀分布有若干个内励磁环外齿，配重盘套装在动环轴承上，配重盘的外圆周上有凸起圆环，圆环上加工有安装永磁磁铁的孔组和装有软铁的孔组，该凸起圆环伸入到外励磁环内齿和内励磁环外齿之间。
Radial excitation electromagnetic slip ring type automatic balancing device
【技术实现步骤摘要】
径向励磁电磁滑环式自动平衡装置
本专利技术涉及了一种自动平衡装置，特别是一种径向励磁电磁滑环式自动平衡装置。
技术介绍
因转子质量不平衡而引起的振动超标是旋转机械最常发生的故障，严重影响设备的运行效率、工作精度以及使用寿命等，而自动平衡装置因为能在线自动抑制旋转设备的不平衡故障，平衡速度快，且平衡过程中无需设备停机，一直被认为是解决不平衡振动故障的有效方案。电磁滑环式自动平衡装置是利用电磁力驱动配重块旋转的主动式平衡执行器，于1998年由美国BlanceDynamics(简称BalaDyne)公司的DyerS.W.等人首次提出。该类自动平衡装置不仅具有无需复杂的辅助系统、操作简单、平衡速度快的优点，同时降低了对内部零件的加工精度要求、制造难度小，且工作过程中无需电能和控制信号需要在动静件间传递，从根本上避免了电刷等磨损件的使用，设备使用寿命更高。但传统的该类平衡装置内部的动环、静环采用了两体式结构，安装过程中需要分别安装动环和静环，且要保证动静环间的间隙在0.5mm左右，安装和使用困难。一体化电磁滑环式自动平衡结构虽然安装时无需调整动静环间隙，大大降低了该类产品的安装难度，但是由于其采用轴向励磁结构，当配重盘受力过大时，配重盘可能会发生偏摆并与励磁环发生碰磨，对平衡过程产生干扰。本专利技术的重点即在一体化电磁滑环式自动平衡结构的基础上，将轴向励磁结构改进为径向励磁结构，解决了配重盘转动过程中的偏摆以及与励磁环碰磨问题，并采用永磁体与软铁联合驱动，在自锁力满足需求的前提下，有效增大了驱动能力，增加了平衡装置的运行稳定性和可靠性。
技术实现思路
本申请的专利技术目的在于解决现有的轴向励磁结构存在的问题，而提供一种径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，装置内部采用径向驱动结构，且配重盘使用永磁体-软铁联合驱动。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，它包括：外壳、动环、静环、连接轴承和控制器，动环包括：外励磁环、内励磁环、配重盘、第一配重块、第二配重块和动环轴承；静环包括：定子、励磁骨架和线圈；动环和静环均装在外壳内，并由连接轴承()相连；外壳内由隔板将其分成二个空间，沿着外壳轴向方向，在外壳的中央装有定子，在上述二个空间的定子两端分别固定有励磁骨架，在每个励磁骨架内装有线圈，控制器分别通过导线与每个线圈相连，在线圈、外壳、隔板和定子所围成的空间内分别装有一个动环，其中：外励磁环的外壁固定在外壳内壁上，在外励磁环的圆周上均匀分布有偶数2N个外励磁环内齿，内励磁环固定在外壳的中间隔板上，内励磁环和外励磁环同轴旋转，内励磁环的内径与定子通过连接轴承连接并保持间隙配合，在内励磁环圆周上均匀分布有偶数2N个内励磁环外齿，外励磁环内齿与内励磁环外齿的数目相等，在外壳轴向上，外励磁环内齿与内励磁环外齿相互对应，在内励磁环的另一端装有动环轴承，配重盘固定在上述动环轴承的外圈上，在配重盘的两侧分别装有第一配重块和第二配重块，配重盘的外圆周上有一凸起圆环，该凸起圆环伸入到外励磁环内齿和内励磁环外齿之间，在凸起圆环上开有若干个孔，若干个孔分为装有永磁磁铁的孔组和装有软铁的孔组，装有永磁磁铁的孔组和装有软铁的孔组沿着凸起圆环的圆周相间依次排列。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，其中：所述永磁磁铁的孔组内有偶数个孔，每个孔之间的间距相等，在每个孔内装有一永磁磁铁，其中一个孔中永磁磁铁的N极朝向内励磁环外齿，S极朝向外励磁环内齿，相邻孔内的永磁磁铁的S极朝向内励磁环外齿，N极朝向外励磁环内齿，所述软铁的孔组内有偶数个孔，每个孔之间的间距相等，并且等于永磁磁铁的孔组中的孔间距，装有永磁磁铁的孔组和装有软铁的孔组之间的间距为永磁磁铁的孔组内孔间距或软铁的孔组内孔间距的1.5倍。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，其中：所述动环还包括：动环端盖、动轴承外圈定位套和动轴承内圈定位套，动环端盖固定在配重盘一侧的外励磁环的内圆周上，在励磁骨架、动环端盖、内励磁环和动环轴承所围成的空间内装有动轴承外圈定位套和动轴承内圈定位套，动轴承外圈定位套套装在配重盘上，它的一端顶住动环轴承的外圈，动轴承内圈定位套套装在内励磁环上，它的一端顶住动环轴承的内圈。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，其中：径向励磁电磁滑环式自动平衡装置还包括：轴承紧固件和励磁骨架端盖，在定子的外圆周与内励磁环之间装有连接轴承，连接轴承套装在定子上，连接轴承的一端顶住定子和内励磁环，在连接轴承的另一端上装有轴承紧固件，励磁骨架端盖固定在励磁骨架和动环端盖之间的励磁骨架上。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，其中：所述第一配重块和第二配重块为半圆形盘状零件，它们分别装在每个配重盘的两侧。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，其中：在罩在励磁骨架外侧的外壳上装有基准磁铁，在励磁骨架的相应位置处装有基准霍尔元件，基准霍尔元件感应基准磁铁的位置，并通过导线与控制器相连。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，其中：在靠近线圈的每个第一配重块上装有定位磁铁，在励磁骨架端盖相应的位置处装有定位霍尔元件，定位霍尔元件感应定位磁铁的位置，并通过导线与控制器相连。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，其中：所述隔板与外壳为一体。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，其中：所述定子、励磁骨架、外励磁环、内励磁环和动轴承外圈定位套由软磁材料制成；外壳和配重盘由隔磁材料制成，第一配重块和第二配重块由钨铜合金、黄铜、不锈钢或铝合金材料制成。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，其中：所述径向励磁电磁滑环式自动平衡装置通过连接法兰固定在旋转装置的轴端。本专利技术的径向励磁电磁滑环式自动平衡装置装在旋转装置的转轴端部，在工作过程中，由控制器向线圈输入正负交替的驱动电压，静环根据驱动电压在动环侧面产生交变的磁场，动环内部的内励磁环和外励磁环在磁场作用下迅速磁化，利用内励磁环、外励磁环与配重盘上永磁磁铁和软铁之间的相互作用力，在电磁力作用下，驱动动环内部的配重盘相对于旋转装置进行步进旋转，由于两配重盘上均装有平衡能力相同的偏心质量块，因此，通过两配重盘的步进旋转调整两偏心质量块中心线所在相位以及配重块间的夹角，即可在线改变平衡装置内部的质量分布，形成大小和方向适中的补偿矢量，在线抑制被旋转装置的不平衡振动。相比于传统轴向励磁结构，本专利技术所述径向励磁结构解决了配重盘在内励磁环和外励磁环间的偏摆碰磨的问题，配重盘与内励磁环和外励磁环的配合间隙可以更小，并使用软铁代替部分永磁磁铁，在平衡能力、平衡速度和稳定性等方面均具有竞争优势。附图说明图1为本专利技术径向励磁电磁滑环自动平衡装置的剖面示意图；图2为图1A-A处的外励磁环、内励磁环和配重盘配合关系的示意图；图3为本专利技术径向励磁电磁滑环自动平衡装置的放大局部磁路分析图；图4为本专利技术径向励磁电磁滑环自动平衡装置，在自锁状态下，外励磁环、内励磁环和配重盘的放大磁路分析图；图5为本专利技术径向励磁电磁滑本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，它包括：外壳(1)、动环、静环、连接轴承(27)和控制器(13)，动环包括：外励磁环(2)、内励磁环(3)、配重盘(4)、第一配重块(5)、第二配重块(25)和动环轴承(9)；静环包括：定子(10)、励磁骨架(8)和线圈(26)；动环和静环均装在外壳(1)内，并由连接轴承(27)相连；外壳(1)内由隔板(22)将其分成二个空间，沿着外壳(1)轴向方向，在外壳(1)的中央装有定子(10)，在上述二个空间的定子(10)两端分别固定有励磁骨架(8)，在每个励磁骨架(8)内装有线圈(26)，控制器(13)分别通过导线与每个线圈(26)相连，在线圈(26)、外壳(1)、隔板(22)和定子(10)所围成的空间内分别装有一个动环，其特征在于：外励磁环(2)的外壁固定在外壳(1)内壁上，在外励磁环(2)的圆周上均匀分布有偶数(2N)个外励磁环内齿(24)，内励磁环(3)固定在外壳(1)的中间隔板(22)上，内励磁环(3)和外励磁环(2)同轴旋转，内励磁环(3)的内径与定子(10)通过连接轴承(11)连接并保持间隙配合，在内励磁环(3)圆周上均匀分布有偶数(2N)个内励磁环外齿(23)，外励磁环内齿(24)与内励磁环外齿(23)的数目相等，在外壳(1)轴向上，外励磁环内齿(24)与内励磁环外齿(23)相互对应，在内励磁环(3)的另一端装有动环轴承(9)，配重盘(4)固定在上述动环轴承(9)的外圈上，在配重盘(4)的两侧分别装有第一配重块(5)和第二配重块(25)，配重盘(4)的外圆周上有一凸起圆环(28)，该凸起圆环(28)伸入到外励磁环内齿(24)和内励磁环外齿(23)之间，在凸起圆环(28)上开有若干个孔，若干个孔分为装有永磁磁铁(20)的孔组和装有软铁(21)的孔组，装有永磁磁铁(20)的孔组和装有软铁(21)的孔组沿着凸起圆环(28)的圆周相间依次排列。/n...
【技术特征摘要】
1.一种径向励磁电磁滑环式自动平衡装置，它包括：外壳(1)、动环、静环、连接轴承(27)和控制器(13)，动环包括：外励磁环(2)、内励磁环(3)、配重盘(4)、第一配重块(5)、第二配重块(25)和动环轴承(9)；静环包括：定子(10)、励磁骨架(8)和线圈(26)；动环和静环均装在外壳(1)内，并由连接轴承(27)相连；外壳(1)内由隔板(22)将其分成二个空间，沿着外壳(1)轴向方向，在外壳(1)的中央装有定子(10)，在上述二个空间的定子(10)两端分别固定有励磁骨架(8)，在每个励磁骨架(8)内装有线圈(26)，控制器(13)分别通过导线与每个线圈(26)相连，在线圈(26)、外壳(1)、隔板(22)和定子(10)所围成的空间内分别装有一个动环，其特征在于：外励磁环(2)的外壁固定在外壳(1)内壁上，在外励磁环(2)的圆周上均匀分布有偶数(2N)个外励磁环内齿(24)，内励磁环(3)固定在外壳(1)的中间隔板(22)上，内励磁环(3)和外励磁环(2)同轴旋转，内励磁环(3)的内径与定子(10)通过连接轴承(11)连接并保持间隙配合，在内励磁环(3)圆周上均匀分布有偶数(2N)个内励磁环外齿(23)，外励磁环内齿(24)与内励磁环外齿(23)的数目相等，在外壳(1)轴向上，外励磁环内齿(24)与内励磁环外齿(23)相互对应，在内励磁环(3)的另一端装有动环轴承(9)，配重盘(4)固定在上述动环轴承(9)的外圈上，在配重盘(4)的两侧分别装有第一配重块(5)和第二配重块(25)，配重盘(4)的外圆周上有一凸起圆环(28)，该凸起圆环(28)伸入到外励磁环内齿(24)和内励磁环外齿(23)之间，在凸起圆环(28)上开有若干个孔，若干个孔分为装有永磁磁铁(20)的孔组和装有软铁(21)的孔组，装有永磁磁铁(20)的孔组和装有软铁(21)的孔组沿着凸起圆环(28)的圆周相间依次排列。
2.如权利要求1所述径向励磁电磁滑环式自动平衡装置：其特征在于：所述永磁磁铁(20)的孔组内有偶数个孔，每个孔之间的间距相等，在每个孔内装有一永磁磁铁(20)，其中一个孔中永磁磁铁(20)的N极朝向内励磁环外齿(23)，S极朝向外励磁环内齿(24)，相邻孔内的永磁磁铁(20)的S极朝向内励磁环外齿(23)，N极朝向外励磁环内齿(24)，所述软铁(21)的孔组内有偶数个孔，每个孔之间的间距相等，并且等于永磁磁铁(20)的孔组中的孔间距，装有永磁磁铁(20)的孔组和装有软铁(21)的孔组之间的间距为永磁磁铁(20)的孔组内孔间距或软铁(21)的孔组内孔间距的1.5倍。
3.如权利要求2所述径向励磁电磁滑环式自动平衡装...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘鑫，吴海琦，何啸天，江志农，高金吉，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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