本发明专利技术公开了一种基于分段线圈的自对中补偿式永磁同步联轴器，属于永磁同步联轴器领域。本发明专利技术用电流线圈代替了传统永磁同步联轴器内转子的永磁体，通过电流控制实现线圈所受径向磁力的控制，从而实现自对中。装置中，同一段线圈一半个数相邻线圈通电相连，另一半线圈与另一段通电线圈相连；轴向调节机构系统可以改变内外转子之间的啮合面积从而稳定转速；弹性联轴器可以补偿从动轴的弹性误差。本发明专利技术实现了从动轴的动态对中，对中过程补偿了从动轴的位置误差，同时确保从动轴的转速稳定，减少了转动时的振动，保证负载端运动的稳定和高效。效。效。
【技术实现步骤摘要】
一种基于分段线圈的自对中补偿式永磁同步联轴器
[0001]本专利技术属于永磁同步联轴器领域，具体涉及一种基于分段线圈的自对中补偿式永磁同步联轴器。
技术介绍
[0002]永磁同步联轴器主要由与电机主动轴相连的主动转子和与负载从动轴相连的从动转子组成，两转子之间有气隙，从而实现无接触的静态密封。其中主动转子和从动转子都包含由稀土永磁材料构成的永磁体，运动时两转子之间通过磁耦合实现同步运动。同步式永磁联轴器根据主动转子和从动转子的安装位置又可分为筒式和盘式，其中筒式永磁同步联轴器内外两导磁体的结构都为套筒状，永磁体在其中为圆环状分布，采用径向充磁，磁极呈径向；盘式永磁同步联轴器导磁体的结构为盘状，二者面对面安放，永磁体呈瓦状嵌入其中，采用轴向充磁，磁极呈轴向。其中筒式相比于盘式，具有轴向磁耦合力更小，调节容易；结构简单，安装维护方便；噪音小与运动时产生的振动小等优势，因而使用更为广泛。
[0003]由于目前市场上筒式永磁同步联轴器一般内外转子都是强磁材料，采用内转子固定在负载轴，外转子固定在电机轴的结构，导致了安装调试的困难，在安装过程中难以保证两个转子部件的同轴心，容易出现偏心误差，以至于在同步运动过程中出现主动轴和负载轴的不对中现象。平行不对中将导致从动轴沿圆周方向不同地方受到的径向磁场力大小发生变化，破环了原来的径向平衡状态，会引起径向振动；角度不对中将导致从动轴沿轴线不同地方受到的扭矩大小发生变化，扭矩大小的变化会引起轴向的振动。此时，传统的永磁联轴器由于磁耦合力大小收到间隙大小的影响，具有一定的对中能力，但也存在一个对中误差允许度，如果对中误差超过这个允许度，就对中不彻底，这时候仍然存在一定对中误差，会使从动负载轴的运动会变得不稳定，降低了传动效率，严重的情况下，两转子磁体之间会产生一定的磨损，进而损坏整个装置。
[0004]中国专利技术专利(公告号：CN104038020A)公开了一种永磁耦合联轴器自对中保护装置，通过在内转子和外转子上分别安装有同轴的内锥部分和外锥部分，通过锥面配合对两永磁转子进行对中定位。但是此专利技术结构较为复杂，锥面配合可能存在误差，安装效率低，安全可靠性不高。专利技术专利(公告号：CN108696097A)公开了一种自对中型永磁联轴器，在内外转子载体中另设有永磁悬浮磁钢，通过N
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N磁极或S
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S磁极的相互排斥力作用，使得两永磁转子径向或径向与轴向均处于磁悬浮对中状态。但此结构增加了额外的永磁体材料，安装效率低，同时对安装精度的要求更高，增添的永磁体会对原永磁体的磁场产生影响。专利(公告号：CN211908631U)公开了一种自带对中调节装置的永磁联轴器，在联轴器本体壁上设有固定块、与外界连通的凸形槽、转动轴，转动轴缠设有用于测量联轴器主体位置的卷尺，解决了人工无法精确对中的问题。但是此结构只是提供了对中测量结构，仍然需要人手动去调节，无法实现自动调节。
[0005]针对以上问题，亟需提供一种新的具有自对中补偿功能的永磁同步联轴器结构。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是永磁同步联轴器因安装调试而导致的不对中问题，提供一种基于分段线圈的自对中补偿式永磁同步联轴器。本专利技术用通电分段线圈代替从动转子的永磁体，通过调节电流来实现调节从动轴所受的径向磁力，从而实现对轴心位置的对中。本专利技术结构简单，能实现主动调节对中和被动补偿，解决了传统联轴器对中不彻底的问题，同时，通过轴向调节机构系统和电流的共同控制可以维持从动轴转速的稳定，通过弹性联轴器补偿了从动轴的对中误差，保证负载端运动的稳定和高效。
[0007]本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0008]本专利技术提供了一种基于分段线圈的自对中补偿式永磁同步联轴器，包括设置于外转子载体上的外转子永磁体以及设置于内转子载体上的分段线圈；
[0009]所述外转子载体为具有内腔的筒状结构，内壁周向设有环形的外转子永磁体，外转子载体外部通过轴向调节机构与电机的主动轴相连；所述外转子永磁体由若干尺寸相同的子永磁体构成，相邻子永磁体的N
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S磁极相反；所述内转子载体能伸入所述内腔中，外周设有能与外转子永磁体相互耦合以传递扭矩的分段线圈；所述分段线圈包括沿内转子载体轴向并排设置的环形的左电流线圈段和右电流线圈段；所述左电流线圈段和右电流线圈段的结构相同，均由与子永磁体个数相同的子电流线圈组成；安装过程中同一电流线圈段上的子电流线圈与外转子永磁体上每个子永磁体一一对应且分布的圆心角相同，每组子永磁体与子电流线圈邻近面的N
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S磁极相反且具有气隙；所述内转子载体通过从动轴与负载轴相连；通过轴向调节机构能调节分段线圈与外转子永磁体的啮合面积实现对扭矩和径向力的控制，使从动轴与主动轴完成自对中。
[0010]作为优选，所述从动轴的一端与内转子载体固定相连且两者轴线重合，另一端通过弹性联轴器与负载轴同轴相连，负载轴与负载端固定相连。
[0011]进一步的，所述弹性联轴器为ZL8弹性柱销齿式联轴器。
[0012]作为优选，所述轴向调节机构包括滚动轴承、花键轴和花键套；所述主动轴的一端与电机输出轴固定连接，另一端与花键套固定连接；花键套与花键轴的一端花键连接，且花键轴能在花键套内沿轴向移动；所述花键轴的另一端通过若干六角螺栓与外转子载体固定相连，花键轴上还套设有滚动轴承；所述滚动轴承的外圈与能控制其轴向移动的控制机构相连。
[0013]进一步的，所述滚动轴承、花键轴、花键套和主动轴同轴布设。
[0014]进一步的，所述滚动轴承为深沟球轴承。
[0015]作为优选，所述子永磁体的径向横截面为扇形。
[0016]作为优选，所述外转子永磁体上含有的子永磁体个数为12、24或36个。
[0017]作为优选，所述分段线圈的同一电流线圈段中，一半的相邻子电流线圈为首部与首部相连、尾部与尾部相连并共同构成第一电流部，所述第一电流部的电流接线与外部电路之间通过滑环
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电刷连接；另一半的相邻子电流线圈以同样的方式首部与首部相连、尾部与尾部相连并共同构成第二电流部，所述第二电流部的电流通过一根连接在另一电流线圈段中第一电流部的导线传输进来。
[0018]作为优选，所述从动轴与主动轴上分别设有位置传感器和速度传感器。
[0019]本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
[0020](1)用分段电流线圈代替传统永磁同步联轴器中的永磁体，可以通过电流实现磁场大小的控制，实现对从动轴所受径向磁力的控制，解决了传统永磁同步联轴器负载轴对中不彻底的问题，减小负载轴转动时的振动，使负载轴转动的稳定性提高。
[0021](2)在负载轴处与从动轴间安装弹性联轴器，补偿了负载轴与从动轴之间的弹性位置误差，对中过程中保护了负载轴的结构稳定性，使整个结构更加稳定牢固。
[0022](3)调节机构系统有利于维持转动扭矩的平衡，确保从动轴的转速恒定，提高了传动的效率和准确性。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于分段线圈的自对中补偿式永磁同步联轴器，其特征在于，包括设置于外转子载体(9)上的外转子永磁体(8)以及设置于内转子载体(4)上的分段线圈；所述外转子载体(9)为具有内腔的筒状结构，内壁周向设有环形的外转子永磁体(8)，外转子载体(9)外部通过轴向调节机构与电机的主动轴(14)相连；所述外转子永磁体(8)由若干尺寸相同的子永磁体构成，相邻子永磁体的N
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S磁极相反；所述内转子载体(4)能伸入所述内腔中，外周设有能与外转子永磁体(8)相互耦合以传递扭矩的分段线圈；所述分段线圈包括沿内转子载体(4)轴向并排设置的环形的左电流线圈段(5)和右电流线圈段(6)；所述左电流线圈段(5)和右电流线圈段(6)的结构相同，均由与子永磁体个数相同的子电流线圈组成；安装过程中同一电流线圈段上的子电流线圈与外转子永磁体(8)上每个子永磁体一一对应且分布的圆心角相同，每组子永磁体与子电流线圈邻近面的N
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S磁极相反且具有气隙(7)；所述内转子载体(4)通过从动轴(3)与负载轴(1)相连；通过轴向调节机构能调节分段线圈与外转子永磁体(8)的啮合面积实现对扭矩和径向力的控制，使从动轴(3)与主动轴(14)完成自对中。2.根据权利要求1所述的一种基于分段线圈的自对中补偿式永磁同步联轴器，其特征在于，所述从动轴(3)的一端与内转子载体(4)固定相连且两者轴线重合，另一端通过弹性联轴器(2)与负载轴(1)同轴相连，负载轴(1)与负载端固定相连。3.根据权利要求2所述的一种基于分段线圈的自对中补偿式永磁同步联轴器，其特征在于，所述弹性联轴器(2)为ZL8弹性柱销齿式联轴器。4.根据权利要求1所述的一种基于分段线圈的自对中补偿式永磁同步联轴器，其特征在于，所述轴向调节机构包括滚动轴承(11...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨世锡，郭子旋，程启超，何俊，
申请(专利权)人：浙江大学中原研究院，
类型：发明
国别省市：
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