【技术实现步骤摘要】
本技术涉及的
包括传动轴耦合驱动和调速
、节能减排
、切断/结合动力
、制动
、动力设备测功之加载/负载
，特别是一种无源永磁耦合传动、制动或负载装置。
技术介绍
在我们身边,涉及到动力设备输出轴与负载输入轴之间耦合传动及其负载调速
、旋转制动
、动力设备测功及其模拟负载
的系统或装置比比皆是，永磁耦合传动技术、制动技术和测功负载技术方兴未艾、市场需求日益扩展。永磁耦合传动技术、制动技术是目前最为先进的传动轴耦合传动、制动技术，正处在迅猛发展、大力推广、积极研发和技术完善阶段，在调速节能领域已初步得到初步应用，全球第一·项永磁耦合及调速产品专利是1998年提出申请的美国马格纳福斯公司专利《可调节磁耦合器CN1248354A》， 2000年推出第一款产品，2008年该产品引进中国并得到成功应用；本申请人也申请和参与专利技术了多项关于传动轴耦合传动、调速和制动技术方面的专利《一种高效的传动轴永磁耦合装置200910148103. I》、《一种筒型传动轴永磁耦合装置200910148102. 7》、《可调节磁扭矩的传动轴永磁耦合传动和调速装置200910162059. X》、《可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型传动轴永磁耦合器200910162313. 6》、《可调节气隙磁场耦合间距和面积的筒型永磁耦合联轴器200910162062. I》、《一种高效的可调节电磁扭矩的电枢绕组永磁联轴器200910162063.6》、《一种高效的可调节电磁扭矩的锅算永磁联轴器200910162060. 2》、《一种可调节电...
【技术保护点】
一种无源永磁耦合传动、制动或负载装置，其特征在于，它为瓣状轴向磁场转盘型、瓣状径向磁场转筒型或瓣状轴向？径向磁场复合型结构，由至少一副瓣状永磁耦合组件、至少一副与瓣状永磁耦合组件中的主动转子盘相适配的主动转子盘联轴机构、至少一副与瓣状永磁耦合组件中的被动转子盘相适配的被动转子盘联轴/固定机构及至少一副用于实现轴向磁场永磁耦合组件气隙耦合面积变化调节和径向磁场永磁耦合组件气隙耦合间距变化调节的永磁耦合径向伸缩位移调节机构组成，瓣状永磁耦合组件中的主动转子盘和被动转子盘中至少其中之一为“花瓣式”的瓣状转子盘，瓣状永磁耦合组件中的气隙磁场耦合面有五种结构形式，其一是轴向端面耦合结构，其二是径向柱面结构，其三是轴向锥面结构，其四是径向锥面结构，其五是上述四种结构的组合型或复合型的气隙磁场耦合面结构，永磁耦合组件中的主动转子盘与相适配的主动转子盘联轴机构相联接，永磁耦合组件中的被动转子盘与相适配的被动转子盘联轴/固定机构相联接，在主动转子盘及其相关联的联轴机构上或者在被动转子盘及其相关联的联轴机构上设置适配的永磁耦合径向伸缩位移调节机构，永磁耦合径向伸缩位移调节机构有三个系列结构形式供选择，其一...
【技术特征摘要】
1.一种无源永磁稱合传动、制动或负载装置，其特征在于，它为瓣状轴向磁场转盘型、瓣状径向磁场转筒型或瓣状轴向-径向磁场复合型结构，由至少一副瓣状永磁耦合组件、至少一副与瓣状永磁耦合组件中的主动转子盘相适配的主动转子盘联轴机构、至少一副与瓣状永磁耦合组件中的被动转子盘相适配的被动转子盘联轴/固定机构及至少一副用于实现轴向磁场永磁耦合组件气隙耦合面积变化调节和径向磁场永磁耦合组件气隙耦合间距变化调节的永磁耦合径向伸缩位移调节机构组成，瓣状永磁耦合组件中的主动转子盘和被动转子盘中至少其中之一为“花瓣式”的瓣状转子盘，瓣状永磁耦合组件中的气隙磁场耦合面有五种结构形式，其一是轴向端面耦合结构，其二是径向柱面结构，其三是轴向锥面结构，其四是径向锥面结构，其五是上述四种结构的组合型或复合型的气隙磁场耦合面结构，永磁耦合组件中的主动转子盘与相适配的主动转子盘联轴机构相联接，永磁耦合组件中的被动转子盘与相适配的被动转子盘联轴/固定机构相联接，在主动转子盘及其相关联的联轴机构上或者在被动转子盘及其相关联的联轴机构上设置适配的永磁耦合径向伸缩位移调节机构，永磁耦合径向伸缩位移调节机构有三个系列结构形式供选择，其一系列是自动卸载式永磁耦合径向伸缩位移调节机构，以便实现具有软启动、适应脉冲负载和防堵转功能的永磁耦合传动、制动或负载装置，其二系列是间接操纵式永磁耦合径向伸缩位移调节机构，它由径向位移组件和轴向位移组件适配连接组合成“从轴向位移到径向位移”的联动结构，以便实现具有无级变矩或调速功能的永磁耦合传动、制动或负载装置，其三系列是直接操纵式永磁耦合径向伸缩位移调节机构。2.如权利要求I所述的一种无源永磁耦合传动、制动或负载装置，其特征在于，所述的自动卸载式永磁耦合径向伸缩位移调节机构有两种结构形式，其一为“联动拨叉副一传矩滑杠”结构，它由至少一副安装在中心短轴上并径向穿过主动或被动瓣状永磁耦合转子盘的传矩滑杠、至少一副安装在对应主动或被动瓣状永磁耦合转子盘之间并以中心短轴上的销轴为联动支撑的联动拨叉、至少一副安装在对应主动或被动瓣状永磁耦合转子盘之间或两副联动拨叉臂适配位置之间的弹簧构成，其二为“弹性离心式限位器一传矩滑杠”结构，它由至少一副安装在中心短轴上并径向穿过主动或被动瓣状永磁耦合转子盘的传矩滑杠、至少一副用于对瓣状永磁耦合转子盘进行高转速离心限位和低转速弹性限位的弹性离心式限位器构成，弹性离心式限位器安装在被动转子盘或被动转子盘联轴/固定机构的适配位置，这里的传矩滑杠和中心短轴一起构成“花瓣式”的瓣状转子盘的转子盘联轴机构，所述的间接操纵式永磁耦合径向伸缩位移调节机构中的径向位移组件有三种可选择的结构形式，第一种结构形式是“跷跷板”式径向位移组件，由一端半球状或半圆柱状一端带长孔的L形跷跷板、带T形滑槽的卡盘本体、卡盘罩体、带适配跷跷槽和T形滑块的卡盘爪、设在卡盘本体或卡盘罩体上的跷跷板支撑轴、盘边缘带销轴的移动连接盘及隔离轴承构成，跷跷板的拐弯处设有支撑轴孔并安装在跷跷板支撑轴上，跷跷板的长孔通过移动连接盘上销轴与移动连接盘相联接，跷跷板的半球状或半圆柱状一端插于适配的卡盘爪的跷跷槽中，“花瓣式”的瓣状转子盘安装在卡盘爪上，使之成为“移动连接盘轴向移动带动L形跷跷板绕其销轴旋转、跷跷板的半球状或半圆柱状一端带动卡盘爪径向伸缩移动，同时带动‘花瓣式’的瓣状转子盘径向伸缩移动”的结构，隔离轴承套安装在移动连接盘的轴套里，这里的带适配踐踐槽和T形滑块的卡盘爪、卡盘本体、卡盘罩体,卡盘本体轴孔上的键槽、键、中心短轴和联轴器一起构成“花瓣式”的瓣状转子盘的转子盘联轴机构，第二种结构形式是“斜插锁舌”式径向位移组件，由带T形滑槽的卡盘本体、卡盘罩体、带适配锁舌槽和T形滑块的卡盘爪、带斜插锁舌的移动连接盘及隔离轴承构成，移动连接盘上的斜插锁舌插于适配的卡盘爪的锁舌槽中，“花瓣式”的瓣状转子盘安装在卡盘爪上，使之成为“移动连接盘轴向移动带动斜插锁舌轴向移动、斜插锁舌带动卡盘爪，因卡盘爪上的T型滑块只能在卡盘本体之T形滑槽的限制约束下径向伸缩移动，卡盘爪带动‘花瓣式’的瓣状转子盘径向伸缩移动”的结构，隔离轴承套安装在移动连接盘的轴套里，这里的带适配锁舌槽和T形滑块的卡盘爪、卡盘本体、卡盘罩体,卡盘本体上的花键套、带花键的中心短轴和联轴器一起构成“花瓣式”的瓣状转子盘的转子盘联轴机构，第三种结构形式是“铰链”式径向位移组件，由至少一副安装在中心短轴上并径向穿过瓣状永磁耦合转子盘的传矩滑杠、至少一副安装在瓣状永磁耦合转子盘之间并以中心短轴上的铰轴为联动支撑的联动拨叉副和与拨叉副相适配的安装在背邻的“花瓣式”的瓣状转子盘上的带拨叉滑块长槽的拨板、盘边缘或一端带销轴的移动连接盘及隔离轴承构成，拨叉臂的两端设有拨叉滑块，拨叉滑块适配安装到拨板的拨叉滑块长槽中，拨叉副中的一侧拨臂上设有与移动连接盘上的销轴相适配的长形滑槽，使之成为“移动连接盘轴向移动推拉拨叉副张合，拨叉副带动‘花瓣式’的瓣状转子盘径向伸缩移动”的结构，隔离轴承套安装在移动连接盘的轴套里，这里的传矩滑杠、中心短轴一起构成“花瓣式”的瓣状转子盘的转子盘联轴机构，所述的间接操纵式永磁耦合径向伸缩位·移调节机构中的轴向位移组件有四种可选择结构形式，其一是“旋转滑块一螺旋槽套”式轴向位移组件，由带轮柱销/滑块的绕轴旋转轴向位移调节套、带螺旋槽的固定套及中心短轴隔离/支撑轴承构成，或者由带螺旋槽的绕轴旋转轴向位移调节套、带轮柱销/滑块的固定套及中心短轴隔离/支撑轴承构成，至少一组轮柱销/滑块和螺旋槽分别适配均布于绕轴旋转轴向位移调节套和固定螺旋槽套上，绕轴旋转轴向位移调节套带轮柱销/滑块的一端与套装在中心短轴隔离/支撑轴承上的固定螺旋槽套上的带螺旋槽的相配，轮柱销/滑块装配与螺旋槽中，绕轴旋转轴向位移调节套的另一端与径向位移组件中的隔离轴承适配安装，使得绕轴旋转轴向位移调节套绕轴旋转的同时产生轴向移动，通过隔离轴承带动径向位移组件中的移动连接盘轴向位移，从而实现“花瓣式”的瓣状转子盘径向伸缩移动，或者其中的轮柱销/滑块和螺旋槽反向设置构成轴向位移组件同样实现此功能结构，其二是“螺母/丝套或者空心丝杆”式轴向位移组件，由带螺母的绕轴旋转轴向位移调节套、带丝套的绕轴旋转调节套及其中心短轴隔离/支撑轴承构成，带螺母的绕轴旋转轴向位移调节套带螺母的一端与带丝套的绕轴旋转调节套的丝套之间的丝扣哨合相配，带螺母的绕轴旋转轴向位移调节套的另一端与径向位移组件中的隔离轴承适配安装，带丝套的绕轴旋转调节套通过中心短轴隔离/支撑轴承套装在中心短轴上，操纵带丝套的绕轴旋转调节套绕轴旋转的同时带动带螺母的绕轴旋转轴向位移调节套产生轴向位移，或者由带丝套的绕轴旋转轴向位移调节套、带螺母的绕轴旋转调节套及其中心短轴隔离/支撑轴承构成，其三是“轴向滑动套”式轴向位移组件，由轴向滑动位移调节套、固定滑动轴套及中心短轴隔离/支撑轴承构成，轴向滑动位移调节套的一端套装在固定滑动轴套上，轴向滑动位移调节套的另一端与径向位移组件中的隔离轴承适配安装，固定滑动轴套通过中心短轴隔离/支撑轴承套装在中心短轴上，操纵轴向滑动位移调节套在固定滑动轴套上滑动轴向移动，通过隔离轴承带动径向位移组件中的移动连接盘轴向位移，其四是“液压/气动活塞”式轴向位移组件，由空心液压/气动缸体、带轴套的中空液压/气动活塞及中心短轴隔离/支撑轴承构成，空心液压/气动缸体通过中心短轴隔离/支撑轴承套装在中心短轴上，空心液压/气动缸体中的活塞两侧分别设置进油/气腔和进油/气管、出油/气腔和出油/气管，中空液压/气动活塞上的轴套与径向位移组件中的隔离轴承适配安装，控制液压或气动管路的压力或进油/气量和出油/气量，使得中空液压/气动活塞轴向滑动移动，通过隔离轴承带动径向位移组件中的移动连接盘轴向位移，上述四种轴向位移组件和三种径向位移组件的结构形式组合适配成十二种间接操纵式永磁耦合径向伸缩位移调节机构的结构形式，达到轴向磁场永磁耦合组件气隙耦合面积变化调节和径向磁场永磁耦合组件气隙耦合间距变化调节之目的，所述的直接操纵式永磁耦合径向伸缩位移调节机构有八种可选择的结构形式，第一是在瓣状转子盘与瓣状转子盘的安装机构之间设置“手动螺栓/螺母一螺杆”直接操纵瓣状转子盘径向伸缩结构，第二是在瓣状转子盘与瓣状转子盘的安装机构之间设置“拉线/杠杆一弹簧一光轴伸缩”直接操纵瓣状转子盘径向伸缩结构，第三是在瓣状转子盘 与瓣状转子盘的安装机构之间设置“径向凸轮副一光轴伸缩”直接操纵瓣状转子盘径向伸缩结构，第四是在瓣状转子盘与瓣状转子盘的安装机构之间设置“径向联动拨叉副伸缩”式径向伸缩位移调节机构，第五是在瓣状转子盘与瓣状转子盘的安装机构之间设置“径向电动角行程或多回转伺服电机/执行机构一螺杆/螺母推拉伸缩”式径向伸缩位移调节机构，其六是在瓣状转子盘与瓣状转子盘的安装机构之间设置“适配油路/气路旋转接头的液压/气动执行器一光轴推拉伸缩”式径向伸缩位移调节机构，第七是在瓣状转子盘与瓣状转子盘的安装机构之间设置“径向电动直线行程伺服电机/执行机构一光轴推拉伸缩”式径向伸缩位移调节机构，第八是把瓣状转子盘分别设置在“至少一爪的车床自定心卡盘或非定心卡盘结构”的径向伸缩卡盘爪上，手动或伺服电机/执行器驱动“伞形”齿轮使得径向伸缩卡盘爪径向伸缩，实现径向伸缩位移调节机构之目的，直接操纵式永磁耦合径向伸缩位移调节机构中的伺服电机/执行机构适配设置供电回路和控制回路电刷组件，或者适配设置自供电和非接触式/遥控式控制组件。3.如权利要求I所述的一种无源永磁耦合传动、制动或负载装置，其特征在于，其中设置至少一套适配的用于冷却永磁耦合组件的冷媒冷却装置、至少一套对各传动部件和调节机构进行润滑的润滑装置、至少一副使系统成一体化整体结构的一体化组装机构和外壳，冷媒冷却装置有六种结构形式供适配选用，其一种是闭路管道/管路式冷媒冷却装置，其二种是带喷嘴/喷口的开路管道/管路式冷媒冷却装置，其三种是喷淋/直吹式冷媒冷却装置，其四种是浸没式冷媒冷却装置，其五种是分布式冷媒单元自主微循环热传导/超导管结构的冷媒冷却装置，其六种是上述四种结构形式的复合/组合式冷媒冷却装置，所述冷媒是用于冷却的压缩空气、冷却水或适用的冷却气体或液体，永磁耦合转子盘气隙间距和耦合面积调节机构有三种结构方式供选择，第一种为外置执行机构/手动式气隙间距和耦合面积调节机构，第二种为自动气隙间距和耦合面积调节机构，第三种为前两种结构的融合设计而成的手动/自动一体式气隙间距和耦合面积调节机构，上述闭路管道/管路式冷媒冷却装置由冷媒输入旋转密封组件、冷媒输入分配器、冷却管道/冷媒冷却器/冷却腔、冷媒输出汇集器、冷媒输出旋转密封组件及其冷却支架构成，冷媒输入旋转密封组件和冷媒输出旋转密封组件的功能结构相同，统称为冷媒输入/输出旋转密封组件，它有三种结构形式供选用，第一种是三端密封两密封腔式的一体化集装结构，第二种是采用两个两端密封单密封腔式的组合结构，其中一个密封腔用作冷媒输入密封腔，另一个密封腔用作冷媒输出密封腔，第三种是采用一个两端密封单密封腔结构，用作冷媒输入密封腔，这种结构不设冷媒输出密封腔，上述的冷媒输入密封腔上设有至少一路冷媒输入口，冷媒输入口通过管道接驳冷媒供给装置的冷媒输出口，上述的冷媒输出密封腔上设有冷媒输出口，冷媒输出口通过管道接驳冷媒供给装置的冷媒循环输入口或冷媒回收系统，冷媒输入分配器设有与冷媒输入旋转密封组件的冷媒输入密封腔相适配的冷媒输入分配腔和至少一个冷媒分配出口，冷媒输出汇集器设有与冷媒输出旋转密封组件的冷媒输出密封腔相适配的冷媒输出汇集 腔和至少一个冷媒汇集出口，冷媒输入分配器和冷媒输出汇集器的功能结构相同，统称为冷媒分配/汇集器，并与媒输入/输出旋转密封组件相适配，二者根据所设置的位置、空间和具体结构设置成分体式结构、一体化式或一体化集装式结构，冷却管道/冷媒冷却器/冷却腔设有冷媒进口和冷媒出口，冷媒输入/输出旋转密封组件与冷媒分配/汇集器以对接或轴向套装的方式适配组装，使得冷媒输入/输出旋转密封组件的冷媒输入密封腔与冷媒分配/汇集器的冷媒输入分配腔相匹配，冷媒输入/输出旋转密封组件的冷媒输出密封腔与冷媒输出汇集腔相匹配，冷媒分配/汇集器的冷媒分配口对接冷却管道/冷媒冷却器/冷却腔的冷媒进口，冷媒分配/汇集器的冷媒汇集出口对接冷却管道/冷媒冷却器/冷却腔的冷媒出口，以形成旋转密封的冷媒流通管路，冷媒分配/汇集器设置在主动/被动传动轴上或设置在主动/被动转子盘联轴/固定机构的适配位置，冷媒输入/输出旋转密封组件通过其法兰或其密封本体安装到冷却支架上，以支撑冷媒输入/输出旋转密封组件及其相关联的组件正常工作，同上冷却机理，所述的开路管道/管路冷媒冷却装置由冷媒输入旋转密封组件、冷媒输入分配器、至少一副设置有喷口的冷却管道/冷媒冷却器/冷却腔构成，根据冷媒物理特性在适当位置设置冷媒输出收集装置，所述的喷淋/直吹式冷媒冷却装置有两种结构形式，其一是冷却支架上固定冷媒输入管道，在靠近系统发热部件适当位置的冷媒输入管道上设置至少一个冷媒喷嘴/喷头，冷媒喷嘴/喷头对系统中发热的部件进行直接开放地喷淋冷媒或直吹冷媒以便降温、而不对冷媒进行集中回收的结构形式，其二是在系统发热部件或组件的外部设置密封壳体/腔体，冷媒输入管道置入密封壳体/腔体并设置至少一个冷媒喷嘴/喷头，密封壳体/腔体上的适当位置设置冷媒输出管道便于集中回收或循环再利用的结构形式，所述的浸没式冷媒冷却装置是在系统发热部件或组件的外部设置密封壳体/腔体，冷媒输入管道置入密封壳体/腔体，发热部件或组件与密封壳体/腔体之间形成密封的冷媒腔室，冷媒腔室中充满冷媒，使发热部件或组件的一部分或全部浸没到冷媒中达到冷却之目的，密封壳体/腔体上的适当位置设置冷媒输出管道便于集中回收或循环再利用的结构形式，上述的冷媒输入/输出旋转密封组件由密封本体和至少一副形成密封腔的核心密封组件构成，根据需求设置成分体式、一体化式、半集装式、集装式、半剖式或全剖式结构，核心密封组件装配于密封本体中，核心密封组件有六种供选用，一是由至少一级填料密封组件构成，二是由至少一级机械密封组件构成，三是由至少一级动力密封和停车密封组件构成，四是由至少一级无轴封密封组件构成，五是非接触轴端密封、干气密封、碳环密封或开槽密封，六是由上述五种密封结构中的至少两种进行同端复合、串联或不同端组合构成，其中，填料密封可选用单/双/多端面或/和单/双/多层结构形式的盘根类软填料密封、膨胀石墨填料密封、多级分瓣石墨环密封和碗式填料密封四种密封的至少其中之一种，机械密封可选用单/双/多端面或/和单/双/多层结构形式的橡胶环式密封、填料函式密封、弹簧片式密封、柱弹簧式密封、凸凹槽式密封、迷宫槽式密封、骨架式密封、带轴套的或无轴套的唇式密封、有唇防尘滑架式密封、金属波纹管式密封、弹簧式密封和平衡/非平式密封十二种密封至少其中之一种，动力密封可选用单/双/多端面或/和单/双/多层结构形式的副叶轮动力密封或背叶片密封配合停车密封构成，无轴封密封可选用单/双/多端面或/和单/双/多层结构形式的隔膜式密封、屏蔽式密封、磁力传动式密封、磁流体密封、螺旋密封、迷宫螺旋密封、喷射密封、浮动环密封八种密封的至少其中之一种，非接触轴端密封可选用干运转气体密封，上述六种核心密封组件可根据具体密封部位的转速、冷媒压力、冷媒的具体物理和化学特性、缝隙圆周直径和安装空间、密封性能指标进行选择设置，上述对各传动部件和调节机构进行润滑的润滑装置，有以下四种结构形式可依据具体结构选配设置，其一是采用手动或自动润滑泵，通过润滑油分配器、相应分支油路和出油嘴对需要的润滑部件定期或定时进行接触式或非接触式喷油，起到在线润滑目的，其二是在系统中有磨损部位或部件位置设置油路及其注油嘴或润滑油杯，以便实时润滑和添加机油或油脂，其三是在支撑轴承适当位置设置箱式轴承支架结构的润滑油箱或带腔式轴承支架结构的润滑油腔，以便在给支撑轴承润滑和冷却的同时还可解决传动轴及其独立支架所产生的悬臂轴问题，其四是根据具体结构和所处具体位置组合或复合选配上述三种润滑方案中的其中至少之两种构成润滑装置。4.如权利要求I所述的一种无源永磁耦合传动、制动或负载装置，其特征在于，在所述的主动转子盘、主动转子盘联轴机构与适配的被动转子盘、被动转子盘联轴/固定机构之间设置锁止/离合装置，锁止/离合装置有以下七种结构形式，其一是摩擦/弹性摩擦离合结构，主、被动摩擦部分分别安装在主、被动转子盘上对应的适配位置，通过调节机构调节主、被动转子盘之间间隙最小或耦合面积最大后，继续调节使得主、被动摩擦部分相接...
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