限矩通用型永磁偶合器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种限矩通用型永磁偶合器，包括可以在输入轴上滑动的两个内转盘，以及连接有输出轴的两个外转盘，两个内转盘与输入轴之间无转动连接，两个内转盘之间还设有限矩机构，两个外转盘上各固定一个轴承座，轴承座内各固定一个轴承，输入轴的两端分别支承在所述两个轴承上，输入轴上设有两块轴端挡板，两个内转盘可以在两块轴端挡板之间沿输入轴滑动，轴端挡板的内侧由轴肩限位，轴端挡板的外侧通过隔圈顶在轴承的内圈上。由于输入轴的两端通过轴承支承在外转盘上，使输入轴相对于外转盘的轴向位置是固定的，可以防止因电机轴窜而引起擦盘，从而保证了限矩型永磁偶合器的正常工作，延长了永磁偶合器的使用寿命。
【专利说明】限矩通用型永磁偶合器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种永磁偶合器，具体涉及一种用于限制扭矩、过载保护的通用型永磁偶合器。
【背景技术】
[0002]常见的传动系统主要由电机、联轴器和负载组成，而常用的联轴器有:刚性联轴器、齿式联轴器、滚子链联轴器、膜片联轴器、弹性联轴器等等，以上这些无一例外的是采用硬连接的方式，也就是联轴器在传递运动和动力的过程中和所连接的两根轴一同回转，以1:1的比例将电机的转速传递到负载设备上。其具有以下特点:1)高刚性、高转矩、低惯性；2)大扭矩承载，高扭矩刚性和卓越的灵敏度；3)零回转间隙、顺时针和逆时针回转特性相同；4)免维护、超强抗油和耐腐蚀性。
[0003]但是，传统联轴器联接传动也存在着较多的问题，主要体现在以下方面:
[0004]一、传统电机采用硬启动方式，启动时的大电流对电网冲击较大，影响电网供电质量；伤害电机绝缘，降低电机寿命；在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力，会造成电机紧死，线圈变形，鼠笼条断裂等故障。
[0005]二、电机在硬启动时,对负载设备冲击较大,影响使用寿命。
[0006]三、电机与负载间是常规的机械连接，故负载的振动会被传递到电机上，电机和负载设备中的轴承和密封件容易受磨损，影响电机使用寿命。
[0007]四、电机功率利用率低，为确保可以应对不同工况，电机选型时往往大于实际所需功率，而工作时电机又常处于轻载状态，电机的恒扭矩运行势必造成电能浪费。
[0008]五、无法实现过载保护，当负载设备发生堵转时，电机很有可能因为其功率升高内部电流过大而超载，导致发热乃至烧毁。
[0009]上述问题限制了采用硬连接的联轴器在某些要求较高场合的应用。而基于永磁传动技术的永磁偶合器，尤其是扭矩限制型永磁偶合器的应用，则可以较好地解决上述问题。
[0010]永磁传动是通过铜或铝导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术的驱动(电动机)和被驱动(负载)之间无机械链接，其工作原理是通过一端的永磁体和另一端的导体感应磁场相互作用而产生转矩，最终达到传递转矩的目的。
[0011]中国实用新型专利CN201020105226.5公开了一种永磁限矩耦合器，包括共轴的两根轴，输入轴上安装笼形转子，由四个转盘组成，外侧两个外转盘，其间用销轴连接，内侧两个内转盘，可在销轴上滑动；两个内转盘之间装有和输出轴连接的永磁转盘，在两个外转盘上装有限矩装置，该装置包括底座、柱状部分、扭力弹簧、轴、螺母、垫片，底座上有沉孔，通过螺栓固定在外侧转盘上或内侧转盘上均可，上面有一柱状部分，中间用扭力弹簧连接，扭力弹簧穿在由螺母和垫圈固定的轴上。在这种结构中，笼形转子共由内、外四个转盘组成，再加上永磁转盘，共有5个转盘，结构复杂，体积较大，不利于应用在某些空间受限制的场合。
[0012]中国实用新型专利CN201320158716.5公开了一种扭矩限制型永磁偶合器，包括可以在输入轴上滑动的两个内转盘，以及连接有输出轴的两个外转盘，其中一个内转盘的背面固定有沿轴向延伸的顶杆，另一个内转盘上设有与所述顶杆相对的让位孔和挡块，挡块的一端通过一根转轴安装在所述内转盘的背面，挡块的另一端挡在让位孔的孔口上，当挡块随内转盘转动时，所述挡块在离心力的作用下绕转轴转动并从让位孔的孔口上移开。当系统超载、扭矩增大时，内、外转盘之间的转速差变大，它们之间的轴向力也随之增大，内转盘被外转盘推开，直到两块内转盘相互碰上为止，这时内、外转盘之间的间隙很大，永磁偶合器可传递的扭矩很小，这样就使动力机得到保护。
[0013]但是，以上这些限矩型磁力偶合器中输入轴的轴向位置不固定，只能通过电机轴的安装位置来保证输入轴与输出轴之间的轴向位置，而有些电机轴常常会有轴窜现象发生，连接在电机轴上的那个转盘就会随电机轴一起作轴向范围内的移动，当内、外转盘在最小间隙下运转时，电机轴一旦发生轴窜，则内、外转盘之间就有可能产生擦盘，继而影响限矩型磁力偶合器的正常使用。
实用新型内容
[0014]本实用新型要解决的技术问题是提供一种可避免内外转盘之间发生碰擦的限矩通用型永磁偶合器，以克服现有技术的上述缺陷。
[0015]为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:一种限矩通用型永磁偶合器，包括可以在输入轴上滑动的两个内转盘，以及连接有输出轴的两个外转盘，两个内转盘与输入轴之间无转动连接，两个内转盘之间还设有限矩机构，所述两个外转盘上各固定一个轴承座，轴承座内各固定一个轴承，输入轴的两端分别支承在所述两个轴承上，输入轴上设有两块轴端挡板，两个内转盘可以在两块轴端挡板之间沿输入轴滑动，轴端挡板的内侧由轴肩限位，轴端挡板的外侧通过隔圈顶在轴承的内圈上。
[0016]优选地，所述限矩机构包括设置在其中一个内转盘上的顶杆和设置在另一个内转盘上的让位孔和挡块，所述顶杆与让位孔相对，挡块的一端通过一根转轴安装在所述内转盘的背面，挡块的另一端挡在让位孔的孔口上，当挡块随内转盘转动时，所述挡块在离心力的作用下绕转轴转动并从让位孔的孔口上移开。
[0017]更优地，所述挡块与内转盘之间设有一根扭簧，扭簧套在转轴上并使挡块挡在让位孔的孔口上。
[0018]优选地，所述两个内转盘为导体转盘，所述两个外转盘为永磁转盘。
[0019]优选地，所述两个外转盘之间通过多块气隙板和多根螺栓连接成笼形。
[0020]更优地，所述外转盘包括主盘片、固定在主盘片上的副盘片和固定在副盘片上的永磁体。
[0021]更优地，两个轴承座通过螺钉分别固定在两个外转盘的主盘片上，所述轴承座包括与主盘片相连接的法兰部和与轴承的外圈相接触的挡圈部。
[0022]优选地，所述输入轴在两块轴端挡板之间的部分为方轴，所述内转盘的中心设有方孔。
[0023]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:由于输入轴的两端通过轴承支承在外转盘上，使输入轴相对于外转盘的轴向位置是固定的，从而可以使安装在输入轴上的内转盘的轴向运动范围受到限制，防止因电机轴窜而引起擦盘，从而保证了限矩型永磁偶合器的正常工作，延长了永磁偶合器的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型一种限矩通用型永磁偶合器的结构剖视图。
[0025]图2是本实用新型中一种外转盘的结构剖视图。
[0026]图3是本实用新型中两个内转盘与输入轴的组装结构分解示意图。
[0027]图4是本实用新型中一个内转盘的结构分解示意图。
[0028]图5是本实用新型限矩通用型永磁偶合器内转盘与外转盘脱开时的状态示意图。
[0029]图中:1、输入轴 2、输出轴 3、内转盘4、内转盘
[0030]5、外转盘 6、外转盘 7、隔圈8、气隙板
[0031]9、螺栓11、方轴12、轴端挡板 13、轴肩
[0032]14、螺钉 35、方孔48、顶杆40、让位孔
[0033]41、正面盘片 42、背面盘片 43、滑块固定板 45、方孔
[0034]47、转轴48、挡块49、扭簧51、主盘片
[0035]52、副盘片 53、永磁体 61、主盘片62、副盘片
[0036]63、永磁体 71、轴承座 72、轴承711、法兰部
`[0037]712、挡圈部
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明，本领域技术人员由此可以更清楚地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0039]需要说明的是，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，仅用以配合【具体实施方式】，供本领域技术人员更清楚地了解本实用新型的构思，并非用以限制本实用新型的保护范围。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型的功效及目的达成的情况下，均应仍落在本实用新型的保护范围之内。为了便于描述，各部件的相对位置关系是根据说明书附图的布图方式来进行描述的，如:上、下、左、右等的位置关系是根据说明书附图1的布图方向来确定的。
[0040]如图1所示，本实用新型的一种限矩通用型永磁偶合器，包括一根可以与电机连接的输入轴I和一根可以与负载设备连接的输出轴2，在输入轴I上设有两个可以沿输入轴轴向滑动的内转盘3、4，为了限制内转盘3、4的滑动范围，在输入轴I上固定有两块轴端挡板12，两个内转盘3、4只能在两块轴端挡板12之间滑动。两个内转盘3、4与输入轴I之间无转动连接，这可以将输入轴I设计成非圆形截面，或者通过设置花键等止转结构来实现。
[0041]如图3所示，在本实用新型的优选实施例中，轴端挡板12通过螺钉14固定在输入轴I的轴肩13上，轴端挡板12的内侧由轴肩13限位，输入轴I在两块轴端挡板12之间的部分为方轴11，内转盘3、4的中心设有方孔35、45与方轴11滑动配合。
[0042]如图1所示，在两个内转盘3、4的外侧设置两个外转盘5、6，两个外转盘5、6之间固定连接并与输出轴2相连接。两个内转盘3、4的正面分别与两个外转盘5、6平行相对，内转盘与外转盘之间的间隙构成永磁偶合器的气隙。两个内转盘3、4之间设有限矩机构，用于控制内转盘与外转盘之间的气隙，达到限制所传递扭矩的作用，如前所述的现有技术已经公开了多种限矩机构。
[0043]一种优选的限矩机构如图1、图4所示，它包括固定在其中一个内转盘3上的顶杆38和设置在另一个内转盘4上的让位孔40和挡块48。所述顶杆38固定在内转盘3的背面，沿轴向延伸，并与让位孔40正对；挡块48的一端通过一根转轴47安装在所述内转盘4的背面，挡块48的另一端在初始状态下正好挡在让位孔40的孔口上。
[0044]如图1所示，两个外转盘5、6上各固定一个轴承座71，轴承座71内各固定一个轴承72，输入轴I的两端分别支承在这两个轴承72上，轴端挡板12的外侧通过一个隔圈7顶在轴承72的内圈上，显然，隔圈7与轴端挡板12可以采用一体式结构，也可以采用分体式结构。这样，输入轴I左侧的轴肩通过左侧的轴端挡板12、隔圈7顶在左侧轴承72的内圈上，实现了左限位；输入轴I右侧的轴肩通过右侧的轴端挡板12、隔圈7顶在右侧轴承72的内圈上，实现了右限位，即输入轴I相对于两个外转盘5、6在轴上的位置是固定的，不会发生左右窜动，当与输入轴I相连接的电机轴发生轴向窜动时，不会带动输入轴I 一起窜动，使内转盘与外转盘不会发生接触(擦盘)。
[0045]如图2所示，两个外转盘5、6之间通过多块气隙板8和多根螺栓9连接成笼形，中间的空腔用于容纳内转盘。外转盘5、6包括主盘片51、61、副盘片52、62和永磁体53、63，永磁体53、63固定在副盘片52、62上，副盘片52、62又固定在主盘片51、61上。两个轴承座71对称安装，通过螺钉分别固定在两个外转盘的主盘片51、61上，轴承座71包括与主盘片51、61相连接的法兰部711和与轴承72的外圈相接触的挡圈部712，挡圈部712限制轴承72向外的轴向运动。
[0046]本实用新型中的一对平行相对的内转盘和外转盘，对应于永磁偶合器的一对互相作用的导体转盘和永磁转盘，就是说，如果内转盘为导体转盘，那么外转盘为永磁转盘；如果内转盘为永磁转盘，那么外转盘为导体转盘。
[0047]在本实用新型的下述优选实施例中，将两个内转盘3、4设置为导体转盘，而两个外转盘5、6设置为永磁转盘，由于导体转盘相对比较轻、薄，作为内转盘可以更有利于滑动，提高可靠性，并减小永磁偶合器的体积。
[0048]如图4所示，右侧的内转盘4是一个导体转盘，它由正面盘片41和背面盘片42构成，正面盘片41可以由铜或铝材料制成，背面盘片42可以由钢材料制成。一块滑块固定板43固定在背面盘片42上，让位孔40和挡块48也设置在背面盘片42上，由轴肩螺钉构成的转轴47穿过挡块48的一端。一根扭簧49套在转轴47上,扭簧49的一端固定在背面盘片42上，另一端连接在挡块48上并使挡块48向内抵靠在滑块固定板43的边缘(如图3所示)，而在此初始状态下，挡块48的另一端此时也正好挡在让位孔40的孔口上。
[0049]下面结合图1和图5对本实用新型的工作原理进行说明。
[0050]本实用新型在工作时，输入轴I与电机相连接，输出轴2与负载设备相连接。在电机刚启动的初始状态下，内转盘3、4和外转盘5、6之间有明显滑差，产生斥力，由于内转盘
3、4可以轴向滑动，内转盘3、4和外转盘5、6之间的气隙会变大，但由于挡块48挡住了让位孔40，从而限制了顶杆38的轴向移动，在顶杆的作用下，气隙被限制在合理的范围内，在电机转速从O升到最大值时，内、外转盘的滑差也逐渐在几秒之内减至最小。这样就实现了电机的软启动，可有效减少电机启动对传动系统的冲击。
[0051]内、外转盘的滑差减至最小后，两个内转盘3、4也滑动到最外侧，与轴端挡板12抵靠在一起(如图1所示的状态)，但此时内、外转盘之间仍然保持一个最小气隙，这样就能获得最大的磁场效应，可以将电机的大扭矩传递给负载设备。即便此时电机轴发生窜动，由于输入轴I的位置被轴承固定，内、外转盘之间也不会发生擦盘。当电机处于额定转速下时，随电机轴一起转动的内转盘也达到额定转速，内转盘4上的挡块48在离心力作用下克服扭簧的作用力，绕转轴转动并从让位孔40的孔口上移开，露出让位孔40。
[0052]在内转盘随电机高速旋转的状态下，如果负载设备发生堵转而导致外转盘转速降低时，内、外转盘之间滑差变大，产生斥力，使内转盘内收，气隙变大，从而起到限制电机输出扭矩的作用；一旦负载设备发生堵转而导致外转盘完全停转时，滑差为100%，内、外转盘之间将产生很大的斥力，使两个内转盘3、4迅速相向内收，由于让位孔40已经露出，顶杆38可以插入让位孔40中(如图5所示的状态)，使内转盘3、4可以向内滑动足够的距离，直至内、外转盘之间的作用力变得非常微弱，使电机空载转动，不会因负载堵转而使电机烧毁，达到自动过载保护的功能。
[0053]当电机停转后，内、外转盘处于静止状态，内转盘3、4又会因磁场的吸力作用向两侧的外转盘滑动，气隙恢复到启动前的最小状态，挡块48在扭簧的作用下重新将让位孔40挡住，实现了自动复位的功能。
[0054]本实用新型具备缓冲启动、扭矩限制、自动复位、不会擦盘、隔离振动、节约能源、使用寿命长等优点，可以适应各种恶劣环境，可广泛地应用于对电机驱动的可靠性和故障率等有较高要求的传动场合。
[0055]当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种限矩通用型永磁偶合器，包括可以在输入轴(I)上滑动的两个内转盘(3、4)，以及连接有输出轴(2)的两个外转盘(5、6)，两个内转盘(3、4)与输入轴之间无转动连接，两个内转盘(3、4)之间还设有限矩机构，其特征是，所述两个外转盘(5、6)上各固定一个轴承座(71)，轴承座(71)内各固定一个轴承(72 )，输入轴(I)的两端分别支承在所述两个轴承(72)上，输入轴(I)上设有两块轴端挡板(12)，两个内转盘(3、4)可以在两块轴端挡板(12)之间沿输入轴(I)滑动，轴端挡板(12)的内侧由轴肩限位，轴端挡板(12)的外侧通过隔圈(7)顶在轴承(72)的内圈上。
2.根据权利要求1所述的永磁偶合器，其特征是，所述限矩机构包括设置在其中一个内转盘(3)上的顶杆(38)和设置在另一个内转盘(4)上的让位孔(40)和挡块(48)，所述顶杆(38)与让位孔(40)相对，挡块(48)的一端通过一根转轴(47)安装在所述内转盘(4)的背面，挡块(48)的另一端挡在让位孔(40)的孔口上，当挡块(48)随内转盘(4)转动时，所述挡块(48)在离心力的作用下绕转轴(47)转动并从让位孔(40)的孔口上移开。
3.根据权利要求2所述的永磁偶合器，其特征是，所述挡块(48)与内转盘(4)之间设有一根扭簧(49 )，扭簧(49 )套在转轴(47 )上并使挡块(48 )挡在让位孔(40 )的孔口上。
4.根据权利要求1所述的永磁偶合器，其特征是，所述两个内转盘(3、4)为导体转盘，所述两个外转盘(5、6)为永磁转盘。
5.根据权利要求1或4所述的永磁偶合器，其特征是，所述两个外转盘(5、6)之间通过多块气隙板(8 )和多根螺栓(9 )连接成笼形。
6.根据权利要求4所述的永磁偶合器，其特征是，所述外转盘(5、6)包括主盘片(51、61)、固定在主盘片上的副盘片(52、62)和固定在副盘片上的永磁体(53、63)。
7.根据权利要求6所述的永磁偶合器，其特征是，两个轴承座(71)通过螺钉分别固定在两个外转盘的主盘片(51、61)上，所述轴承座(71)包括与主盘片(51、61)相连接的法兰部(711)和与轴承(72 )的外圈相接触的挡圈部(712 )。
8.根据权利要求1所述的永磁偶合器，其特征是，所述输入轴(I)在两块轴端挡板(12)之间的部分为方轴(11)，所述内转盘(3、4 )的中心设有方孔(35、45 )。
【文档编号】H02K49/10GK203674954SQ201320690519
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】黄晓兵, 杜毅 申请人:上海曜中能源科技有限公司