调速型永磁涡流联轴器的制造方法
【技术领域】
[0001]
本发明涉及一种永磁涡流联轴器。
[0002]
【背景技术】
[0003]众所周知，地球上现有资源已日趋短缺，最终将走向枯竭，人们不断探索寻求着新能源，虽然已经取得骄人的成绩，但是并不能取代现有能源，因此节约能源降低消耗己经成为社会关注的热点，尤其是在我国经济发展的现阶段而言，节能减排尤为重要。据统计，2010年，全国约有4700万台的各种风机、栗类，其耗电占全国工业用电总量的30%以上，尤其是在大型驱动设备上，为了避免启动过程堵转时间较长而损坏电机，一般驱动电机功率为实际额定功率的几倍，并且在一些环境恶劣的工况下，振动严重，造成极大地能源浪费严重。在某些要变速调速的场合，大都是通过变频器变频调速来实现，但是变频器调速所适应的功率范围有限，而且变频调速的过程中会造成巨大的能源浪费。永磁涡流柔性传动节能技术是以现代磁学基本理论为基础，应用永磁材料所产生的磁力作用，来实现力或者力矩(功率)无接触传递的一种新技术。其电动机与负载连接的扭矩通过气隙传递，整体具有柔性驱动特性，降低了安装的误差要求，有效隔离了振动。在驱动风机、水栗等二次方转矩负载情况下，节能效果显著；在高湿、高温、高海拔、高粉尘、高电磁环境情况下，具有较高的可靠性和安全性。
[0004]目前现有永磁涡流联轴器主要有径向(盘式)永磁涡流联轴器和轴向(筒式)永磁涡流联轴器，盘式永磁涡流联轴器通过调整气隙来调节输出转速及输出扭矩的，允许输入输出轴不对中可到5_，远远大约筒式永磁涡流联轴器不对中1_的要求，但是筒式永磁涡流联轴器允许的轴向窜动量为5_，而盘式的仅为0.7mm,而且筒式永磁涡流联轴器易于实现输出转速及扭矩的线性控制，而盘式永磁涡流联轴器气隙略微发生改变，则输出扭矩及输出转速变化较大，难以实现精确调节，尤其是在发电厂、矿山机械、钢铁工业等大功率、环境恶劣的场合，筒形永磁涡流联轴器更显其优势。但是目前现有的筒形永磁涡流联轴器无法实现“软启动”功能，即在筒形永磁涡流联轴器啮合面积从零开始时，所啮合的涡流转子上涡流密度极高，极容易灼伤甚至使得涡流转子融化，即使采用强冷的方式，也难以很好的解决这瞬间温度急剧升高的问题。
【发明内容】
[0005][3]鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种调速型永磁涡流联轴器，与现有的盘形永磁涡流联轴器专利技术相比，扭矩传递的平稳性大幅增加，在保证输出扭矩及输出转速的控制精度的前提下，使得启动过程涡流转子中的涡流密度缓慢增加，具有绿色节能、软启动、启动时间短、发热少、调速范围宽、控制精度等诸多优点。
[0006][4]为此，本发明提供一种调速型永磁涡流联轴器，包括:主动转子机构，主要由涡流转子、主动轭铁转子、散热片、主动轴以及主动支撑架构成，所述涡流转子与主动轭铁转子采用楔形链接，过盈配合，保证涡流转子与主动轭铁转子之间同轴度，并且涡流转子两端均与主动轭铁转子螺栓链接，使得两转子在高速旋转时连接牢固，而且保证扭矩传递的可靠性；从动转子机构，主要由永磁体、磁极嵌体、从动轭铁转子、负载轴、电动执行器和从动支撑架以及限位开关等构成，所述永磁体截面分为上部扇形及下部锥形，上部到扇形保证永磁体在涡流转子内表面所形成磁场的均匀性，下部锥形起到定位及固定作用，防止永磁体因高速旋转的离心力而发生径向位移甚至与磁体嵌体甩脱，使得永磁体在随主动转子转动过程中与主动转子配合更加牢靠，有效地减小因安装存在缝隙产生的振动及噪声；所述磁极嵌体与从动轭铁转子采用楔形链接，过盈配合，保证涡流转子与从动轭铁转子之间同轴度；所述磁极嵌体外圆周表面为锥形结构，即永磁体安装在锥面上；所述涡流转子内锥面与磁极嵌体外锥面配合形成从动转子机构与主动转子机构的气隙，涡流转子内锥面与磁极嵌体外锥面锥角范围为1° -179°，锥角可根据实际工况确定锥角的大小，随着涡流转子与磁极嵌体啮合的面积逐渐增加，涡流转子与镶嵌在磁极嵌体外圆锥面的永磁体的气隙不断减小，啮合面积不断增加，使得永磁涡流联轴器传扭能力平稳增加，该结构方式相比盘式永磁涡流联轴器，对输出扭矩及输出速度的调节更为精确，相比筒式永磁涡流联轴器，启动过程的启动涡流密度缓慢增加，实现软启动；电动执行机构，调节涡流转子与磁极嵌体的啮合面积，从而调节涡流转子与永磁体之间的气隙，实现对输出扭矩及输出转速的精确控制。
[0007][5]所述涡流转子采用电阻稳定性较好的非导磁材料，随着温度改变材料的电阻稳定，减小对联轴器传扭能力的影响，涡流转子锥度范围为1° ~179°，根据工况优化涡流转子锥度及涡流转子厚度，使得涡流转子最大限度地有效利用磁场，而且使得启动过程扭矩增加平稳；所述主动轭铁转子采用导磁材料，使得涡流转子最大限度的利用磁场强度，又有效地的减小电磁污染，主动轭铁转子外部设计有周向散热片，相比于轴向散热片，其转动风阻更小，周向的对称性更易保证，因此比较适合应用于高速旋转的场合，而且该结构形式加工难度低，降低加工成本。
[0008][6]所述主动轭铁转子与主动轴之间采用铰制孔螺栓连接，铰制孔螺栓轴向承载能力和普通螺栓相同，但其剪切承载能力远高于普通螺栓，并且铰制孔螺栓是一种配合螺栓，起定位的作用，保证主轴与主动转子的同轴度；主动轭铁转子端面设计有通流口，保证空气流通顺畅，利于散热。
[0009][7]所述主动轴与主动支撑架之间采用角接触球轴承支撑，靠近主动轭铁转子一侧的角接触球轴承采用轴间加轴承端盖定位，远离主动轭铁转子一侧的角接触球轴承采用轴间加螺母及螺母防转圈定位，所述角接触球轴承采用自密封、自润滑型，可以终生润滑，相比非自密封型角接触球轴承相比，减少了润滑、密封等一系列结构，大大地增加了产品的可靠性，降低产品的检修频率，减小成本。
[0010][8]所述主动支撑架与安装平台连接均采用螺栓连接，并且均设计有止口，保证轴向定位精度，方便安装调试；所述主动轴与上一级驱动相连采用双键连接，相比于单键连接，其传扭能力更强，使用更为可靠。
[9]所述永磁体截面分为上部扇形及下部锥形，上部到扇形保证永磁体在涡流转子内表面所形成磁场的均匀性，下部锥形起到定位及固定作用，防止永磁体因高速旋转的离心力而发生径向位移甚至与磁体嵌体甩脱，使得永磁体在随主动转子转动过程中与主动转子配合更加牢靠，有效地减小因安装存在缝隙产生的振动及噪声；
[10]所述永磁体可根据实际需要，采用整块永磁体或多块永磁体组成一组永磁体，永磁体个数或组数为2的倍数，使得径向波动力相互抵消，有效地降低输出扭矩的波动；永久磁铁块或组沿圆周方向均匀分布在磁极嵌体的外圆锥面上，优选地，永磁体弧长与非永磁体部分弧长之比介于3:1到3:2之间，采用辅向充磁方式，这样即保证气隙磁密的均匀性，使得扭矩输出更加平稳，而且保证尽量不发生磁短路，最大限度地利用磁场。
[0011][11]所述永磁体通过过盈配合镶嵌在磁极嵌体中，磁极嵌体的一端设计有固定端盖，通过螺栓与磁极嵌体相连接，防止镶嵌在磁极嵌体中的永磁体轴向蹿动；所述磁极嵌体采用轻质高强度非导磁性材料，在保证磁极嵌体的强度、刚度的同时，降低磁极嵌体的质量，即降低了负载轴悬臂端的质量，使其高速旋转时更为安全可靠。
[0012][12]所述从动轭铁转子与磁极嵌体采用锥形链接，过盈配合，保证磁极嵌体与从动轭铁转子之间同轴度，并且磁极嵌体两端均与从动轭铁转子螺栓链接，使得两转子在高速旋转时连接牢固，而且保证扭矩传递的可靠性；所述从动轭铁转子端面设计有通流口，保证空气流通顺畅，从而保证联轴器内部散热通畅。
[0013][13]所述从动轭铁转子与负载轴之间采用花键连接，即沿负载轴轴向均布多个键齿，齿侧为工作面，轴与轮毂直接而均匀制出齿与槽，相对于单键连接或者双键连接，其受力均匀，承载能力高，因齿槽浅，齿根应力集中小，并且轮毂与轴的对中性好，导向性好，即实现扭矩的可靠传递，又实现从动轭铁转子相对于负载轴轴向移