永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域

《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》涉及一種用于在磁力聯(lián)軸器兩轉(zhuǎn)子之間的自動(dòng)對(duì)中和保護(hù)裝置，具體地說是一種永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置。

圖1為《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置專利目的

《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，對(duì)安裝精度要求低，傳動(dòng)平穩(wěn)可靠的永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置。

永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置技術(shù)方案

《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》的永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置，包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子上分別安裝相互耦合并可傳遞扭矩的永磁體，其特征在于：所述第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子上分別安裝有同軸的內(nèi)錐部分和外錐部分，所述內(nèi)錐部分和外錐部分具有錐度相配合的內(nèi)外錐面，所述內(nèi)錐部分和外錐部分中至少有一個(gè)能夠通過軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)其軸向位置。

所述第一轉(zhuǎn)子為同軸設(shè)置的具有內(nèi)外套筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子，所述第二轉(zhuǎn)子為具有內(nèi)環(huán)槽的外永磁轉(zhuǎn)子，永磁體分別為內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子中內(nèi)套筒的外壁上外永磁體和外永磁轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上的內(nèi)永磁體，外永磁轉(zhuǎn)子套在內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子的內(nèi)外套筒之間并能夠使內(nèi)永磁體與外永磁體位置對(duì)應(yīng)；所述外錐部分為套在外永磁轉(zhuǎn)子外圍的外錐套，所述內(nèi)錐部分為內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子中外套筒的內(nèi)壁形成的能夠與外錐套的外錐面相配合的內(nèi)錐面。

所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括外錐套的后端面上分布有通孔和外錐套螺紋孔和外永磁轉(zhuǎn)子的后端面上設(shè)置有與通孔位置對(duì)應(yīng)的外永磁轉(zhuǎn)子螺紋孔，所述外錐套與外永磁轉(zhuǎn)子能夠由一號(hào)螺栓穿過通孔將其相互旋緊，所述外錐套螺紋孔能夠旋入二號(hào)螺栓并使其頂端頂壓在外永磁轉(zhuǎn)子的后端面上。

所述外錐套的內(nèi)表面與外永磁轉(zhuǎn)子的外表面之間間隙配合。

所述通孔的直徑大于一號(hào)螺栓的直徑。

所述內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子中內(nèi)套筒的外壁與外永磁轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁之間形成氣隙A，所述氣隙A的取值范圍為2-5毫米，所述外錐套與內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子中內(nèi)套筒的外壁之間形成氣隙B，所述氣隙B的取值范圍為0.3-0.8毫米。

永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置改善效果

《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、采用錐面配合自動(dòng)定心原理，能確保兩永磁轉(zhuǎn)子之間的氣隙均勻度從而保證了磁力聯(lián)軸器的耦合性能；

2、由于氣隙B＜?xì)庀禔，因此內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的磁鋼永不會(huì)吸附到一起從而避免了兩轉(zhuǎn)子“粘”在一起難以分開的困難；

3、由于隙B＜?xì)庀禔，即使驅(qū)動(dòng)軸或負(fù)載軸端產(chǎn)生橫向位移，內(nèi)外轉(zhuǎn)子打滑，也不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)、外轉(zhuǎn)子磁鋼之間產(chǎn)生摩擦從而保護(hù)磁鋼不被損毀，保證了磁力聯(lián)軸器的安全。

截至2014年5月21日，磁力聯(lián)軸器已大量進(jìn)入商用階段，其與傳統(tǒng)聯(lián)軸器相比的優(yōu)勢(shì)非常巨大，市場(chǎng)前景看好，但市場(chǎng)上所有的磁力聯(lián)軸器，其基本結(jié)構(gòu)是：內(nèi)、外兩轉(zhuǎn)子分別安裝磁鋼，內(nèi)轉(zhuǎn)子固定在負(fù)載軸上，外轉(zhuǎn)子固定在驅(qū)動(dòng)軸上，這些結(jié)構(gòu)都沒有考慮到其安裝調(diào)試的困難以及工作時(shí)的保護(hù)措施，安裝調(diào)試極其不便，應(yīng)用于密封泵的磁力聯(lián)軸器也只是在磁轉(zhuǎn)子外面增加了聯(lián)接電機(jī)和泵體的支架，安裝調(diào)試還是不便；也有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成整體式的，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子間通過軸承聯(lián)接固定，兩端外伸出軸，外伸軸再通過聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)軸和負(fù)載軸聯(lián)接，但這增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和產(chǎn)品成本，工作時(shí)的狀態(tài)是兩轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，沒有考慮一旦發(fā)生偏心產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，兩轉(zhuǎn)子磁鋼之間直接摩擦損壞磁鋼甚至損毀整個(gè)裝置，而在安裝時(shí)若意外不小心讓兩轉(zhuǎn)子吸附在一起了，想要將其分離極其困難，特別是傳遞大扭矩的磁力聯(lián)軸器，例如幾千牛米轉(zhuǎn)矩，其“粘”在一起的吸附力是幾萬(wàn)牛，以上種種，都給磁力聯(lián)軸器的安裝調(diào)試、推廣應(yīng)用帶來不便，抑制了客戶的購(gòu)買欲望，是個(gè)亟待解決的問題。

1.一種永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置，包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子上分別安裝相互耦合并可傳遞扭矩的永磁體，其特征在于：所述第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子上分別安裝有同軸的內(nèi)錐部分和外錐部分，所述內(nèi)錐部分和外錐部分具有錐度相配合的內(nèi)外錐面，所述內(nèi)錐部分和外錐部分中至少有一個(gè)能夠通過軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)其軸向位置，所述永磁體安置在非內(nèi)外錐面上使內(nèi)外錐面之間不傳遞扭矩。

2.按照權(quán)利要求1所述的永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置，其特征在于：所述第一轉(zhuǎn)子為同軸設(shè)置的具有內(nèi)外套筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子（1），所述第二轉(zhuǎn)子為具有內(nèi)環(huán)槽的外永磁轉(zhuǎn)子（2），所述永磁體分別為內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子（1）中內(nèi)套筒的外壁上外永磁體（7）和外永磁轉(zhuǎn)子（2）的內(nèi)壁上的內(nèi)永磁體（6），所述外永磁轉(zhuǎn)子（2）套在內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子（1）的內(nèi)外套筒之間并能夠使內(nèi)永磁體（6）與外永磁體（7）位置對(duì)應(yīng)，所述外錐部分為套在外永磁轉(zhuǎn)子外圍的外錐套（3），所述內(nèi)錐部分為內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子（1）中外套筒的內(nèi)壁形成的能夠與外錐套的外錐面相配合的內(nèi)錐面。

3.按照權(quán)利要求1所述的永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置，其特征在于：所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括外錐套（3）的后端面上分布有通孔和外錐套螺紋孔和外永磁轉(zhuǎn)子（2）的后端面上設(shè)置有與通孔位置對(duì)應(yīng)的外永磁轉(zhuǎn)子螺紋孔，所述外錐套（3）與外永磁轉(zhuǎn)子（2）能夠由一號(hào)螺栓（4）穿過通孔將其相互旋緊，所述外錐套螺紋孔能夠旋入二號(hào)螺栓（5）并使其頂端頂壓在外永磁轉(zhuǎn)子（2）的后端面上。

4.按照權(quán)利要求2所述的永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置，其特征在于：所述外錐套的內(nèi)表面與外永磁轉(zhuǎn)子（2）的外表面之間間隙配合。

5.按照權(quán)利要求3所述的永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置，其特征在于：所述通孔的直徑大于一號(hào)螺栓（4）的直徑。

6.按照權(quán)利要求2所述的永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置，其特征在于：所述內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子（1）中內(nèi)套筒的外壁與外永磁轉(zhuǎn)子（2）的內(nèi)壁之間形成氣隙A，所述氣隙A的取值范圍為2-5毫米，所述外錐套（3）與內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子（1）中內(nèi)套筒的外壁之間形成氣隙B，所述氣隙B的取值范圍為0.3-0.8毫米。

如圖所示，《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》的永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置，包括第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子上分別安裝相互耦合并可傳遞扭矩的永磁體，其特征在于：所述第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子上分別安裝有同軸的內(nèi)錐部分和外錐部分，所述內(nèi)錐部分和外錐部分具有錐度相配合的內(nèi)外錐面，所述內(nèi)錐部分和外錐部分中至少有一個(gè)能夠通過軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)其軸向位置。

所說的第一轉(zhuǎn)子為同軸設(shè)置的具有內(nèi)外套筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子1，第二轉(zhuǎn)子為具有內(nèi)環(huán)槽的外永磁轉(zhuǎn)子2，其中，兩筒體保證同軸度，兩筒體可做成整體式如圖1，也可做成兩部分通過止口聯(lián)接，內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子1安裝在負(fù)載軸8上，外永磁轉(zhuǎn)子2安裝在驅(qū)動(dòng)軸9上，永磁體分別為內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子1中內(nèi)套筒的外壁上外永磁體7和外永磁轉(zhuǎn)子2的內(nèi)壁上的內(nèi)永磁體6，外永磁轉(zhuǎn)子2套在內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子1的內(nèi)外套筒之間并能夠使內(nèi)永磁體6與外永磁體7位置對(duì)應(yīng)；外錐部分為套在外永磁轉(zhuǎn)子外圍的外錐套3，外錐套的內(nèi)表面與外永磁轉(zhuǎn)子2的外表面之間間隙配合，由于是圓柱面配合很容易保證兩者之間的同軸度；內(nèi)錐部分為內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子1中外套筒的內(nèi)壁形成的能夠與外錐套的外錐面相配合的內(nèi)錐面，也就是說外錐套3的外錐面錐度與內(nèi)轉(zhuǎn)子外套筒的錐面錐度保證一樣。

所說的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括外錐套3的后端面上分布有通孔和外錐套螺紋孔和外永磁轉(zhuǎn)子2的后端面上設(shè)置有與通孔位置對(duì)應(yīng)的外永磁轉(zhuǎn)子螺紋孔，通孔的直徑大于一號(hào)螺栓4的直徑，外錐套3與外永磁轉(zhuǎn)子2能夠由一號(hào)螺栓4穿過通孔將其相互旋緊，外錐套螺紋孔能夠旋入二號(hào)螺栓5并使其頂端頂壓在外永磁轉(zhuǎn)子2的后端面上。

進(jìn)一步的，《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子1中內(nèi)套筒的外壁與外永磁轉(zhuǎn)子2的內(nèi)壁之間形成氣隙A，氣隙A的取值范圍為2-5毫米，優(yōu)選取值為3毫米，氣隙A符合磁力耦合設(shè)計(jì)要求，外錐套3與內(nèi)永磁轉(zhuǎn)子1中內(nèi)套筒的外壁之間形成氣隙B，氣隙B的取值范圍為0.3-0.8毫米，優(yōu)選取值為0.5毫米，氣隙B的設(shè)置可根據(jù)具體使用的驅(qū)動(dòng)軸和負(fù)載軸徑向跳動(dòng)的情況來確定。

《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》的具體實(shí)施例數(shù)據(jù)如下：

其主要技術(shù)參數(shù)為：

額定功率：315千瓦

額定轉(zhuǎn)速：1500轉(zhuǎn)每分

額定轉(zhuǎn)矩：2032.6牛米

考慮到一般異步電機(jī)的最大過載轉(zhuǎn)矩1.8倍，則：

磁力聯(lián)軸器的最大設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩為≥3658.7牛米。

其主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為：

極數(shù)：24對(duì)

最大外徑：φ400毫米

氣隙A：3；氣隙B：0.5毫米

內(nèi)轉(zhuǎn)子外徑：φ280毫米

磁鋼軸向長(zhǎng)度：75毫米

其具體工作過程是：安裝前松開二號(hào)螺栓5旋壓一號(hào)螺栓4，使外錐套3沿軸線向右移動(dòng)，使合攏內(nèi)外轉(zhuǎn)子后的氣隙B=0，這樣內(nèi)外轉(zhuǎn)子在強(qiáng)磁力作用下通過錐面配合就形成了一個(gè)整體，且在錐面的擠壓配合下保證了內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的同軸度，也就保證了氣隙A的均勻度和磁力聯(lián)軸器的最佳性能；在驅(qū)動(dòng)軸和負(fù)載軸上安裝好之后，松開一號(hào)螺栓4旋壓二號(hào)螺栓5，使外錐套3沿軸向左移調(diào)整氣隙B，B的大小可根據(jù)具體使用的驅(qū)動(dòng)軸和負(fù)載軸徑向跳動(dòng)的情況來確定，調(diào)整好氣隙B后鎖緊螺栓磁力聯(lián)軸器即可以開始工作，如圖1所示磁力聯(lián)軸器處于工作狀態(tài)。

通過上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可見，《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》便于安裝調(diào)試、內(nèi)外轉(zhuǎn)子永不會(huì)吸附在一起的裝置，并且結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，對(duì)安裝精度要求低，使磁力聯(lián)軸器傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，即使發(fā)生意外產(chǎn)生偏心聯(lián)軸器打滑，也有可靠的保護(hù)，達(dá)到了《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》的目的。

2018年12月20日，《永磁耦合聯(lián)軸器自對(duì)中保護(hù)裝置》獲得第二十屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。

永磁聯(lián)軸器它無(wú)需直接的機(jī)械聯(lián)接，而是利用稀土永磁體之間的相互作用，利用磁場(chǎng)可穿透一定的空間距離和物質(zhì)材料的特性，進(jìn)行機(jī)械能量的傳送。磁力聯(lián)軸器的出現(xiàn),徹底解決了某些機(jī)械裝置中動(dòng)密封存在的泄漏問題。這種產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化工、電鍍、造紙、制藥、食品、真空等行業(yè)的密封傳動(dòng)機(jī)械上。

磁性聯(lián)軸器主要由外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子和隔離套組成。

永磁聯(lián)軸器有的稱磁力聯(lián)軸器、磁力偶合器、同步偶合器、同步隨動(dòng)器等，是通過材料為永磁體的磁力將主動(dòng)端半聯(lián)軸器和從動(dòng)端半聯(lián)軸器聯(lián)接起來。永磁聯(lián)軸器與一般通常的機(jī)械式聯(lián)軸器的區(qū)別是兩半聯(lián)軸器之間沒有直接聯(lián)接，也沒有其他液態(tài)、粉末介質(zhì)，而是由兩組用永磁材料作成的磁體，中間用隔板分開，兩組磁體靠磁力線聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)矩。

(1）永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)型式

l）KTR聯(lián)軸器，ROTEX聯(lián)軸器圓筒型永磁聯(lián)軸器磁板分布在半聯(lián)軸器1的外環(huán)內(nèi)表面和半聯(lián)軸器2內(nèi)環(huán)外表面，隔板成筒形，傳動(dòng)半徑大于圓盤型永磁聯(lián)軸器，可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，軸向力很小，是普遍采用的結(jié)構(gòu)型式，缺點(diǎn)是磁塊制造較復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)型式見圖4一125。

2）圓盤型永磁聯(lián)軸器磁塊布置在兩個(gè)完全相同的平面圓盤上，制造工藝簡(jiǎn)單，由于兩半聯(lián)軸器之間的吸力，導(dǎo)致軸向力作用在軸承上，尤其是在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，軸向力往往很大，此種結(jié)構(gòu)較少采用，圓盤型永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)型式見圖4一126。

(2）永磁聯(lián)軸器的特點(diǎn)

l）由于永磁聯(lián)軸器（圓筒型）其中一個(gè)半聯(lián)軸器位于另一半聯(lián)軸器的內(nèi)部，軸聯(lián)接時(shí)，未伸出半聯(lián)軸器，因此無(wú)需軸的密封，變動(dòng)密封為靜密封，可實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏或絕對(duì)密封；

2）具有一定緩沖、減振性能；

3）具有良好的軸向（△x）、徑向（△y、角向（△a）補(bǔ)償性能；

4）可限定轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，起到安全聯(lián)軸器的作用；

5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用潤(rùn)滑，裝拆方便，維護(hù)簡(jiǎn)便；

6）可應(yīng)用于有水和其他液態(tài)介質(zhì)，需動(dòng)密封的傳動(dòng)裝置。

(3）永磁聯(lián)軸器的應(yīng)用永磁聯(lián)軸器在國(guó)內(nèi)尚屬一種新型聯(lián)軸器，還未被人們所廣泛認(rèn)識(shí)，目前僅應(yīng)用在離心泵上，被稱之為磁力驅(qū)動(dòng)離心泵，簡(jiǎn)稱磁力泵，其實(shí)并非是磁力“驅(qū)動(dòng)”，而是磁力聯(lián)接，實(shí)為永磁聯(lián)軸器在泵上的應(yīng)用，利用其良好的密封性能，解決了機(jī)械密封難以解決的跑、冒、滴、漏的缺點(diǎn)，效果顯著。

永磁聯(lián)軸器的上述特點(diǎn)，使它具有廣泛的推廣價(jià)值。永磁聯(lián)軸器還可應(yīng)用于螺桿泵、齒輪泵等各種類型泵和攪拌機(jī)，均可采用永磁聯(lián)軸器，實(shí)現(xiàn)無(wú)密封泵，以防止腐蝕性液態(tài)介質(zhì)通過軸密封造成的損害。永磁聯(lián)軸器亦可應(yīng)用于電力潛水設(shè)備，如潛水泵，以及各種真空技術(shù)和深海石油鉆機(jī)等設(shè)備中。

隨著永磁聯(lián)軸器的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，將作為一種新型通用基礎(chǔ)部件之一，提供給各有關(guān)行業(yè)選用和配套。

齒式聯(lián)軸器分類

聯(lián)軸器不對(duì)中分為偏角不對(duì)中、平行不對(duì)中和綜合不對(duì)中。偏角不對(duì)中是 聯(lián)軸器端面存在瓢偏,兩個(gè)半聯(lián)軸器的軸心線呈一個(gè)夾角，在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下產(chǎn)生 激振力而誘發(fā)振動(dòng)響應(yīng)。平行不對(duì)中是兩個(gè)半聯(lián)軸器的軸心線不在同一條直線 上，而是相互平行保持一段距離,在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)。綜合不對(duì)中是 實(shí)際旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最為常見的不對(duì)中現(xiàn)象，它既有偏角不對(duì)中，又有平行不對(duì) 中，是兩者的綜合。

齒式聯(lián)軸器原因

在制造過程中，由于工藝或測(cè)量等原因造成端面與軸心線不垂直或端面螺栓孔的圓心線與軸頸不同心。在安裝過程中，擰緊連接螺栓（齒套螺栓）后使轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生變形,這時(shí)軸頸存在較大的晃度。有時(shí)也由于聯(lián)軸器圓周方向連接螺 栓緊力存在差別,也會(huì)引起像聯(lián)軸器端面瓢偏一樣的情況。在運(yùn)行過程中，如 果工況變化劇烈，如帶負(fù)荷過程中，當(dāng)負(fù)荷帶到某一數(shù)值(即軸系扭矩增加到 一定值)時(shí),聯(lián)軸器發(fā)生相互錯(cuò)位,軸系對(duì)中狀態(tài)發(fā)生變化,聯(lián)軸器連接的轉(zhuǎn)子振 動(dòng)響應(yīng)會(huì)發(fā)生突變。軸系扭矩在瞬間發(fā)生較大變化,對(duì)傳遞扭矩的聯(lián)軸器形成 沖擊，使聯(lián)軸器相互錯(cuò)位，軸系對(duì)中狀態(tài)發(fā)生變化。