CN105896899A - Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器 - Google Patents

Abstract

Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器可划归动力传动、节能减排、动设备、磁力驱动领域，其利用内转子电机外置齿轮传动沟槽凸轮调速机构和高速回转导电接头组成的调速***，分为两大系列：风冷Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器(FTY)、液冷Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器(YTY)。本发明为动设备的调速节能找到了一种经济可行的方法。

Description

Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器

技术领域

动力传动、节能减排、动设备、磁力驱动。

背景技术

从人类利用地磁驱动发明罗盘开始，磁场能量的利用研究便一直没有停止过。伴随着现代磁学理论的发展，磁力驱动产品在工业中的应用便层出不穷，磁力泵、磁力轴承、磁力耦合器、磁力齿轮等等。限于磁性材料的制约，磁力驱动技术发展缓慢，直到1983年，中国发明了高性能永磁材料钕铁硼，磁力驱动产品才得到快速发展应用。

磁力耦合器从磁力泵等磁力驱动产品中独立出来作为单独的分支发展以来，出现了形形色色的产品，但都局限于结构方面的原因，只能局限于中小功率、中小扭矩区间的动设备动力传动应用中，而且价格昂贵。像火电厂的一次风机(6000KW，1496r/min)、二次风机(4550KW，1495r/min)、碎煤机(1200KW，490r/min)和钢厂、矿场的大型风机等动设备，现有技术和产品都无法满足实际应用需求。

节能减排是目前迫切需求。动设备节能，目前比较高效的有变频调速节能和沟槽凸轮机构调速磁力耦合器调速节能。变频器使用寿命较短，环境适应能力差，占地空间大，维护需求高，高压变频器故障率则更高，可靠性差。目前已进行应用的沟槽凸轮机构调速磁耦(筒式和盘式)因结构原因应用范围有限，且价格昂贵。液冷沟槽凸轮机构调速盘式磁耦只能勉强应用到2500KW以下中等转速的动设备中，风冷沟槽凸轮机构调速盘式磁耦只能勉强应用到350KW以下中等转速的动设备中。筒式磁耦则更差，液冷调速产品只能勉强应用到800KW以下中等转速的动设备中，且安全可靠性不高。

发明内容

本发明重在找到一种盘式磁耦调速的技术方法，伴随着这种技术方法而引伸出两大系列Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器——风冷Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器(FTY系列)、液冷Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器(YTY系列)。

附图说明

图1为风冷Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器(FTY系列)，液冷Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器(YTY系列)加装外壳，冷却液通过外壳上管道进出，强制液冷，高速回转导电接头置于外壳外部。

Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器，都包含如下几个部分：图中标号1和5为感应盘，2和4为磁块固定盘，3为齿轮传动沟槽凸轮调速机构，6为高速回转导电接头，7为电机定子，8为电机转子，9为同步盘，10为胀套，11为中心传动轴，19为支架，23为法兰轴套。

两大系列Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器中，所有的感应盘由限位螺栓联结组成外转子，所有的磁块固定盘串联在中心传动轴上，和内转子电机外置齿轮传动沟槽凸轮调速机构一起组成内转子。高速回转导电接头的滑环和电机定子同步转动，相对静止，高速回转导电接头的电刷和支架保持相对静止。高速回转导电接头的电刷连接外部电源。双向开关控制进入电机的电流方向，从而改变电机内转子与中心传动轴的相对转向。电机内转子带动齿轮轴转动，然后由齿轮传动带动滚子固定轴转动，从而驱动滚子沿沟槽凸轮的曲线沟槽运动，由于滚子无轴向位移，所以沟槽凸轮将沿轴向发生位移，带动磁块固定盘沿中心传动轴滑动，从而改变磁块固定盘和感应盘之间的距离(磁场耦合间隙)，以达到调速节能的目的(磁场耦合间隙的变化，将导致磁耦内外转子转差的变化，也就是输入输出转速的变化)。

图2、图3所示为内转子电机外置齿轮传动沟槽凸轮调速机构，限位挡圈3-13用来保证同步杆3-11不会发生轴向窜动，3-12为微调弹簧，3-15为沟槽凸轮，3-14为滚子固定轴，3-16为滚子，3-3为同步杆和丝杠的保持架。标号7为电机定子(外表面有槽用来引出电源线)，8为电机转子，同步盘9和胀套10保证电机定子7和中心传动轴11同步转动(相对静止)，电机转子8和齿轮轴3-7用紧定螺钉13固定在一起，同步转动。3-6为齿轮，和滚子固定轴过盈配合。沟槽凸轮组件(由沟槽凸轮3-15、滚子固定轴3-14、滚子3-16等组成)也可以将凸轮沟槽置于零件3-14上，然后将滚子3-16固定于零件3-15上。

图4所示为磁块固定盘2，清楚表达出了动力传动的方式——半轴，同时示出了磁块的分布情况。

图5所示为磁块固定盘4，其不能直接和中心传动轴11进行动力传动，但可沿轴向滑动，磁块固定盘4依靠三根同步杆3-11来进行传动联接，同时示出了磁块的分布情况。

图6所示为高速回转导电接头，采用模块化结构，滑环的数量根据需要确定，图中所示为三个滑环(可为六个或任意个)，连通三根导线，中间环6-2、防护层6-7、防护层6-1采用电绝缘材料，6-5为电刷，6-4为滑环(镶嵌于防护层6-1内)，6-8为微调弹簧(用来平衡接触压力)，6-3为导线，6-9为轴承。电刷内接滑环，外接外部电源。滑环6-4镶嵌在防护层6-1内部，固定在电机定子7上。电刷6-5装配在绝缘材料内部与支架保持相对静止，依靠轴承6-9隔离电机定子7高速旋转的影响。高速回转导电接头以电刷和滑环作为动态接触，也可以将电刷和滑环反装，由滑环内接电刷，外接外部电源。

图7、图8所示为感应盘，盘面上分布有凸起叶片，已助散热。未知设备旋向时，可选用图7所示形状，如已知设备旋向，可选用图8所示的流线形状，已增加散热量并减小扰流噪声。在散热量足够时，感应盘使用平盘即可，去除凸起叶片，以简化制造工艺。

图9所示为FTY系列磁耦取下内部两端支承轴承的结构示意，传动轴之间联接采用胀套，其它系列也可这样做，但这种方案仅可用在低载情况和轴窜很微小的情况，原因如下：感应盘1和5由螺栓联结组成外转子，磁块固定盘2和4与齿轮传动沟槽凸轮调速机构3、电机定子7、电机转子8、同步盘9、胀套10等由中心传动轴连接组成内转子，内外转子互不接触，但由于装配时很难保证感应盘与磁块固定盘的平行度，所以会对电机中心轴轴承支承处和负载传动轴轴承支承处造成交变应力(磁场耦合附加弯矩的作用)，以致于轴过度磨损失效。此外，轴窜的影响会造成不稳定运转，严重时会造成事故。总的来说，此种方案要慎用。

具体实施方式

Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器所包含的各组成零部件，现代工业制造技术均可加工制造。电机、磁块、轴承均可由专业厂商配套生产，其它零部件机加工、模具成形、焊接即可。

Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器作为一种动设备，其成品要想成功应用，必须具备以下两个条件：(1)功率标定——建立完备的测试台架(各功率扭矩区间)，以完成系列化产品的标定。(2)动平衡检测——旋转设备必须达到相关标准规定的动平衡要求，以达到必要的安全可靠性。

Claims (5)

1.风冷Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器(FTY系列)的结构方案——其特征是内转子电机外置齿轮传动沟槽凸轮调速机构、高速回转导电接头。

2.液冷Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器(YTY系列)的结构方案——其特征是内转子电机外置齿轮传动沟槽凸轮调速机构、高速回转导电接头，加装外壳，强制液冷。

3.根据权利要求1、权利要求2所述的Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器，其特征是使用磁耦外置电机齿轮传动沟槽凸轮调速的技术方法——高速回转导电接头和内转子电机外置齿轮传动沟槽凸轮调速机构组合应用，电机置于磁耦转子外部。

4.根据权利要求1、权利要求2所述的Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器，其特征是使用内转子电机外置齿轮传动沟槽凸轮调速机构调速的技术方法——内转子电机、齿轮和沟槽凸轮组合应用，未接通电源时，内转子电机定子、转子、齿轮、沟槽凸轮组件与中心传动轴同步旋转，相对静止，接通电源开关后，内转子电机转子与定子之间便相对转动(电机定子与中心传动轴同步转动)，从而带动齿轮转动，然后由齿轮传动驱动沟槽凸轮组件，使滚子沿沟槽凸轮的曲线沟槽运动，从而改变磁块固定盘与感应盘之间的距离(磁场耦合间隙)，达到调速节能的目的。

5.根据权利要求1、权利要求2所述的Y型沟槽凸轮电动调速盘式磁力耦合器，其特征是使用高速回转导电接头的技术方法——以电刷和滑环作为动态接触，电刷内接滑环，外接外部电源，滑环固定在电机定子上，与电机定子同步旋转，电刷装配在绝缘材料内部形成静止部件，也可以将电刷和滑环反装，由滑环内接电刷，外接外部电源。