CN106558971B - 施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器，包括一外壳和从动轴，从动轴一端穿过内转子磁体基体，并与内转子磁体基体固定连接，其另一端穿过外壳的一端且通过从动轴联轴器与减速机连接，在外磁转子基体的后端连接有一主动轴，主动轴通过主动轴联轴器与电机，从动轴一端上嵌入有位于外磁转子基体内的内转子磁体基体和电磁感应线圈基体，在从动轴中部设有滑环一和滑环二，外磁转子基体内壁上设有沿径向排列的第一外转子永磁体和第二外转子永磁体，本发明具有无级调速启动与停止，无失控区，启动性能好，启动力矩大，启动平滑、减少零部件的损耗，延长使用寿命明显效果。

Description

施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器

技术领域

本发明型涉及磁、机、电一体化技术领域，特别地涉及一种施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器。

背景技术

随着科学技术和社会经济的发展，建筑行业的迅速崛起，建筑物的高度不断增加，施工升降机作为经常用来载人和载货的施工升降机，在机械建筑行业的应用市场需求也在不断地扩大。施工升降机是用吊笼载人、载物沿导轨做上下运输的施工机械。是现代建筑施工中必不可少的重要设备，这样就要求施工电梯生产厂家及配套厂家在设备性能，运行平稳，安全可靠，使用寿命等技术方面不断改进、完善。

目前现有施工电梯在启动、停止状态时，启动与停止是硬性拖动与制动控制。启动时由于电机通电旋转瞬间到达额定转速，而电机与减速机又是硬性链接（联轴器链接），停止时电机断电制动器复位制动，电机及减速机、吊笼速、突然处于静止状态而停下。这样电梯吊笼因瞬间加速与减速就会产生抖动，冲击非常大，对电机和电气组件造成严重的破坏，同时升降机里面的物料容易跌落，特别是有些建筑工地升降机是人、货混载，存在着极大的安全隐患。普通升降机的机械抱闸强制制动，升降机突然从高速降为零速的时候，由于惯性的作用，不但对结构和机构造成损坏，而且升降机里面的物料容易跌落，也存在着一定的安全隐患。

近年来各个施工电梯生产及配套厂家为了改善施工电梯启动与停止时所存在的抖动问题试用很多方法，但都没有取得满意的效果。随着变频技术的成熟，变频调速在各个行业的到广泛应用，于是生产厂家采用先进的现代交流变频调速技术对升降机电力拖动***进行技术改造，达到了启动和停止平稳，有效减少零部件的损耗，延长使用寿命的目的。尽管变频调速和串级调速，具有无级调速平滑性好的优点，从这一点考虑这两种方法比较符合建筑机械的调速要求，但由于变频调速和串级调速多采用大功率晶体管、微型计算机构成变频器和控制器元件，价格贵，制造技术复杂，控制功率大，维护成本高，维修难度大。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器，它通过施工升降机电机与减速机之间进行扭矩传递，结构简单，具有无级调速启动与停止，无失控区，启动性能好，启动力矩大，启动平滑、减少零部件的损耗，延长使用寿命明显效果。

为了达到上述之目的，本发明采用如下具体技术方案：施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器，包括一外壳和从动轴，所述从动轴一 端穿过外磁转子基体的前端固定连接，其另一端穿过外壳的一端且通过从动轴联轴器与减速机连接，并且从动轴联轴器上安装有从动轴制动器，在外磁转子基体的后端连接有一主动轴，主动轴通过主动轴联轴器与电机，并且在主动轴联轴器上安装有主动轴制动器，所述从动轴一端上嵌入有位于外磁转子基体内的内转子磁体基体和电磁感应线圈基体，在从动轴中部设有滑环一和滑环二，所述外磁转子基体内壁上设有沿径向排列的第一外转子永磁体和第二外转子永磁体。

进一步地，本发明还包括电子调速器，所述电子调速器包括输出端a和输出端b，电子调速器的输出端a和输出端b通过滑环一和滑环二与电磁感应线圈连接，构成一个电流闭合通路。

进一步地，本发明所述第一外转子永磁体和内转子永磁体均由沿径向磁化且充磁方向相反的永磁体组成，第一外转子永磁体不同极性沿圆周方向交替排列，并固定在外磁转子基体上，形成磁断路连体，内转子永磁体，不同极性沿圆周方向交替排列，并固定在内转子磁体基体上，形成磁断路连体。

进一步地，本发明所述外壳前端通过螺栓与电机固定拧紧，所述外壳后端安装有外壳端盖，所述外壳端盖通过螺栓与电机固定拧紧。

本发明与现有技术相比的优点是：本发明采用非接触式动力永磁体转子与负载永磁体转子做主要扭矩传递，动力永磁体转子与电磁转子做辅助可调扭矩传递相结合的方案，在没有机械接触的情况下，通过磁力耦合将动力件的运动和动力传递给被传动件，带动负载运转工作，具有无级调速启动与停止，无失控区，启动性能好，启动力矩大，启动平滑、减少零部件的损耗，延长使用寿命明显效果。

附图说明

图1是本发明安装后的结构示意图：

图2是为发明的结构示意图：

图3是本发明工作时永磁转子扭矩静止状态的结构示意图：

图4是本发明工作时永磁转子扭矩旋转状态的结构示意图：

图5是本发明工作时电磁感应转子扭矩的结构示意图：

图6是本发明电子调整器的电路图：

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图标记说明：

1、减速机；2、电子调速器；3、滑环一；4、滑环二；5、第一外转子永磁体：6、电磁感应线圈；7、第二外转子永磁体；8、内转子永磁体；9、主动轴制动器；10、主动轴联轴器；11、电机；12、外壳；13、从动轴制动器；14、从动轴联轴器；15、从动轴；16、外磁转子基体端盖；17、内转子磁体基体；18、外磁转子基体；19、电磁感应线圈基体；20、主动轴；21、外壳端盖；22、铁芯。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅说明书附图1及图2所示，本发明为施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器，主要由外壳12、电子调速器2、滑环－3、滑环二4、第一外转子永磁体5、电磁感应线圈6、第二外转子永磁体7、内转子永磁体8、主动轴制动器9、主动轴联轴器10、从动轴制动器13、从动轴联轴器14、从动轴15、外磁转子基体端盖16、内转子磁体基体17、外磁转子基体18、电磁感应线圈基体19、主动轴20、外壳端盖21、铁芯22、减速机1和电机11组成。

其中，所述外壳 12及外壳端盖 21用于装配整个***，外转子永磁体 7固定外磁转子基体 18上，外磁转子基体 18上的主动轴 20通过主动轴联轴器 10与电机 11轴相连接。主动轴制动器9（电磁机械抱闸制动器）安装在主动轴联轴器10上，当电机 11需要停止工作时用来对电机11进行制动停车，减速机 1输入轴（负载轴）通过从动轴联轴器 14与从动轴15连接，从动轴联轴器14安装在从动轴联轴器14（电磁机械抱闸制动器）上，当减速机1需要停止工作或者需要停止时，从动轴联轴器14（电磁机械抱闸制动器）开始制动，减速机1停止转动。

所述外转子永磁体7 、外磁转子 基体18及主动轴 20与内转子永磁体8、内转子磁体基体17、从动轴15及外磁转子基体端盖 16组成一个非接触式扭矩传递结构，具体地说，所述内转子永磁体8镶嵌在内转子磁体基体17上，内转子磁体基体 17和电磁感应线圈基体19同时固定在从动轴15上，电磁感应线圈 6镶嵌在电磁感应线圈基体19上，内转子磁体基体17、电磁感应线圈基体19与从动轴15构成可以转动的整体结构：滑环一3与滑环二4安装在从动轴15的中部，且分别与电磁感应线圈 6首 、尾两端连接。

参照图3及图4所示，在本实施例中提供了一种“施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器”施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器工作时永磁转子扭矩的结构示意图。对其动力与负载之间传递功率原理作进二步的说明。

第一外转子永磁体 5和内转子永磁体 8均由沿径向磁化且充磁方向相反的永磁体组成；第二外转子永磁体5不同极性沿圆周方向交替排列，并固定在外磁转子基体18上，形成磁断路连体；内转子永磁体 8不同极性沿圆周方向交替排列，并固定在内转子磁体基体17上、形成磁断路连体。

在静止状态时，第二外转子永磁体 5的N极（S极）与内转子永磁体 8的s极（N极）相互吸引并成一直线，此时转矩为零，当第一外转子永磁体 5在动力机的带动下旋转时，刚开始内转子永磁体8由于摩擦力及被传动件阻力的作用，仍处于静止状态，这时第一外转子永磁体5相对内转子永磁体8开始偏移一定的角度，由于这个角度的存在，第二外转子永磁体5的N极（S极）对内转子永磁体8的S极（N极）有一个拉动作用，同时第一外转子永磁体 5的N极（S 极）对内转于永磁体 8的前一个N极（S极）有一个推动作用，使内转子永磁体 8有一个跟着旋转的趋势，这就是“施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器”的推拉磁路工作原理。当第一外转子永磁体5的N极（S极）刚好位于内转子永磁体8的2个极（S极和N极）之间时，产生的推拉力达到最大。当旋转状态时，从而带动内转子永磁体8旋转。在传动过程中，第一外转子永磁体5和内转子永磁体8之间存在一定的气隙（内、外两转子磁体之间的间距 ），磁力线是穿过气隙将第一外转子永磁体5动力和运动传给内转子永磁体8的，采用第一外转子永磁体5将动力和运动传给内转于永磁体 8与负载做主要功率传递，从而实现了无接触柔性转差（第一外转子永磁体5转子转速大于内转子永磁体 8转速）传动。

参照图5及图6，在本实施例中提供了一种“施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器”的施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器工作时电磁感应转子扭矩求解简图来说明本发明利用电磁感应线圈 6在上述无接触柔性转差（第一外转子永磁体5转子转速大于内转子永磁体8转速）传动中进行调速与柔性启动与停止原理。

本发明还包括电子调速器2，所述电子调速器2包括输出端a和输出端b ，电子调速器2输出端a和输出端b分别对应与滑环－3和滑环二4连接，使电磁感应线圈6和滑环－3与滑环二4及电子调速器2形成一个电流闭合通路。

在上述实施例的基础上，在本发明的一种施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器具体实施方式中，上述中第一外转子永磁体5及第二外转子永磁体7与内转子永磁体8之间存在转速差，即第一外转子永磁体 5转子转速大于内转子永磁体8转速。为了使第一外转子永磁体5和内转子永磁体8之间转速差能够人为设定范围内，本发明设计了一个不同极性沿圆周方向交替排列，形成磁断路连体并固定在外磁转子基体18上的第二外转子永磁体7，固定在电磁感应线圈基体19铁芯22上的电磁感应线圈6 ，电子调速器2的输出端a和输出端b通过滑环－3和滑环二4与电磁感应线圈6连接，构成二个电流闭合通路。

由于第一外转子永磁体5和第二外转子永磁体 7与内转子永磁体8之间之间存在一个转速差，绕在电磁感应线圈基体19铁芯22上的电磁感应线圈6在切割第二外转子永磁体7磁力线时，产生感应电流（线圈 绕组是闭合通路），而感应电流流过电磁感应线圈6所产生的磁场与第二外转子永磁体7的磁场之间产生磁力转矩。磁力转矩大小通过电子调速器2调节来进行。电子调速器 2可以根据需要设定的参数来进行调节，电流越大输出达到设定速度时间就越短，反之电流越小输出达到设定速度时间的就越长。实现了柔性加速启动与减速停止的目的。

但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制：只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (4)

1.施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器，其特征在于：包括一外壳和从动轴，所述从动轴一端穿过内转子磁体基体，并与内转子磁体基体固定连接，其另一端穿过外壳的一端且通过从动轴联轴器与减速机连接，并且从动轴联轴器上安装有从动轴制动器，在外磁转子基体的后端连接有一主动轴，主动轴通过主动轴联轴器与电机连接，并且在主动轴联轴器上安装有主动轴制动器，所述从动轴一端上嵌入有位于外磁转子基体内的内转子磁体基体和电磁感应线圈基体，在从动轴中部设有滑环一和滑环二，所述外磁转子基体内壁上设有沿径向排列的第一外转子永磁体和第二外转子永磁体。

2.如权利要求1所述的施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器，其特征在于：还包括电子调速器，所述电子调速器包括输出端a和输出端b，所述电子调速器的输出端a和输出端b通过滑环一和滑环二与电磁感应线圈连接，构成一个电流闭合通路。

3.如权利要求1所述的施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器，其特征在于：所述第一外转子永磁体和内转子永磁体均由沿径向磁化且充磁方向相反的永磁体组成，第一外转子永磁体不同极性沿圆周方向交替排列，并固定在外磁转子基体上，形成磁断路连体，内转子永磁体，不同极性沿圆周方向交替排列，并固定在内转子磁体基体上，形成磁断路连体。

4.如权利要求1所述的施工升降机非接触式可调速柔性扭矩耦合器，其特征在于：所述外壳前端通过螺栓与电机固定拧紧，所述外壳后端安装有外壳端盖，所述外壳端盖通过螺栓与电机固定拧紧。