CN202172357U - 智能保护型盘式磁耦联轴器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能保护型盘式磁耦联轴器，由电机旋转体、负载旋转体、转速控制***三个部分组成，采用独特的双圆盘式感应装置和气隙大小固定的轴向有效尺寸优化结构及高效散热片，特制镶嵌永磁铁的载磁盘。利用感应铜盘与永磁盘相对转动导磁体以固定气隙切割永磁体的磁力线产生磁感应力，通过磁力耦合作用实现电机与负载之间无接触的扭矩传递，通过转速控制***在负载过载时实现对电机和智能保护型盘式磁耦联轴器的全自动保护。本实用新型为非接触式联轴器，容许较大的对中误差，安装简单，实现了电机软启动和过载保护，消除了有害振动，磨损和断裂，使用寿命长，运行可靠，免维护，传递效率高，延长了电机寿命并且避免了过载引起的危害。

Description

智能保护型盘式磁耦联轴器

技术领域

本实用新型涉及一种电机联轴器的装置，特别涉及一种智能保护型盘式磁耦联轴器，尤其适用于电机频繁起动及负载变载频繁、过载恶劣的工况下电机与负载的联接。

背景技术

联轴器是机械***动力传输过程中经常使用的部件，广泛应用于石油化工、动力工业、采矿和船舶、航空航天、钢铁工业、造纸等行业。随着科学技术的不断发展，联轴器应用领域不断扩大，技术也在不断发展，新产品新技术层出不穷。

联轴器的类型较多，通常根据有无补偿相对位移的能力，即能否在发生相对位移的条件下保持联接的功能，划分为刚性联轴器和挠性联轴器。

刚性联轴器具有结构简单、传递效率高的优点。但也有不能过载保护、不能缓冲减震、无法补偿两轴相对位移及提供软启动功能的缺点。

目前工业上广泛应用的挠性联轴器包括无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器，前者缓冲减震能力差，后者的传递效率则较低。挠性联轴器属于接触式联轴器，对中安装误差小且很难保证，往往由于对中安装问题导致振动并缩短密封件和轴承的寿命，使设备温度升高、传递效率降低。虽然部分挠性联轴器允许在较大的对中误差条件下运行，但却会在电机和负载轴上产生周期性附加载荷，没有从根本上解决问题。另外重载机械设备必须具有“软启动和过载保护”的工作能力，以避免对设备造成很大的损害和易发生人身事故，同时减小对电网的冲击。“软启动”不仅能够大幅度减轻传动***本身所受到的启动冲击，延长关键零部件的使用寿命，同时还能大大缩短电动机启动电流的冲击时间，减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电能并延长电动机的工作寿命。“过载保护”不仅能够保护电机而且有效延长负载设备寿命，是大型设备必须具有的。大部分挠性联轴器无软启动和过载保护功能。虽然个别挠性联轴器能提供软启动和过载保护功能但要求对中安装误差要小，否则直接影响动力传递的效果甚至出现生产事故。现有挠性联轴器都不同时具备：对中安装误差大、软启动和过载保护三项功能。

在实际中，***运行情况是复杂多变的，无论怎样严格保证两轴的对中，设备运行一段时间后都会产生振动，从而加速磨损、缩短设备寿命。所以为了提高旋转设备的可靠性，消除电机轴和负载轴之间联轴器的刚性联接，使得电机和负载之间振动隔离、互不影响；容许更大的对中误差，当设备受到大冲击、过载时保护设备；并能提供软启动功能。是未来联轴器发展的必然趋势。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决刚性联轴器不能过载保护、不能缓冲减震、无法补偿两轴相对位移及提供软启动功能的缺点。和现有挠性联轴器都不同时具备：对中安装误差大、软启动和过载保护三项功能的不足，本实用新型提供一种智能保护型盘式磁耦联轴器，同时实现对中安装误差大、软启动和过载保护三项功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能保护型盘式磁耦联轴器，包括电机旋转体(I)、负载旋转体(II)和转速控制***(III)三个部分，电机旋转体(I)由左、右感应铜盘组件组成，左感应盘组件包括左旋转盘(3)、左铜盘(4)及散热片(13)，右感应盘组件包括右旋转盘(5)、右铜盘(6)及散热片(13)，左、右感应盘组件通过固定螺杆(8)和间隔套(7)连接成的双圆盘形整体，动力连接套(2)与左感应盘组件连为一体，通过电机轴胀套(1)把电机轴(17)、电机轴键条(18)与动力连接套(2)连接作为动力输入用，负载旋转体(II)包括载磁盘(9)、永磁铁(10)、负载连接套(11)和负载轴胀套(12)，载磁盘(9)与负载连接套(11)连为一体，载磁盘(9)位于感应铜盘中间且气隙固定，载磁盘(9)和永磁铁(10)采用过渡配合连为一体，通过负载轴胀套(12)将负载连接套(11)与负载轴(19)、负载轴键条(20)连为一体，作为负载动力输入用，通过磁力耦合作用由负载轴(19)将电机的输出扭矩输入给负载，转速控制***(III)包括信号发生盘(14)、转速传感器(15)和信号处理器(16)，采用电源线连接将转速传感器(15)和信号处理器(16)连为一体并由信号处理器(16)给电机电源一个输出信号。

本实用新型利用永磁涡流驱动技术研发的一种创新节能产品，采用独特的双圆盘式感应装置和气隙大小固定的轴向有效尺寸优化结构及高效散热片，特制镶嵌永磁铁的载磁盘。利用感应铜盘与永磁盘相对转动导磁体以固定气隙切割永磁体的磁力线产生磁感应力，通过磁力耦合作用实现电机与负载之间无接触的扭矩传递，通过转速控制***在负载过载时实现对电机和智能保护型盘式磁耦联轴器的全自动保护。

本实用新型的有益效果是，本实用新型为非接触式联轴器，可将动力无接触传递给负载并具有保护电机的作用。该智能保护型盘式磁耦联轴器兼具了刚性联轴器和挠性联轴器的优点，是一款无机械连接的软启动设备。由于是通过磁场传递扭矩，以空气间隙取代电机与负载之间的实体连接。因而将两轴完全隔开，容许较大的对中误差，安装简单，实现了电机软启动和过载保护，消除了有害振动，磨损和断裂，使用寿命长，运行可靠，免维护，传递效率高，延长了电机寿命并且避免了过载引起的危害。降低了***运行费用并大大延长了设备的使用寿命。可缩小电机容量，消除“大马拉小车”现象且符合国家的″节能减排″政策。是一个低碳环保、绿色节能产品。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型外形图。

图3是本实用新型电机旋转体(导磁体)结构示意图。

图4是本实用新型负载旋转体(永磁体)结构示意图。

图5是本实用新型转速控制***图。

图6是本实用新型电机旋转体左感应盘组件结构示意图。

图7是本实用新型电机旋转体右感应盘组件结构示意图。

图8是本实用新型电机旋转体左、右感应盘组合结构示意图。

图9是本实用新型载磁盘组件结构示意图。

图10是本实用新型组装图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型具体结构和技术方案如下：

一种智能保护型盘式磁耦联轴器，包括电机旋转体I、负载旋转体II和转速控制***III三个部分，(1)电机旋转体I：由电机轴胀套1、动力连接套2和左旋转盘3、左铜盘4、右旋转盘5、右铜盘6及其附件散热片13通过固定螺杆8和间隔套7把左旋转盘3及右旋转盘5连接成的双圆盘形整体；其中以间隔套7为界将圆盘形整体又分为左感应盘组件和右感应盘组件。左感应盘组件用螺钉连接左旋转盘3、左铜盘4及散热片13。右感应盘组件用螺钉连接右旋转盘5、右铜盘6及散热片13。采用螺钉连接将动力连接套2与左感应盘组件连为一体。通过电机轴胀套1把电机轴17、电机轴键条18与动力连接套2连接作为动力输入用，工作时，由电机轴17带动电机旋转体I高速旋转以固定气隙切割载磁盘9中的永磁铁10在左、右感应铜盘4、6产生涡流，涡流产生感应磁场，涡流产生的感应磁场所致使的作用力可以分解为沿轴方向的力和沿半径方向的力，后者产生扭矩。涡流产生的感应磁场是电机动力传递的基础。

智能保护型盘式磁耦联轴器左、右感应盘采用圆盘式，根据传递功率不同，改变感应盘直径。来设计不同规格的智能保护型盘式磁耦联轴器。

(2)负载旋转体II：由载磁盘9、永磁铁10和负载连接套11、负载轴胀套12组成，负载旋转体II采用螺钉连接将载磁盘9与负载连接套11连为一体。采用过渡配合将载磁盘9和永磁铁10连为一体。采用负载轴胀套12连接将负载连接套11与负载轴19、负载轴键条20连为一体，作为负载动力输入用。工作时，负载旋转体II载磁盘9中的永磁场受到电机旋转体I左、右感应铜盘4、6中的感应磁场的相互作用，通过磁力耦合作用由负载轴19将电机的输出扭矩输入给负载。实现电机与负载之间无接触的扭矩传递。永磁场是传递电机输出动力并输入给负载的基础。

智能保护型盘式磁耦联轴器载磁盘采用圆盘式，根据传递功率不同，改变载磁盘9直径并镶嵌不同数目的永磁铁10。实现不同规格的智能保护型盘式磁耦联轴器的扭矩传递。

(3)转速控制***III：由信号发生盘14、转速传感器15和信号处理器16组成，采用电源线连接将转速传感器15和信号处理器16连为一体并由信号处理器16给电机电源一个输出控制信号。根据不同的使用环境，采用不同的信号发生装置。其工作原理是检测负载转速，当负载转速降低到0r/min时，通过信号处理器16给电机电源一个控制信号，立即切断电机电源，使电机停转。阻止智能保护型盘式磁耦联轴器在高速滑差时，整体温度升高，甚至融化左右铜盘。通过转速控制***III实现在负载过载时对电机及智能保护型盘式磁耦联轴器的全自动保护。

以下结合附图详细说明本实用新型的结构组成和功能、原理。

1.在图1中，显示的是本实用新型的整体结构：

本实用新型由电机旋转体I、负载旋转体II、转速控制***III三个部分组成。其特点是：

电机旋转体I由电机轴胀套1连接电机轴17、电机轴键条18引入电机动力，负载旋转体II由负载轴胀套12连接负载轴19、负载轴键条20输出扭矩；转速控制***III的信号发生盘14安装于负载轴19上，用来实时检测负载转速。

电机旋转体I：由电机轴17带动电机旋转体I高速旋转以固定气隙切割载磁盘9中的永磁铁10在左、右感应铜盘4、6产生涡流，同时涡流产生感应磁场。

负载旋转体II：负载旋转体II中的载磁盘9中的永磁场受到电机旋转体I左、右感应铜盘4、6中的感应磁场的相互作用，通过磁力耦合作用由负载轴19将电机的输出扭矩输入给负载。

转速控制***III：在负载过载时切断电机电源，使电机停转。实现对电机及智能保护型盘式磁耦联轴器的全自动保护。

工作时由电机轴17带动电机旋转体I与电机同步高速旋转其左、右感应铜盘4、6以固定气隙切割负载旋转体II载磁盘9中的永磁铁10的磁力线产生涡流，同时涡流产生感应磁场与永磁场相互作用，带动负载旋转体II旋转，通过磁力耦合作用由负载轴19将电机的输出扭矩输入给负载。实现电机与负载之间无接触的扭矩传递。当负载过载时通过转速控制***III中的转速传感器15和信号处理器16运算给电机电源一个控制信号立即切断电机电源，使电机停转。阻止智能保护型盘式磁耦联轴器在高速滑差时，整体温度升高。实现对电机和智能保护型盘式磁耦联轴器的全自动保护。

2.在图2中，显示的是本实用新型的结构组成：

电机旋转体I由左、右感应铜盘组件组成，通过固定螺杆8、间隔套7连接在一起，采用螺钉连接将动力连接套2与左感应铜盘组件连为一体。左、右感应铜盘组件位于载磁盘两边且气隙均匀、固定，组成电机动力输出部件。

负载旋转体II由载磁盘9、永磁铁10和负载连接套11、负载轴胀套12组成，组成负载动力输入部件。采用螺钉连接将载磁盘9与负载连接套11连为一体。采用过渡配合将载磁盘9和永磁铁10连为一体。载磁盘9位于感应铜盘中间且气隙固定。

转速控制***III由信号发生盘14、转速传感器15和信号处理器16组成，采用电源线连接将转速传感器15和信号处理器16连为为一体并由信号处理器16给电机电源一个输出信号。当负载过载时通过转速控制***III实现对电机和智能保护型盘式磁耦联轴器的全自动保护。

3.在图3中，显示的是本实用新型电机旋转体(导磁体)结构安装图：

电机旋转体I由电机轴胀套1、动力连接套2和左旋转盘3、左铜盘4、右旋转盘5、右铜盘6及其附件散热平片通过固定螺杆8、间隔套7把左旋转盘3及右旋转盘5连接成的双圆盘形整体；通过电机轴胀套1把电机轴17、电机轴键条18与动力连接套2连接作为动力输入用，其中以间隔套7为界将双圆盘形整体又分为左感应铜盘组件和右感应铜盘组件。左感应铜盘组件由左旋转盘3、左铜盘4及散热片13组成。右感应铜盘组件由右旋转盘5、右铜盘6及散热片13组成。将电机动力转化为磁场力并输出给负载旋转体。

其中图3中电机轴胀套1为连接电机轴用，将电机轴17与电机旋转体I连为一体。

4.在图4中，显示的是本实用新型负载旋转体(永磁体)结构安装图：

负载旋转体由载磁盘9、永磁铁10和负载连接套11、负载轴胀套12组成，采用螺钉连接将载磁盘9与负载连接套11连为为一体。采用过渡配合将载磁盘9和永磁铁10连为一体。将磁场力转化为扭矩并输入给负载轴。

其中图4中负载轴胀套12为连接负载轴用，将负载轴19与负载旋转体II连为一体。

5.在图5中，显示的是本实用新型转速控制***III布局图：

采用电源线连接将转速传感器15和信号处理器16连为为一体并由信号处理器16给电机电源一个输出控制信号。如果负载过载(负载转速为0)也即负载旋转体II(永磁体)停转，由于滑差原理，电机旋转体I仍保持电机转速不变切割负载旋转体II(永磁体)，此时转速控制***III中的转速传感器15会在信号发生盘14上采集一个过程信号传递给信号处理器16，经过信号处理器单片机处理，然后给电机电源一个控制信号，切断电源使电机停转。阻止智能保护型盘式磁耦联轴器在高速滑差时，盘体升温过高而产生负面影响实现对电机和智能保护型盘式磁耦联轴器的全自动保护。

其中图5中的信号发生盘14安装于负载轴19上，用来实时检测负载转速。

6.在图6中，显示的是本实用新型电机旋转体左感应盘组件安装图：

左感应盘组件用螺钉连接左旋转盘3、左铜盘4及散热片13。在左铜盘上感应产生涡流，涡流产生感应磁场，涡流产生的感应磁场所致使的作用力可以分解为沿轴方向的力和沿半径方向的力，后者产生左感应盘扭矩。

7.在图7中，显示的是本实用新型电机旋转体右感应盘组件安装图：

右感应盘组件用螺钉连接右旋转盘5、右铜盘6及散热片13。在右铜盘上感应产生涡流，涡流产生感应磁场，涡流产生的感应磁场所致使的作用力可以分解为沿轴方向的力和沿半径方向的力，后者产生右感应盘扭矩。

8.在图8中，显示的是本实用新型电机旋转体左、右感应盘合件安装图：

通过固定螺杆8、间隔套7将左感应盘组件和右感应盘组件连接在一起，并固定轴向尺寸，确保与载磁盘有固定气隙。是实现可控扭矩输出的基础。为关键性尺寸。

9.在图9中，显示的是本实用新型载磁盘组件安装图：

载磁盘内镶嵌永磁铁且永磁铁按一定顺序规律分布。永磁铁与载磁盘为过渡配合，安装时在永磁铁与载磁盘接合面上涂上胶，并在外棱上打上样冲眼，以防载磁盘高速旋转时永磁铁脱出。载磁盘轴向尺寸固定，确保与左、右感应铜盘有固定气隙。是实现可控扭矩输出的基础。为关键性尺寸。

10.在图10中，显示的是本实用新型组装图：

11.整个智能保护型盘式磁耦联轴器工作过程：

智能保护型盘式磁耦联轴器为非接触式联轴器，以空气间隙取代电机与负载之间的实体连接，因而将两轴完全隔开，容许较大的对中误差。电机起动时，电机旋转体I与电机同步高速旋转，由于电机旋转体I与负载旋转体II为非接触式联轴，负载旋转体II并不能立即旋转。电机转动过程中，电机旋转体I的左、右感应铜盘4、6(导磁体)与负载旋转体II的载磁盘9(永磁体)产生相对运动，交变磁场通过气隙在左、右感应铜盘上产生涡流，同时涡流产生感应磁场与载磁盘9的永磁场相互作用，由于负载转矩作用，被动负载旋转体II仍处于静止，当主动电机旋转体I转过一个角度后，其感应铜盘中的感应磁场和从动负载旋转体II的永磁之间存在一定的转差角，根据磁极同性相斥、异性相吸的原理，从而使得静止的平衡状态被打破，主动电机旋转体I所转过的角度的大小取决于负载转矩的大小，此时从动负载旋转体II会受到电磁力矩的作用，电磁转矩随着主动电机旋转体I与从动负载旋转体II的转差角的增加而增大；当电磁转矩超过负载转矩时，从动负载旋转体II开始转动。整个过程起动电流大约为正常工作电流的2倍，实现了电机软起动，减少电动机的起动电能消耗以及避免造成较大的电压冲击。尤其适用于电机频繁起动及负载变载频繁的工况下电机与负载的联接。

此后，在电动机的驱动下，主动电机旋转体I将与从动负载旋转体II保持一定的转差角度同步运行。从而带动负载旋转体II沿着与电机旋转体I相同的方向旋转，结果在负载侧输出轴上产生转矩，从而带动负载做旋转运动。来实现动力的无接触传递。实现电机与负载之间的扭矩传递。当负载变载时智能保护型盘式磁耦联轴器自动调节转差角，确保扭矩传递顺利。

智能保护型盘式磁耦联轴器所能承受的最大负载转矩由静转矩特性的峰值转矩决定，当负载转矩值超过该峰值大小时，将会产生失步现象。由于滑差原理，电机不出现堵转。实现了对电机的过载保护。也就是负载旋转体II停转(负载转速为0)，但电机旋转体I中的左右感应铜盘4、6仍会保持电机转速不变以固定气隙切割负载旋转体II的永磁体10，此时转速控制***III中的转速传感器15会在信号发生盘14上采集一个过程信号传递给信号处理器16，经过信号处理器单片机处理，然后给电机电源一个控制信号，切断电源使电机停转。阻止智能保护型盘式磁耦联轴器在高速滑差时，整体升温过高而产生负面影响。在负载过载消除后，重新起动电机实现下一个过程的扭矩传递。为远程电机控制提供了保证。

智能保护型盘式磁耦联轴器整套装置实现了软起动和智能过载保护动作的自动完成。

Claims (1)

1.一种智能保护型盘式磁耦联轴器，包括电机旋转体(I)、负载旋转体(II)和转速控制***(III)三个部分，其特征在于：电机旋转体(I)由左、右感应铜盘组件组成，左感应盘组件包括左旋转盘(3)、左铜盘(4)及散热片(13)，右感应盘组件包括右旋转盘(5)、右铜盘(6)及散热片(13)，左、右感应盘组件通过固定螺杆(8)和间隔套(7)连接成的双圆盘形整体，动力连接套(2)与左感应盘组件连为一体，通过电机轴胀套(1)把电机轴(17)、电机轴键条(18)与动力连接套(2)连接作为动力输入用，负载旋转体(II)包括载磁盘(9)、永磁铁(10)、负载连接套(11)和负载轴胀套(12)，载磁盘(9)与负载连接套(11)连为一体，载磁盘(9)位于感应铜盘中间且气隙固定，载磁盘(9)和永磁铁(10)采用过渡配合连为一体，通过负载轴胀套(12)将负载连接套(11)与负载轴(19)、负载轴键条(20)连为一体，作为负载动力输入用，通过磁力耦合作用由负载轴(19)将电机的输出扭矩输入给负载，转速控制***(III)包括信号发生盘(14)、转速传感器(15)和信号处理器(16)，采用电源线连接将转速传感器(15)和信号处理器(16)连为一体并由信号处理器(16)给电机电源一个输出信号。

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