专利名称：远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器及其调速方法
技术领域：
本发明涉及磁力联轴器，特指远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器及调速方法，适合在ー些大振动、存在灰尘杂质及其他恶劣的条件下工作。可广泛应用于石油化工、冶金、采矿等行业中。
背景技术：
磁力驱动技术是应用永磁材料所产生的磁力作用 ，来实现カ或扭矩的无接触传递的一种新技木，实现这一技术的装置成为磁力驱动器，磁力联轴器就是其中的ー种；磁カ联轴器应用磁感应原理，通过永磁体的磁力实现机械的主、从动轴之间的结合与分离，二者无任何机械接触，克服了机件磨损的致命缺陷，消除了振动，提高了传动效率，并可任意调节动カ传递过程中的カ矩和传动比，因而使得磁力联轴器在石油化工、矿山、冶金、医药卫生、交通运输等领域得到广泛的应用；目前ー些轴向异步磁力联轴器是通过手动调速装置来调节导体转子与永磁体之间的啮合面积，实现不同转矩的输出，从而实现速度可调，但手动调节的方式操作繁琐，而且精度难以准确保证，不适合在精度要求很高的场合应用；如何通过远程智能控制系统精确的调节磁力联轴器中的输出转矩，成为磁力技术研究方向的新课题。目前已有少量的专利对此种磁力联轴器进行了研究，在相关申请号为CN200910232125. 6的专利中公开了ー种由筒形导体转子、筒形永磁转子、和调节器组成的永磁调速器，其中筒形导体转子安装在输入轴上，筒形永磁转子安装在筒形永磁转子的外圆环部分，此种磁力联轴器虽可以实现扭矩的无接触传递，但专利中对调节器的形状、特征涉及很少；而在专利申请号为CN201110219054. 3中公开了ー种可调式轴向异步磁力联轴器，包括内转子总成①、外转子总成②调速装置③，主要通过摩擦轮主从动轮之间的运动传递，使永磁体与铜条之间的哨合面积发生改变，相应的改变输出扭矩的大小，此种磁力联轴器调速原理简单、方便，但由于摩擦轮运动中存在滑动，影响从动轮的旋转精度，传动效率较低；本发明提出了一种远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，通过远程智能控制器驱动控制电机转动，可以很好的调节外转子上永磁铁与内转子上导条之间的啮合面积，从而改变输出转矩的大小，实现精准的变速，因此与上述专利具有明显的不同点。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，通过远程智能控制器驱动控制电机转动，可以很好的调节永磁铁与导体之间的啮合面积，从而改变输出转矩的大小，实现精准的变速，扩展了磁力联轴器的应用范围。一种远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，包括外转子总成、内转子总成、智能调速装置总成及主动轴控制电机，外转子总成包括主动轴、套筒、外转子及永磁体；内转子总成包括从动轴、内转子、导体及隔离套，其特征在于所述智能调速装置总成由远程智能控制器、控制电机、減速机构、滚珠丝杠、工作台、轴承及轴承底座组成，轴承的内圈安装在通过紧固螺钉与外转子固定在一起的套筒上，套筒和外转子通过花键固定在主动轴上，并能够相对于主动轴的轴向左右移动,轴承的外圈内嵌于轴承底座的内部,轴承底座通过螺栓与工作台固连在一起，滚珠丝杠中的螺母部分与工作台固连在一起，减速机构的一端与滚珠丝杠中的丝杠相连，另一端与控制电机的输出轴相连，通过远程智能控制器驱动控制电机转动。所述内转子总成有两种实施结构，实施结构ー是由固定于基座的隔离套、从动轴、内转子基座、导条及端环构成，内转子基座安装于从动轴上，在内转子基座的外表面沿周向均匀分布开槽，槽内放置有导条，在导条的两侧固定端环，以使导条形成封闭环路；实施结构ニ是由固定于基座的隔离套、从动轴、内转子内层、内转子外层构成，内转子内层即为实心转子，材料为钢或铸铁，在内转子内层外表面镀上ー层铜即为内转子外层，形成双层圆柱体结构。
—种远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，包括外转子总成、内转子总成、智能调速装置总成及主动轴控制电机，外转子总成包括从动轴、套筒、外转子及导条；内转子总成包括主动轴、内转子、永磁体及隔离套，其特征在于所述智能调速装置总成由远程智能控制器、控制电机、減速机构、滚珠丝杠、工作台、轴承及轴承底座组成，轴承的内圈安装在通过紧固螺钉与外转子固定在一起的套筒上，套筒和外转子通过花键固定在从动轴上，并能够相对于从动轴的轴向左右移动,轴承的外圈内嵌于轴承底座的内部,轴承底座通过螺栓与工作台固连在一起，滚珠丝杠中的螺母部分与工作台固连在一起，减速机构的一端与滚珠丝杠中的丝杠相连，另一端与控制电机的输出轴相连，通过远程智能控制器驱动控制电机转动。所述的远程智能控制器由主控端计算机、被控端计算机、PLC以及安装在从动轴上的转速或转矩传感器组成，主控端计算机通过网络远程控制被控端计算机，被控端计算机与PLC连接；安装在从动轴上的转速或转矩传感器与PLC连接。所述工作台上安装有光栅位移传感器，并与PLC连接。远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器的调速方法，其特征在于远程智能控制器中的主控端计算机控制被控端计算机发出命令给PLC，PLC根据此命令发出相应的脉冲指令驱动控制电机转动，通过减速机构减速后，驱动滚珠丝杠中的丝杠部分转动，滚珠丝杠中的螺母部分沿主动轴或从动轴的轴向左右移动并带动工作台、轴承底座及轴承沿轴向左右移动，进而通过套筒带动外转子沿主动轴或从动轴的轴向左右移动，改变永磁体与导条之间的啮合面积，调节气隙磁场强度，使从动轴端的转速及输出扭矩达到规定范围内；当从动轴端的转速和输出扭矩发生改变，远程智能控制器中的PLC通过从动轴端的转速或转矩传感器接收到信号，并同主控端计算机发出的命令相比较，发出相应的比较脉冲指令，驱动控制电机转动，带动外转子沿主动轴或从动轴的轴向左右移动，调节永磁体与导体之间的啮合面积，使从动轴端的转速及输出扭矩重新达到规定范围内。在所述从动轴上增加转速或转矩传感器，实时采集磁力联轴器从动轴上转速或转矩的信息，并将信号传递给远程智能控制器，远程智能控制器中的PLC分析处理这些信号，与主控端计算机发出的命令相比较，发出相应的比较脉冲指令，驱动控制电机转动(正反转)，带动外转子沿轴向左右移动，使从动轴端的转速及输出扭矩达到规定范围内，同时在工作台上加光栅位移传感器,精确调节外传子总成轴向移动的距离,进而精确改变永磁体与导体之间的啮合面积。所述主动轴控制电机驱动外转子总成或内转子总成做旋转运动，所述轴承能够承受较大的轴向力，通过智能调速装置总成带动轴承沿主动轴或从动轴的轴向左右移动，进而推动外转子总成沿轴向左右移动。所述的智能调速装置总成，有ニ种可供实施的结构，其ー为智能调速装置总成安装在轴向异步磁力联轴器的主动轴端；其ニ为智能调速装置总成安装在轴向异步磁力联轴器的从动轴端。
本发明的优点
远程控制器中的主控端计算机通过网络可随时对被控端计算机进行操控，实现远程控制；可调速异步磁力联轴器工作过程中出现异常，远程智能控制器可以在无人干预的条件下自主地驱动控制电机转动，使可调速异步磁力联轴器恢复至平稳工作状态。通过远程智能控制器驱动控制电机转动，可以精确的控制外转子的轴向距离，调节永磁铁与导体之间的啮合面积，进而改变气隙磁场强度，使从动轴的转速和输出扭矩平稳的变化，实现了无级调速的目的。远程智能控制器可以在远程端控制可调速轴向异步磁力联轴器的从动轴转速及输出扭矩，尤其适用于在大振动、存在灰尘杂质及其他恶劣的条件下工作。本发明探讨了将智能调速装置总成安装在可调速轴向异步磁力联轴器的从动轴端和可调速轴向同步磁力联轴器的主、从动轴端以及轴向力不大的单盘盘式同步或异步磁カ联轴器主从、动轴端，以满足不同エ况的需要。开始工作前，远程智能调速控制器可以发出指令命令控制电机正(反)转，使外转子总成向左移动到极限位置，使外转子上永磁体与内转子上导条之间的啮合面积几乎为零，主动轴控制电机即可在空载条件下启动，实现了电机的软启动。
图I为实施例I的远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器结构 图2为外转子与主动轴花键配合部分剖面视 图3为实施例2的内外转子结构 图4为实施例3的内外转子结构 图5为实施例4的远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器结构 图6为实施例5的远程智能控制可调速单盘盘式异步磁力联轴器机结构 图中1_主动轴控制电机；2_联轴器；3_主动轴；4_轴承底座；5-轴承；6-套筒；7_紫固螺钉；8_外转子；9_永磁体；10_隔离套；11_垫圈；12_基座；13_导条；14_内转子；15-从动轴；16_挡板；17_花键；18-减速机构；19-控制电机；20_远程智能控制器；21_滚珠丝杠；22_工作台；23_内转子基座；24-端环；25_内转子内层；26_内转子外层；27_光栅位移传感器；①外转子总成、②内转子总成、③智能调速装置总成。
具体实施例方式一种远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，包括外转子总成①、内转子总成②、智能调速装置总成③及主动轴控制电机1，外转子总成①包括主动轴3、套筒6、外转子8及永磁体9 ;内转子总成②包括从动轴15、内转子14、导条13及隔离套10组成；智能调速装置总成③由远程智能控制器20、光栅位移传感器27、控制电机19、減速机构18、滚珠丝杠21、工作台22、轴承5及轴承底座4组成，其特征在于轴承5的内圈安装在通过紧固螺钉7与外转子8固定在一起的套筒6上，套筒6和外转子8通过花键17固定在主动轴3上，并能够相对于主动轴3的轴向左右移动，轴承5的外圏内嵌于轴承底座4的内部，轴承底座4通过螺栓与工作台22固连在一起，滚珠丝杠21中的螺母部分与工作台22固连在一起，减速机构18的一端与滚珠丝杠21中的丝杠相连,另一端与控制电机19的输出轴相连,通过远程智能控制器20驱动控制电机19转动。
一种远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，包括外转子总成①、内转子总成②、智能调速装置总成③及主动轴控制电机1，外转子总成①包括从动轴15、套筒6、外转子8及导条13 ；内转子总成②包括主动轴3、内转子14、永磁体9及隔离套10，其特征在于所述智能调速装置总成③由远程智能控制器20、光栅位移传感器27、控制电机19、減速机构18、滚珠丝杠21、工作台22、轴承5及轴承底座4组成，轴承5的内圈安装在通过紧固螺钉7与外转子8固定在一起的套筒6上，套筒6和外转子8通过花键17固定在从动轴15上，并能够相对于从动轴15的轴向左右移动，轴承5的外圏内嵌于轴承底座4的内部，轴承底座4通过螺栓与工作台22固连在一起，滚珠丝杠21中的螺母部分与工作台22固连在一起，减速机构18的一端与滚珠丝杠21中的丝杠相连,另一端与控制电机19的输出轴相连,通过远程智能控制器20驱动控制电机19转动。所述远程智能控制器20中的主控端计算机控制被控端计算机发出命令给PLC，PLC根据此命令发出相应的脉冲指令驱动控制电机19转动，通过减速机构18減速后，驱动滚珠丝杠21中的丝杠部分转动，滚珠丝杠21中的螺母部分沿主动轴3或从动轴15的轴向左右移动并带动工作台22、轴承底座4及轴承5沿轴向左右移动，进而通过套筒6带动外转子8沿主动轴3或从动轴15的轴向左右移动，改变永磁体9与导条13之间的啮合面积，调节气隙磁场强度，使从动轴15端的转速及输出扭矩达到规定范围内；当从动轴15端的转速和输出扭矩发生改变，远程智能控制器20中的PLC通过从动轴15端的转速或转矩传感器接收到信号，并同主控端计算机发出的命令相比较，发出相应的比较脉冲指令，驱动控制电机19转动，带动外转子8沿主动轴3或从动轴15的轴向左右移动，调节永磁体9与导条13之间的啮合面积，使从动轴15端的转速及输出扭矩重新达到规定范围内。实施例I的工作原理如图I所示，当主动轴控制电机I并驱动外转子8旋转时，外转子8内表面布置的永磁体9就会在气隙中形成ー个旋转磁场,根据电磁感应原理，内转子14中的导条13表面就会形成感应电流，感应电流又将感生一个感应磁场并与永磁体磁场相互作用，使内转子14随外转子8转动；在外转子8转动的过程中，此时远程智能控制器20发出指令驱动控制电机19转动，经减速机构18減速后，通过滚珠丝杠21使旋转运动转化为进给运动，带动工作台22、轴承5、套筒6、外转子8沿轴向左右移动，使永磁体9与导条13之间的啮合面积发生改变，实现了从动轴15端转速和输出转矩平稳的变化。实施例2 :如图3所示，类似于实施例1，其内转子总成②是由固定于基座12的隔离套10、从动轴15、内转子基座23、导条13及端环24构成，内转子基座23安装于从动轴15上，在内转子基座23的外表面沿周向均匀分布深槽结构，槽内放置有导条13，在导条13的两侧固定端环24，以使导条13形成封闭环路。此结构由于内转子上不需永磁材料，适用在高温场合下工作。
实施例3 :如图4所示，类似于实施例1，其内转子总成②是由固定于基座12的隔离套10、从动轴15、内转子内层25、内转子外层26构成，内转子内层为25为实心转子，材料为钢或铸铁，在其外表面镀上ー层铜即为内转子外层26，形成双层圆柱体结构。该结构具有传动性能较高，启动性能好等优点。
实施例4 :在实施例I的基础上，如图5所示，将智能调速装置总成③安装在可调速异步磁力联轴器的从动轴端，此结构由于安装在转速较低的从动轴端，能够更好的控制永磁体与导体之间的啮合面积，调节从动轴端转速及输出扭矩的大小。实施例5 :如图6所示，将智能调速装置总成③安装轴向カ不大的单盘盘式可调速同步或异步磁力联轴器的主、从轴端，以实现调节从动轴端转速及输出扭矩的目的。
权利要求
1.远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，包括外转子总成、内转子总成、智能调速装置总成及主动轴控制电机，外转子总成包括主动轴、套筒、外转子及永磁体；内转子总成包括从动轴、内转子、导体及隔离套，其特征在干所述智能调速装置总成由远程智能控制器、控制电机、減速机构、滚珠丝杠、工作台、轴承及轴承底座组成，轴承的内圈安装在通过紧固螺钉与外转子固定在一起的套筒上，套筒和外转子通过花键固定在主动轴上，并能够相对于主动轴的轴向左右移动，轴承的外圈内嵌于轴承底座的内部，轴承底座通过螺栓与工作台固连在一起，滚珠丝杠中的螺母部分与工作台固连在一起，减速机构的一端与滚珠丝杠中的丝杠相连，另一端与控制电机的输出轴相连，通过远程智能控制器驱动控制电机转动。
2.如权利要求I所述的远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，其特征在于所述内转子总成有两种实施结构，实施结构ー是由固定于基座的隔离套、从动轴、内转子基座、导条及端环构成，内转子基座安装于从动轴上，在内转子基座的外表面沿周向均匀分布开槽，槽内放置有导条，在导条的两侧固定端环，以使导条形成封闭环路；实施结构ニ是由固定于基座的隔离套、从动轴、内转子内层、内转子外层构成，内转子内层即为实心转子，材料为钢或铸铁，在内转子内层外表面镀上ー层铜即为内转子外层，形成双层圆柱体结构。
3.远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，包括外转子总成、内转子总成、智能调速装置总成及主动轴控制电机，外转子总成包括从动轴、套筒、外转子及导条；内转子总成包括主动轴、内转子、永磁体及隔离套，其特征在干所述智能调速装置总成由远程智能控制器、控制电机、減速机构、滚珠丝杠、工作台、轴承及轴承底座组成，轴承的内圈安装在通过紧固螺钉与外转子固定在一起的套筒上，套筒和外转子通过花键固定在从动轴上，并能够相对于从动轴的轴向左右移动，轴承的外圈内嵌于轴承底座的内部，轴承底座通过螺栓与工作台固连在一起，滚珠丝杠中的螺母部分与工作台固连在一起，减速机构的一端与滚珠丝杠中的丝杠相连，另一端与控制电机的输出轴相连，通过远程智能控制器驱动控制电机转动。
4.如权利要求I或3所述的远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，其特征在于所述的远程智能控制器由主控端计算机、被控端计算机、PLC以及安装在从动轴上的转速或转矩传感器组成，主控端计算机通过网络远程控制被控端计算机，被控端计算机与PLC连接；安装在从动轴上的转速或转矩传感器与PLC连接。
5.如权利要求I或3所述的远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器，其特征在于所述工作台上安装有光栅位移传感器，并与PLC连接。
6.如权利要求I或3所述的远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器的调速方法，其特征在于远程智能控制器中的主控端计算机控制被控端计算机发出命令给PLC，PLC根据此命令发出相应的脉冲指令驱动控制电机转动，通过减速机构减速后，驱动滚珠丝杠中的丝杠部分转动，滚珠丝杠中的螺母部分沿主动轴或从动轴的轴向左右移动并带动工作台、轴承底座及轴承沿轴向左右移动，进而通过套筒带动外转子沿主动轴或从动轴的轴向左右移动，改变永磁体与导条之间的啮合面积，调节气隙磁场强度，使从动轴端的转速及输出扭矩达到规定范围内；当从动轴端的转速和输出扭矩发生改变，远程智能控制器中的PLC通过从动轴端的转速或转矩传感器接收到信号，并同主控端计算机发出的命令相比较，发出相应的比较脉冲指令，驱动控制电机转动，带动外转子沿主动轴或从动轴的轴向左右移动，调节永磁体与导体之间的啮合面积，使从动轴端的转速及输出扭矩重新达到规定范围 内。
全文摘要
本发明涉及磁力联轴器，特指远程智能控制可调速轴向异步磁力联轴器及调速方法，通过远程智能控制器驱动控制电机转动，可以很好的调节永磁铁与导体之间的啮合面积，从而改变输出转矩的大小，实现精准的变速，扩展了磁力联轴器的应用范围，适合在一些大振动、存在灰尘杂质及其他恶劣的条件下工作。可广泛应用于石油化工、冶金、采矿等行业中。
文档编号H02K16/02GK102647059SQ201210103049
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者冯爱新, 周建忠, 李文双, 杨超君, 蒋毅一 申请人:江苏大学