一种磁力耦合器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种磁力耦合器，包括动力输入轴、联接法兰、永磁外转子总成、笼型内转子、动力输出轴和机械调速装置；所述的永磁外转子总成采用空心杯形结构，套装在笼型内转子的外部，通过二者之间的气隙磁场耦合作用实现扭矩的传递；机械调速装置可利用杠杆原理改变永磁外转子总成与笼型内转子之间的轴向气隙面积，实现对负载转速的无级调速；本实用新型根据转矩波动最小原则给出了永磁外转子总成的磁极对数设计方法，减小了轭铁厚度及耦合器的转动惯量。所述的笼型内转子可采用与传统电机鼠笼转子铁心相同或相似的结构。本实用新型的磁力耦合器既可与负载同轴相联，也可作为带轮适配器，与带轮配套使用。
【专利说明】一种磁力耦合器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种动力机械传动技术，特别是一种磁力耦合器。
【背景技术】
[0002]所谓先进传动节能，是指用先进节能的传动方式替代落后耗能的传动方式。其中磁力耦合器传动因具有轻载启动、过载保护、减缓冲击、隔离扭振等优异功能，所以应用在大惯量、难启动机械上，能够改变“大马拉小车”的落后传动方式，节能显著。
[0003]带传动是一种重要的机械传动形式，也是机电设备的核心联结部件，它最大的特点是结构简单，更换方便且可以自由变速。
[0004]据统计，国内外原动机和工作机之间的动力传动形式50%以上为带传动，若能使带传动的效率提高百分之一，数字虽然不大，对一个工厂或一个地区乃至全国，节约能源的总量仍是十分可观的。
[0005]若将磁力耦合器作为带轮适配器用于转矩及转速有波动的带传动中，保守估计可节约能源10%以上，且可大幅提高传送带的使用寿命和可靠性，使其成为十分有竞争力的动力传动功能部件。
[0006]目前已有较多的专利对磁力耦合器进行了研究，以美国专利(PatentN0.:US6,682,430B2)为代表的永磁盘式涡流磁力耦合器和以中国专利20101019811.5为代表的永磁套筒式涡流磁力耦合器，均可通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输，其传动方式为感应异步式，滑差为1%?4%。
[0007]无论何种形式的永磁涡流磁力耦合器，由于滑差大，铜盘或铜套中产生较大涡流，导致耦合器系统的热损大，效率低，不适合大功率的机电传动设备。
[0008]以中国专利201110219054.3、中国专利200910024449.0和中国专利200420025250.2为代表的永磁式异步磁力联轴器或磁力传动装置，由于采用异步电机形式的鼠笼转子，较好地解决了上述铜转子的发热问题。但此种专利技术主要用于生产环境要求无泄露的传动装置或设备中，永磁转子及鼠笼转子之间加装了隔离套，增大了永磁转子及鼠笼转子之间的气隙尺寸，气隙的增加，导致磁动势在空气中的损失增大，减少了气隙磁场的磁通密度，相对于同体积的永磁体而言其能量转换效率低，所能传递的扭矩减小，永磁体磁势损失大，执行效率低。
[0009]以美国专利(Pub.N0.:US2010/0277021A1)为代表的永磁式异步磁力传动装置，也采用了异步电机形式的鼠笼转子，永磁转子及鼠笼转子之间无隔离套，因此其气隙磁密大、漏磁小、执行效率也较高，但所采用的异步电机鼠笼转子为非标结构，需要重新设计，不但设计周期长，而且还需要重新定制工艺、模具等，增加了制造成本。
【发明内容】
[0010]为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型设计出一种空心杯结构的磁力耦合器，具有转动惯量及发热小、转子重量轻、转动平滑、运行效率高且噪声小等特点。[0011]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0012]一种磁力稱合器,包括动力输入轴、联接法兰、永磁外转子总成、笼型内转子、动力输出轴和机械调速装置；所述的永磁外转子总成套装在笼型内转子的外部，二者之间存在均匀气隙；所述的永磁外转子总成通过联接法兰中的内花键与动力输入轴相连，笼型内转子通过键连接方式或过盈配合方式安装于动力输出轴上，动力输出轴通过输出法兰与负载相连；机械调速装置套装在联接法兰上，利用杠杆原理拖动联接法兰与永磁外转子总成作轴向移动，以调节永磁外转子总成与笼型内转子之间的轴向气隙面积；
[0013]所述的永磁外转子总成中，永磁体可采用径向布局或切向布局两种方式；采用径向布局方式时，永磁外转子总成包括轭铁及永磁体A与永磁体B ;永磁体A与永磁体B为瓦型结构，其圆弧表面向内，且充磁方向相反，沿轭铁的圆周均匀布局，磁极沿圆周方向交错排列，并利用可固化的粘性材料均匀填充各永磁体侧面间隙；采用切向布局方式时，永磁外转子总成包括轭铁、永磁体、内隔磁板、外隔磁板及定位块，所述的永磁体为长方体结构，沿圆周均匀布局，磁极方向沿圆周切线方向、相邻永磁体安装时磁极方向相对；所述永磁体定位块为导磁材料的扇形结构，并以焊接方式固定于轭铁内表面；
[0014]所述的永磁外转子总成的外圆套装铝制散热片，用以散热。
[0015]所述的永磁外转子总成中永磁体的磁极对数p按公式
【权利要求】
1.一种磁力稱合器，其特征在于:包括动力输入轴(I)、联接法兰(2)、永磁外转子总成(3)、笼型内转子(4)、动力输出轴(5)和机械调速装置(6);所述的永磁外转子总成(3)套装在笼型内转子(4)的外部，二者之间存在均匀气隙；所述的永磁外转子总成(3)通过联接法兰(2)中的内花键与动力输入轴(I)相连，笼型内转子(4)通过键连接方式或过盈配合方式安装于动力输出轴(5)上，动力输出轴(5)通过输出法兰(10)与负载(39)相连；机械调速装置(6)套装在联接法兰(2)上，利用杠杆原理拖动联接法兰(2)与永磁外转子总成(3)作轴向移动，以调节永磁外转子总成(3)与笼型内转子(4)之间的轴向气隙面积； 所述的永磁外转子总成(3)中，永磁体采用径向布局或切向布局两种方式；采用径向布局方式时，永磁外转子总成(3)包括轭铁(17)及永磁体A (18)与永磁体B (19);永磁体A (18)与永磁体B (19)为瓦型结构,其圆弧表面向内，且充磁方向相反,沿轭铁(17)的圆周均匀布局，磁极沿圆周方向交错排列，并利用可固化的粘性材料(20)均匀填充各永磁体侧面间隙；米用切向布局方式时，永磁外转子总成(3 )包括轭铁(17 )、永磁体(21 )、内隔磁板(22)、外隔磁板(23)及定位块(24)，所述的永磁体(21)为长方体结构，沿圆周均匀布局，磁极方向沿圆周切线方向、相邻永磁体(21)安装时磁极方向相对；所述永磁体定位块(24)为导磁材料的扇形结构，并以焊接方式固定于轭铁(17)内表面； 所述的永磁外转子总成(3)的外圆套装铝制散热片(9)，用以散热； 所述的笼型内转子(4)直接采用异步电机的鼠笼转子铁心，或采用与异步电机鼠笼转子铁心相似的结构，并利用鼠笼转子铁心轴向两端的铸铝风扇进行散热，或者仅保留一个风扇或去除两端的风扇；所述的套筒(14)通过键或过盈方式压制在笼型内转子(4)的铁心内孔中； 所述的永磁外转子总成(3)中永磁体的磁极对数P按公式
2.根据权利要求1所述的一种磁力耦合器，其特征在于:所述的永磁外转子总成(3)通过联接法兰(2)中的键与原动机动力输出轴(7)相连，并通过动力输出轴(5)上的输出法兰(10)与负载(39)相连，以适应负载(39)不需要速度调节的要求。
3.根据权利要求1所述的一种磁力耦合器，其特征在于:所述的动力输入轴(I)与动力输出轴(5)的两端部分别采用前端轴承座(12)与后端轴承座(13)支撑，以适应轴向位移调节距离较长的要求。
4.根据权利要求1所述的一种磁力耦合器，其特征在于:所述的笼型内转子(4)通过套筒(14)的花键孔与动力输入轴(I)相连，永磁外转子总成(3)及联接法兰(2)将转矩传递给带轮(15);机械调速装置(6)安装在笼型内转子(4)的套筒(14)外部，带动笼型内转子(4)轴向移动，以适应于带轮(15)需要调速的要求。
5.根据权利要求1所述的一种磁力耦合器，其特征在于:所述的笼型内转子(4)通过过盈方式装配在动力输入轴(I)上，通过永磁外转子总成(3 )及联接法兰(2 )将转矩传递给带轮(15)，用于带轮(15)适配器时且无需调速时。
6.根据权利要求1所述的一种磁力稱合器，其特征在于:所述的动力输入轴(I)为外花键轴结构，通过花键连接与联接法兰(2)套装在一起；动力输入轴(I)内孔一端与原动机动力输出轴(7 )用键连接，内孔另一端安装轴承(8 )，实现与动力输出轴(5 )的径向定位。
7.根据权利要求1所述的一种磁力耦合器，其特征在于:所述的动力输入轴(I)为阶梯轴结构，一端通过键或其它联接方式与原动机动力输出轴(7)直接相联，另一端通过花键与笼型内转子(4)中的套筒(14)相联，利用花键连接将转矩传递给笼型内转子(4);所述动力输入轴(I)的外圆套装在轴承(8)上；永磁外转子总成(3)通过联接法兰(2)的键连接与带轮(15)相连；联接法兰(2)套装在轴承(8)的外部，用于带轮(15)需要调速时。
8.根据权利要求1所述的一种磁力耦合器，其特征在于:所述动力输入轴(I)为阶梯光轴，一端通过键与原动机动力输出轴(7)直接相联，另一端通过平键或过盈配合与笼型内转子(4)相联；所述动力输入轴(I)套装在轴承(8)上，且与原动机动力输出轴(7)通过键联接方式相联；用于带轮(15)无需调速时。
9.根据权利要求1所述的一种磁力耦合器，其特征在于:所述的带轮(15)与联接法兰(2)采用键联接方式相联，并利用压盖(16)实现轴向固定，根据负载(39)工况更换不同直径的带轮(15)。
10.根据权利要求1所述的一种磁力耦合器，其特征在于:当带轮(15)安装于磁力耦合器输出端时，采用后端轴承座(13 )作为支撑；带轮(15 )通过键连接套装在动力输出轴(5 )外部；当需要调速时，动力输出轴(5)为外花键轴结构，机械调速装置(6)安装在套筒(14)外侧。
【文档编号】H02K51/00GK203387390SQ201320481791
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】葛研军, 杨均悦, 汤武初, 周凯凯, 刘艳龙, 赵鹏 申请人:大连交通大学