内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器的制作方法

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。

技术实现要素：

本发明重在找到一种解决大功率、高扭矩动设备调速节能的技术方法，伴随着这种技术方法而引伸出几种类型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器——风冷A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器和风冷B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器、液冷A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器和液冷B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器、串联风冷A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器和串联风冷B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器、串联液冷A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁 力耦合器和串联液冷B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器。

附图说明

图1所示为风冷A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器，液冷A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器加装外壳，冷却液通过外壳上管道进出，强制液冷。

图2所示为串联风冷A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器，串联液冷A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器加装外壳，冷却液通过外壳上管道进出，强制液冷。

图3所示为风冷B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器，液冷B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器加装外壳，冷却液通过外壳上管道进出，强制液冷。

图4所示为串联风冷B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器，串联液冷B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器加装外壳，冷却液通过外壳上管道进出，强制液冷。

几种结构类型的内置电机滑动丝杠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为感应盘组件，2和4为磁块固定盘组件，3为调速机构(A型中标号3为内置电机滑动丝杠调速机构，B型中标号3为内置电机齿轮传动滑动丝杠调速机构)，6为高速回转导电接头(或电动调速专用高速回转接头)。

对于串联内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器(A型和B型)，理论上可串联任意组，可根据需要决定，图2、图4所示为3组串联，图中标号8为中间串联的感应盘组件和磁块固定盘组件。

几种结构类型的内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器中，所有的感应盘组件由限位螺栓联结组成外转子，所有的磁块固定盘组件串联在中心传动轴上，和电机驱动滑动丝杠调速机构一起组成内转子，中心传动轴中有电线连接电机和高速回转导电接头的电刷，高速回转导电接头的滑环连接外部电源。双向开关控制进入电机的电流方向，从而改变电机转向。电机驱动滑动丝杠组件，滑动丝杠组件使旋转运动转变为直线运动(丝杠螺母和磁块固定盘组件固定在一起)，从而改变磁块固定盘组件和感应盘组件之间的距离(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5所示为磁块固定盘组件。图中清楚示出了磁块的分布情况。

图6所示为A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器的内置电机滑动丝杠调速机构，由电机、滑动丝杠组件等组成。图中标号3-7为定子绕组，3-6为转子绕组，3-1、3-9为丝杠螺母，3-4为丝杠(和电机外壳同体)，3-5为电机中心轴(做成空心轴，固定在磁耦 中心传动轴上，也可将二中心轴做成一体)。

图7为B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器的内置电机齿轮传动滑动丝杠调速机构，由电机、滑动丝杠组件、齿轮等组成。图中标号3-15为定子绕组，3-16为转子绕组，3-1为滑动丝杠组件，3-14为电机中心轴(与磁耦中心传动轴共为一体，也可做成空心轴，固定在磁耦中心传动轴上)，3-6为齿轮，3-7为齿轮(与电机外壳同体)。

图6、图7中所示电机为外转子电机，也可采用内转子电机，内转子电机中心轴与磁耦中心传动轴之间以轴承隔离彼此旋转运动的影响，调速机构结构略有改变，结构复杂一点，不建议优先使用。

图8、图9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6-3、防护层6-4采用电绝缘材料，6-5为电刷，6-6为滑环(镶嵌于中间环6-3内)，6-7为微调弹簧(用来平衡接触压力)，6-8为导线，6-9为右端盖，6-1为左端盖，6-11为轴承，6-15为支架。滑环内接电刷，外接外部电源。电刷装配于中心传动轴6-14上，与中心传动轴同步旋转。滑环6-6镶嵌在中间环6-3内部形成静止部件，固定在支架6-15上，依靠轴承6-11隔离中心传动轴高速旋转的影响。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，由电刷内接滑环，外接外部电源。图9中将防护层6-4扩大到圆周面，增强绝缘防护，并去除了左右端盖以简化结构。

图10、图11所示为感应盘，盘面上分布有凸起叶片，以助散热。未知设备旋向时，可选用图10所示形状，如已知设备旋向，可选用图11所示的流线形状，以增加散热量并减小扰流噪声。在散热量足够的情况下，感应盘使用平盘即可，可不要凸起叶片，以简化制造工艺。

图12所示为中心传动轴中细长孔的制造工艺(可直接进行细长孔加工)——采用铝挤型成型，然后与中心传动轴进行嵌套，以简化加工工艺，降低制造成本。

图13所示为串联内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器(A型和B型)中间串联的感应盘组件和磁块固定盘组件，定位套8-1、8-2将感应盘组件定位于磁耦外转子的联结螺杆上，限位套8-8对磁块固定盘组件在中心传动轴上滑动起限位作用。

图14、图15所示为A型和B型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：感应盘组件1和5由螺栓联结组成外转子，磁块固定盘组件2和4与调速机构3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。

图16、图17、图18、图19所示为电动调速专用高速回转接头，采用模块化串联结构，可串联任意通道，图16、图17中所示为三通道，其内转子由螺栓6-29联结各部分，然后和回转接头的外转子装配组成一个整体，再用定位螺钉固定于中心传动轴上，其内转子和中心传动轴同步转动，其外转子静止不动，以连接外部电源。两端密封环6-20、6-21可采用碳化钨、石墨等材料，中间有电线进出部分的6-5、6-7、6-8、6-24、6-25可采用电绝缘材料，6-22采用电接触材料，6-23采用电绝缘材料镶嵌电接触材料的组合结构，6-14为弹簧，用来平衡接触压力，弹簧处的导向销6-15对弹簧起导向限位作用，防止高速回转时弹簧在离心力作用下失效。

电动调速专用高速回转接头可用来取代高速回转导电接头，电动调速专用高速回转接头比高速回转导电接头具有更好的防水、防尘和防爆性能，但其结构复杂，制造困难，经济性差。

具体实施方式

内置电机滑动丝杠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。

内置电机滑动丝杠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。

说明书附图中图示电机均为外转子电机，也可采用内转子电机。使用内转子电机后，电机中心轴与磁力耦合器中心传动轴之间须加装轴承，从而使磁力耦合器结构变得复杂，故不建议优先使用。说明书附图中图示A型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器与B型内置电机滑动丝杠电动调速盘式磁力耦合器应用时可根据动设备的功率大小选用A型或B型的结构。