软启动与限矩型带轮驱动装置的制作方法

本实用新型涉及机械动力传动系统技术领域，尤其涉及一种永磁涡流柔性传动的软启动与限矩型带轮驱动装置。

背景技术：

带式传动以张紧在至少两轮上的胶带作为中间挠性件，靠带与轮接触面间产生摩擦力来传递运动与动力。它虽有缓冲、吸振、过载保护作用，但缓冲吸振是有限的，打滑使带寿命缩短，与带轮间会产生摩擦放电现象。

有些设备要求带负荷启动，较大的负载和惯性力的冲击易损坏传动带与传动机构或缩短其使用寿命，因此安全可靠的启动特性对工作机和电动机的保护相当重要。

为了解决上述问题，传动中采用了限矩型液力耦合器作为软启动装置（例如CN201073191Y）。但由于该液力耦合器的内部结构比较复杂，现场维护较为困难；安装不同心时易发生异常噪音，会使电机与减速器的振动大，同时造成轴承、密封圈的损坏；传动效率低，不稳定，影响皮带输送能力；液力耦合器漏油时需要定期加油，更换密封、轴承，现场难以准确控制充液量，使皮带输送机功率不可控。

CN 203398973 U 内辐射环式静态调速带轮型永磁联轴器，尽管从原理上解决了软启动、过载滑差保护与停机调速问题；但是，带轮远离电机使电机轴产生很大的弯矩，传动会导致不可行。

CN 202790213 U 抽油机软启动耦合器，四块离心块其外圆面上贴有摩擦片，主动轮达到一定转速时离心块在离心力的作用下靠向耦合鼓轮，与耦合鼓轮发生摩擦传递扭矩；该结构离心力不易掌握控制，可靠性存在问题。

加装变频器，通过改变拖动装置的电特性来达到较好的软启动效果，但是该方案也存在电气复杂、可靠性降低、启动转矩不足问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种永磁涡流柔性传动的软启动与限矩型带轮驱动装置

本实用新型所采用的技术方案是，一种软启动与限矩型带轮驱动装置，它包括有主动部件与从动部件，主动部件含与电机连接的电机输出轴、涨紧连接件、轴套、永磁转子，从动部件含通过腹板支撑的导体转子体、小带轮、轴承，其特征在于：轴套通过涨紧连接件连接在电机输出轴上，轴套上安装有永磁转子，永磁转子外缘设置有永磁体；小带轮设置在靠近电机的电机输出轴处，并由一对滚动轴承支撑在该电机输出轴上。

上述的导体转子体内缘固定有筒型导电体，导体转子体上的腹板与小带轮用螺钉连为一体。

如上所述的涨紧连接件为涨紧套。

为了便于散热，在导体转子体外缘处设置有散热沟槽；另外，在轴套上设置有对产生涡流热量进行冷却的叶轮风扇，导体转子体上的腹板还开有通风孔。

本结构的主动部件从动部件之间由滚动轴承支撑分离，相互独立运动；永磁转子与导体转子之间通过一筒型空气隙分开，当永磁体与导电体做相对运动时，在导电体中就产生涡电流及感应磁场。由于永磁磁场与电磁场的相互作用，产生了传动转矩，实现了原动机与负载之间的无接触转矩传输。本实用新型为磁力柔性连接，可实现软启动、减振与过载保护。

本实用新型的特点是小带轮靠近原动机，带传动的压轴力对电机轴产生的弯矩减小。小带轮由一对滚动轴承支撑在电动机的输出轴上，与电机轴相互独立

运动。

导体转子外缘加工有散热沟槽，导体转子腹板开有通风孔，轴套上装有风扇叶轮对产生的涡流热量进行冷却。

本发明可带来以下有益效果：

延迟启动时间，减少启动电流的峰值与持续时间，在电动机的选型上将可以选用容量较小的电动机。

在发生过载时，能迅速脱离耦合，对电机、传动件与胶带不会造成损害，延长了电机、传动件的使用寿命

传动平稳，减少振动和噪音，系统的能耗减少。与液力耦合器相比，能耗上会降低2％—3％。

传动效率在96％以上；缩短平均故障时间。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意简图；

图2为本实用新型的传动转矩与滑动速度(转差)的关系曲线图。

附图中的主要部件说明：1为电机输出轴，2为涨紧套，3为轴套，4为键，5为永磁转子体，6为永磁体，7为叶轮风扇，8为螺母，9为筒型导体转子体，10为筒型导电铜板，11为螺钉，12为小带轮，13为轴承，14为散热沟槽，15为通风孔。

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型具体结构与装配方案如下:

主动部件为电机连接的电机输出轴1，涨紧套2、轴套、永磁转子体5；从动部件为通过腹板支撑的筒型导体转子体9，小带轮12，轴承13；轴套3通过涨紧套连接在电机输出轴1上，轴套3上安装有永磁转子体5，永磁转子体5外缘设置有永磁体6；小带轮12设置在靠近电机输出轴1处，并由一对滚动轴承13支撑在该电机输出轴1上。在筒型导体转子体9内缘固定有筒型导电铜板，筒型导体转子体9上的腹板与小带轮12用螺钉11连为一体。

另外，在筒型导体转子体9外缘处设置有散热沟槽14；在轴套3上设置有对产生涡流热量进行冷却的叶轮风扇7，筒型导体转子体9上的腹板还开有通风孔15。

具体地说，电机输出轴1通过涨紧套2与轴套3连接，轴套3通过键4与永磁转子体5连接，永磁转子体的外缘黏结永磁体6，并用防护套保护，磁体N、S极交替排列。筒型导电铜板10用螺钉固定在筒型导体转子体9的内缘，筒型导体转子体的腹板与小带轮12用螺钉11连接为一体。小带轮轴孔与一对滚动轴承13外环配合，滚动轴承内环与轴套3配合。这样，输入、输出运动共用同一根轴，两种运动相互独立。

本实用新型的传动方式是永磁涡流柔性传动。永磁转子体5为主动，筒型导体转子体9为从动，二者之间通过一筒型固定空气隙分开。当电机带动永磁体高速旋转时，根据相对运动原理，导电体铜板切割磁力线，在导电体中就产生涡电流，涡电流又产生感应磁场。由于永磁磁场与感应磁场的相互作用，产生了传动转矩，实现了电机与小带轮之间的无接触转矩传输。在一定范围内，导体转子所转过的角度的大小取决于带轮负载转矩的大小，此时永磁转子会受到电磁转矩的作用，电磁转矩随着导体转子与永磁转子的滑差不断调整，维持稳定运转。

本实用新型的软启动过程如下：

电机启动时，永磁转子体与电机同步旋转，由于筒型导体转子体上的筒型导电铜板10与永磁转子的磁体有固定的气隙，筒型导体转子体与小带轮并不能立即旋转，即电机空载启动。电机继续转动，筒型导体转子体的筒型导电铜板10与永磁体产生相对转动，在交变磁场作用下产生涡电流，涡电流产生感应磁场与永磁场复合作用，使筒型导体转子体与小带轮产生转矩。图2为某软启动与限矩型带轮驱动装置的传动转矩与滑动速度（转差）的关系曲线。随着滑动速度的增加，转矩很快达到最大值500Nm，电机达额定转速，此滑动速度200r/min为最佳工作点。此过程的时间比带轮直接驱动要长，就是说延长了启动时间（延时启动）。与此同时，启动电流大为减少，实现了软启动。

本实用新型的限矩功能：

通过图2可以看出，当转差在0～200r/min区间时，输出转矩随着转差的增大而增大，属于磁力耦合器的正常工作范围，输出扭矩的最大值为500 Nm，把它作为限制转矩（限矩）。而在转差大于200r/min时，输出转矩值在达到最大转矩后逐渐回落，随着负载的增加，输出转速降低，随着转差增大，电动机的输入功率也小于电动机在最大转矩时的功率，这明显体现出永磁涡流柔性传动的过载保护能力。当负载出现堵转时，电动机输入功率小于最大转矩时电动机的输入功率，也就是说在系统工作过程中一旦出现堵转现象，在堵转转矩大于限制转矩时，电动机的输人功率不但不会增加反而减小，电机可以空载运行或停机，从而保护电机、传动件和胶带，完全实现了过载保护。

当然准确计算永磁涡流柔性传动的限制转矩，使其大于电动机的额定转矩，才能实现限矩功能。

永磁涡流柔性传动是靠转差来实现转矩传递，转差越大，联轴器传递力矩越大，产生的涡流热也大。本实用新型属于限矩型永磁涡流柔性传动，正常运转滑动率不超过5%，涡流热量通过转子上装有风扇叶轮旋转强制风冷。