一种磁力耦合器气隙调整装置的制作方法

1.本实用新型涉及磁力耦合器技术领域，尤其涉及一种磁力耦合器气隙调整装置。


背景技术：

2.磁力耦合器是一种新兴的动力传输联轴设备，其优异的性能正在被广大用户认知，应用越来越广泛。磁力耦合器安装在电机与负载中间，按照气隙调节方式的不同，分为标准型、延迟型、限扭矩型、调速型等。
3.调速型磁力耦合器是通过改变转子盘与永磁盘之间的气隙大小来调整输出扭矩或负载转速的，气隙调整装置的性能直接决定了调速型磁力耦合器性能优劣。目前的气隙调整装置主要有电缸、气缸、液压、螺旋槽、蜗轮蜗杆与梯形螺纹套相结合等方式。现有技术中的调速型磁力耦合器(如图15所示)存在以下问题：
4.1、气隙调整装置通常设置在悬臂轴上(即支撑到永磁盘之间的轴)，增加了悬臂轴的长度，需要更大的安装空间，同时提高了对悬臂轴以及支撑架的承重及强度要求，导致总制造成本的增加；
5.2、调速型磁力耦合器的气隙可变，当磁场不稳或驱动电机端或负载端轴承失效时，会导致转子盘和永磁盘互相贴合，出现擦盘现象；
6.3、调速型磁力耦合器的气隙大小由气隙调整装置控制，在进行调整时，气隙只能缓慢增大或缓慢减小，限扭保护有一定的延迟，不能实现快速脱开，此外，气隙调整装置需要接收到指定监测信号才能执行限扭保护动作，通常会采用电信号监测来判断是否发生故障，当系统监测到电流过大时，执行机构开启动作，气隙调整装置将永磁盘缓慢推离转子盘进行限扭保护，电信号的建立到传输直至保护动作的执行，总共需要10秒左右的时间，在大型设备的运行中，该时间差足以导致驱动电机烧毁；
7.4、在大型传输设备中，为了保证工艺稳定，驱动电机不能频繁启停，以大型输送带为例，由于大型输送带本身具有较大重量，即使在输送带空载的状态下，驱动电机也要消耗大量的电能带动其旋转，增加了能耗和生产成本，现有技术中的调速型磁力耦合器，为了保证使用时永磁盘能够自动复位，在设计时都会预留扭矩，在限扭脱开的状态下，即使负载侧停止运行，驱动电机仍不能完全空载旋转，预留扭矩转化成热能而消耗掉，增加了不必要的能耗。
8.综上所述，现有技术中的磁力耦合器，受制于气隙调整装置的限制，导致其功能单一，不能兼顾结构紧凑、调速、防擦盘、即时限扭保护和节能效果。


技术实现要素：

9.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种磁力耦合器气隙调整装置，包括顶推机构、伺服电机、顶推轴、离合机构和壳体，所述顶推机构固定于所述壳体上，所述伺服电机驱动所述顶推机构轴向移动，所述顶推轴上设有离合机构，所述离合机构可将所述顶推轴与所述顶推机构锁定或解锁，解锁状态下，所述顶推轴可沿气隙增大的方向自由滑动。
10.优选的，所述顶推机构包括双向丝杆，所述双向丝杆一端连接伺服电机的输出端，另一端连接手柄，所述双向丝杆上设有两个可相对移动的丝杆螺母，两个丝杆螺母分别铰接连杆，两个连杆铰接顶推板，所述顶推轴滑动贯穿所述顶推板。
11.优选的，所述顶推轴包括顶推轴本体，所述顶推轴本体上设有环状凸缘，所述环状凸缘的侧壁铰接所述离合机构，并与所述顶推板一起，限制所述顶推轴只能向气隙增大的方向自由滑动。
12.优选的，当磁力耦合器为单盘结构时，所述环状凸缘位于所述顶推板远离永磁盘的一端，当磁力耦合器为双盘结构时，所述环状凸缘位于所述顶推板靠近永磁盘的一端。
13.优选的，所述顶推板上端面设有一端开口的圆弧形滑槽，所述离合机构上设有可旋转嵌入或脱离所述圆弧形滑槽的圆弧形滑块以及驱动所述圆弧形滑块旋转的离合拉杆。
14.优选的，所述离合机构包括条状的离合本体，所述离合本体与所述环状凸缘的侧壁铰接，一端设有与第一铰接轴同心的所述圆弧形滑块，另一端铰接所述离合拉杆。
15.优选的，所述圆弧形滑块的周向长度小于所述圆弧形滑槽的周向长度，所述圆弧形滑块一端紧贴所述离合本体的第一侧壁，另一端与所述离合本体的第二侧壁间隔一定距离，锁定状态下，所述第一侧壁靠近所述圆弧形滑槽的开口端，所述第二侧壁靠近所述圆弧形滑槽的封口端。
16.优选的，所述壳体包括顶板、背板以及相互平行的第一侧板、第二侧板和第二加强板，所述第一侧板、第二侧板和第二加强板一端固定于背板上，另一端固定于支撑架的一侧。
17.优选的，所述背板上设有水平滑槽，两个所述丝杆螺母可滑动设于所述水平滑槽内，所述双向丝杆一端旋转穿过所述第一侧板后连接手柄，另一端旋转穿过所述第二侧板连接伺服电机。
18.优选的，所述双向丝杆的一端通过第一轴承与所述第一侧板可旋转连接，另一端通过第二轴承与所述第二侧板可旋转连接，所述第一侧板或第二侧板上水平设有长通孔，所述离合拉杆穿过所述长通孔，并可沿所述长通孔水平滑动，所述离合拉杆上设有限制其向壳体外拉伸长度的限位台阶。
19.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：
20.1、本实用新型结构紧凑，可以安装在支撑架靠近负载一端，有效减少了悬臂轴的长度，降低了对悬臂轴和支撑架的承重要求，降低磁力耦合器的整体生产成本；
21.2、本实用新型在顶推轴上设置了一个离合机构，通过离合机构将顶推轴与顶推机构锁定与解锁，当需要进行气隙调节时，离合机构将顶推轴与顶推机构锁定，顶推机构推动顶推轴缓慢移动，进行气隙调节，当需要进行限扭保护时，离合机构将顶推轴与顶推机构解锁，顶推轴能够在永磁盘的推动下快速向气隙增大的方向自由滑动，即时进行限扭脱开保护；
22.3、本实用新型通过对顶推轴和顶推机构的结构进行优化设计，提高了气隙调节的精确性和稳定性，同时限制了转子盘和永磁盘之间的最小气隙，有效避免了磁场不稳或驱动电机端或负载端轴承失效时引起的擦盘现象；
23.4、本实用新型具有一键空载及带载功能，在设计磁力耦合器时不需要预留扭矩，当负载端不需要继续运转时，顶推机构推动顶推板和顶推轴轴向移动，使永磁盘和转子盘
之间的气隙增大，直至驱动电机进入完全空转状态，负载端停止运行，由于不存在预留扭矩，也没有热能的转化消耗，大幅度降低了驱动电机的能耗，当负载端带载后需要重新运转时，离合机构进入锁定状态，顶推机构推动顶推轴向气隙减小的方向移动，将永磁盘和转子盘之间的气隙调整至工作状态，负载端重新开始运转，当进入正常的工作状态后，离合机构解锁，磁力耦合器进入限扭保护状态；
24.综上所述，本实用新型提供的磁力耦合器气隙调整装置，安装在支撑架靠近负载一端，结构紧凑，空间占用小，降低了磁力耦合器整体生产成本，同时还具有防擦盘、调速、限扭保护和一键空载及带载等多重功能，适应范围广泛。
附图说明
25.图1为本实用新型的立体结构示意图；
26.图2为图1的部分爆炸图；
27.图3为图1的整体爆炸图；
28.图4为顶推板的结构示意图；
29.图5为用于单盘结构磁力耦合器的顶推轴的结构示意图；
30.图6为用于双盘结构磁力耦合器的顶推轴的结构示意图；
31.图7为离合机构的分解状态结构示意图；
32.图8为单盘结构磁力耦合器气隙调整装置解锁状态的立体结构示意图；
33.图9为单盘结构磁力耦合器气隙调整装置锁定状态的平面结构示意图；
34.图10为单盘结构磁力耦合器气隙调整装置解锁状态的平面结构示意图；
35.图11为单盘结构磁力耦合器气隙调整装置限扭脱开状态的平面结构示意图；
36.图12为单盘结构磁力耦合器气隙调整装置自动锁定状态的平面结构示意图；
37.图13为单盘结构磁力耦合器的平面结构示意图；
38.图14为双盘结构磁力耦合器的平面结构示意图；
39.图15为现有技术中调速型磁力耦合器的平面结构示意图。
40.附图标记说明：
41.2、转子盘，3、悬臂轴，4、永磁盘，5、滑套，6、支撑架，
42.71、顶推机构，711、双向丝杆，712、丝杆螺母，713、连杆，714、顶推板，7141、顶推板本体，7142、通孔，7143、第一铰接耳，7144、锁紧部，7145、圆弧形滑槽，7146、开口端，7147、封口端，72、伺服电机，73、顶推轴，731、顶推轴本体，732环状凸缘，733、第一铰接孔，734、锁紧螺纹孔，74、离合机构，741、离合本体，7411、第一铰接轴，7412、圆弧形滑块，7413、第一侧壁，7414、第二侧壁，7415、第二铰接孔，7416、第三铰接孔，742、离合拉杆，7421、限位台阶，7422、第二铰接耳，75、壳体，751、顶板，752、背板，7521、水平滑槽，753、第一侧板，7531、第一轴承，754、第二侧板，7541、第二轴承，755、加强板，756、长通孔。
具体实施方式
43.下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：
44.需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的
限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
45.同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
46.实施例1
47.结合附图1至14，本实施例提供了一种磁力耦合器气隙调整装置，包括顶推机构71、伺服电机72、顶推轴73、离合机构74和壳体75，所述顶推机构71固定于所述壳体75上，所述伺服电机72驱动所述顶推机构71轴向移动，所述顶推轴73上设有离合机构74，所述离合机构74可将所述顶推轴73与所述顶推机构71锁定或解锁，解锁状态下，所述顶推轴73可沿气隙增大的方向自由滑动。
48.上述技术方案中，“轴向移动”和“轴向滑动”中的“轴向”，均指与图13或图14中永磁盘4的旋转轴平行的方向。顶推机构71可以采用现有技术中任意具有顶推功能的结构，例如气缸、油缸、蜗轮蜗杆、丝杠螺母组件等，可以进行轴向移动并能够保证自由状态下的顶推轴73沿气隙增大的方向自由滑动即可。离合机构74的结构不限，可以采用现有技术中任意能够进行锁定与解锁的结构，同时锁定与解锁的方式不限，可以为自动也可以为手动。
49.本实施例的工作过程和原理如下：
50.1、安装：将本实用新型安装在支撑架6靠近负载一端，支撑架6上开设一个供顶推轴73自由穿过的滑动孔，顶推轴73穿过滑动孔推动永磁盘4轴向移动调整气隙。永磁盘4通常会与一个滑套5相配合，在悬臂轴3上轴向滑动，滑套5采用本领域的常规结构，具有一个与永磁盘4固定连接并随之旋转的旋转部，还具有一个只能轴向移动不能旋转的推动部，本实施例中，顶推轴73的一端可以与滑套5的推动部连接固定，通过推动滑套5来调整永磁盘4和转子盘2之间的气隙。上述安装充分利用了本实用新型的结构特点，与现有技术中采用其他气隙调整装置的磁力耦合器相比(见图15)，一方面减少了悬臂轴3的长度，利用了磁力耦合器与负载之间固有的安装间隙，减少空间占用，另一方面降低了对悬臂轴3和支撑架6的承重要求，降低生产成本；
51.2、气隙调整：初始状态下，离合机构74处于锁定状态，将顶推轴73与顶推机构71锁定，顶推机构71推动顶推轴73缓慢轴向移动，顶推轴73推动滑套5和永磁盘4轴向移动，调整永磁盘4和转子盘2之间的气隙，当气隙达到设定参数后，顶推机构71停止推动，气隙调节完成；
52.3、带载启动：气隙调节完毕后，启动磁力耦合器，离合机构74保持锁定状态，顶推机构71和顶推轴73固定不动，避免启动时磁场不稳的状态下触发限扭脱开保护功能，待磁力耦合器进入正常工作状态后，离合机构74进入解锁状态，顶推机构71固定不动，顶推轴73能够沿气隙增大的方向自由滑动。
53.4、即时限扭保护：当设备运行出现故障时，磁场发生变化，转子盘2和永磁盘4之间的斥力增大，永磁盘4即时推动顶推轴73向远离转子盘2的一侧滑动，进行限扭脱开保护；当故障消除后，磁场恢复正常，永磁盘4在磁场的引力作用下自动复位，整个过程中，驱动电机不需要停转，有效的保护了驱动电机和生产工艺的稳定性。与传统的定速型磁力耦合器相比，本实用新型能够在不同的转速下进行即时限扭脱开保护，灵活性高，适用范围广；与传
统的调速型磁力耦合器相比，本实用新型中限扭保护的响应速度快，无延迟，能够充分保护驱动电机。
54.5、一键空载及带载：采用本实施例中气隙调整装置的磁力耦合器，可以不预留扭矩，当大型输送带进入空载状态不需要运转时，顶推机构71推动顶推轴73向气隙增大的方向移动，使永磁盘4和转子盘2之间的气隙增大，直至驱动电机进入完全空转状态，输送带停止运行，由于不存在预留扭矩，也没有热能的转化消耗，大幅度降低了驱动电机的能耗；当输送带带载后需要重新运转时，离合机构74进入锁定状态，顶推机构71推动顶推轴73向气隙减小的方向移动，将永磁盘4和转子盘2之间的气隙调整至工作状态，输送带重新开始运转并进入正常工作状态后，将离合机构74解锁，磁力耦合器进入即时限扭保护状态。
55.综上所述，本实施例中的气隙调整装置，可以安装在磁力耦合器支撑架6的负载侧，结构紧凑，空间占用小，生产成本低，同时还具有调速、即时限扭保护和一键空载及带载等多重功能，适应范围广泛。
56.实施例2
57.结合附图1至14，本实施例提供了一种磁力耦合器气隙调整装置，在实施例1的基础上，对顶推机构71和顶推轴73做了进一步的结构设计，进一步提高了调速的精确性和稳定性，同时使其具备防擦盘效果，具体技术方案如下：
58.如图3所示，所述顶推机构71包括双向丝杆711，所述双向丝杆711一端连接伺服电机72(见图13)的输出端，另一端连接手柄(图中未示出)，所述双向丝杆711上设有两个可相对移动的丝杆螺母712，两个丝杆螺母712分别铰接连杆713，两个连杆713铰接顶推板714，所述顶推轴73滑动贯穿所述顶推板714。上述结构能够提高气隙调节的精确性，伺服电机72驱动双向丝杆711旋转，两个丝杆螺母712同步相对移动，通过两个连杆713推动顶推板714轴向运动。
59.如图5和图6所示，所述顶推轴73包括顶推轴本体731，所述顶推轴本体731上设有环状凸缘732，所述环状凸缘732的侧壁铰接所述离合机构74，并与所述顶推板714一起，限制所述顶推轴73只能向气隙增大的方向自由滑动。其进一步结构如下：环状凸缘732上径向设有第一铰接孔733，轴向设有与第一铰接孔733连通的锁紧螺纹孔734，通过锁紧螺钉(图中未示出)将插入第一铰接孔733内的第一铰接轴7411(见图7)锁紧。
60.如图5所示，当磁力耦合器为单盘结构时(见图13，单盘结构是指磁力耦合器只带有一个转子盘2和一个永磁盘4，)，所述环状凸缘732位于所述顶推板714远离永磁盘4的一端(图5中的a段)，如图6所示，当磁力耦合器为双盘结构时(见图14，双盘结构是指磁力耦合器带有两个转子盘2和两个永磁盘4)，所述环状凸缘732位于所述顶推板714靠近永磁盘4的一端(图6中的b段)。环状凸缘732的设置，使解锁状态下，顶推轴73不仅能够在永磁盘4的推动下向气隙增大的方向滑动，也能够在顶推板714的推动下向气隙增大的方向滑动。
61.单盘结构下，顶推板714设置在图5中第二环状凸缘732的左侧(即图5中的a段)，在顶推板714的限制下，顶推轴73不能向气隙减小的方向移动(即不能向图13中的左侧移动)，避免磁场不稳或驱动电机端或负载端轴承失效时永磁盘4和转子盘2之间出现擦盘现象，当设备运行出现故障时，永磁盘4向图13中的右侧移动，推动顶推轴73向气隙增大的方向自由滑动(如图11所示)，进行限扭保护。双盘结构下，顶推板714设置在第二环状凸缘732的右侧(即图6中的b段)，在顶推板714的限制下，顶推轴73不能向气隙减小的方向移动(即不能向
图14中的右侧移动)，避免磁场不稳或驱动电机端或负载端轴承失效时永磁盘4和转子盘2之间出现擦盘现象，当设备运行出现故障时，两个永磁盘4互相靠近，带动顶推轴73向图14中的左侧自由滑动，进行限扭保护。
62.实施例3
63.结合附图1至14，本实施例提供了一种磁力耦合器气隙调整装置，在实施例1或2的基础上，对离合机构74的结构进一步优化，能够实现快速锁定和解锁，提高工作效率，具体技术方案如下，
64.如图4所示，所述顶推板714上端面设有一端开口的圆弧形滑槽7145，如图7所示，所述离合机构74上设有可旋转嵌入或脱离所述圆弧形滑槽7145的圆弧形滑块7412以及驱动所述圆弧形滑块7412旋转的离合拉杆742。其进一步结构如下，顶推板714包括竖直设置的顶推板本体7141，顶推板本体7141中心处设有供顶推轴73滑动穿过的通孔7142，两侧设有与连杆713铰接的第一铰接耳7143，上端面设有向上凸起的平面锁紧部7144，锁紧部7144上设有一端开口的圆弧形滑槽7145。
65.如图7所示，所述离合机构74包括条状的离合本体741，所述离合本体741与所述环状凸缘732的侧壁铰接，一端设有与第一铰接轴7411同心的所述圆弧形滑块7412，另一端铰接所述离合拉杆742。其进一步结构如下，离合本体741中心处设有第二铰接孔7415，第二铰接孔7415的一侧设有与圆弧形滑槽7145相应的圆弧形滑块7412，另一侧设有第三铰接孔7416，圆弧形滑块7412与第二铰接孔7415同心，第一铰接轴7411枢轴连接环状凸缘732上的第一铰接孔733和离合本体741上的第二铰接孔7415，离合拉杆742一端设有第二铰接耳7422，第二铰接轴(图中未示出)枢轴连接第二铰接耳7422和第三铰接孔7416。
66.如图4和图7所示，所述圆弧形滑块7412的周向长度小于所述圆弧形滑槽7145的周向长度，所述圆弧形滑块7412一端紧贴所述离合本体741的第一侧壁7413，另一端与所述离合本体741的第二侧壁7414间隔一定距离，锁定状态下，如图9所示，所述第一侧壁7413靠近所述圆弧形滑槽7145的开口端7146，所述第二侧壁7414靠近所述圆弧形滑槽7145的封口端7147。上述结构可以实现快速锁定和解锁，如图8和图10所示，解锁后，离合机构74与顶推板714不会完全分离，便于重新锁定。
67.本实施例的工作过程如下：以单盘结构的磁力耦合器为例，如图9所示，初始状态下，离合机构74处于锁定状态，伺服电机72驱动双向丝杆711旋转，丝杆螺母712相对滑动，推动顶推板714以及与其锁定的顶推轴73轴向移动，进行气隙调整，当气隙调整至目标值后，伺服电机72停止旋转，顶推板714和顶推轴73随之停止移动，启动磁力耦合器，如图10所示，当磁场稳定，进入正常工作状态后，拉动离合拉杆742，离合本体741发生旋转，与顶推板714解锁，进入限扭保护状态，如图11所示，当设备故障，即时启动限扭脱开保护，顶推轴73向气隙增大的方向自由滑动，保护驱动电机。
68.当需要一键空载使驱动电机空转时，以单盘结构的磁力耦合器为例，正常工作状态下，如图10所示，离合机构74处于解锁状态，需要使驱动电机空转时，伺服电机72启动，控制顶推板714向图10的右侧移动，顶推板714通过环状凸缘732推动顶推轴73向右移动，同时离合本体741在顶推板714的推动下旋转，圆弧形滑块7412自动滑入圆弧形滑槽7145内，自动进入图12所示的锁定状态。当顶推轴73移动到设定位置后，转子盘2和永磁盘4之间的气隙增至最大，此时驱动电机进入空转状态，负载侧停止运转，节省能耗。当负载侧需要重新
运转时，由于离合机构74已经自动进入锁定状态，因此只需通过伺服电机72驱动顶推轴73复位即可，当运行稳定后，拉动离合拉杆742，使离合机构74旋转解锁，重新进入限扭保护状态。
69.实施例4
70.结合附图1至14，本实施例提供了一种磁力耦合器气隙调整装置，在实施例1、2或3的基础上，对壳体75进行了结构优化，使壳体75既具有保护壳功能，又具有加强支撑架6的功能。具体技术方案如下：
71.如图2和图3所示，所述壳体75包括顶板751、背板752以及相互平行的第一侧板753、第二侧板754和第二加强板755，所述第一侧板753、第二侧板754和第二加强板755一端固定于背板752上，另一端固定于支撑架6的一侧(见图13或图14)。第一侧板753、第二侧板754和加强板755的自由端均与支撑架6连接固定，对支撑架6起到增强作用，提高了支撑架6的强度和承载能力。
72.如图3所示，所述背板752上设有水平滑槽7521，两个所述丝杆螺母712可滑动设于所述水平滑槽7521内，所述双向丝杆711一端旋转穿过所述第一侧板753后连接手柄，另一端旋转穿过所述第二侧板754连接伺服电机72。背板752上设置水平滑槽7521，可以对两个丝杆螺母712起到支撑和导向作用，提高双向丝杆711的使用稳定性，双向丝杆711的两端分别可旋转穿过第一侧板753和第二侧板754，一端通过伺服电机72自动进行气隙调节，另一端连接手柄作为手动备用模式，当伺服电机72出现故障时，可以手动进行气隙调节。
73.所述双向丝杆711的一端通过第一轴承7531与所述第一侧板753可旋转连接，另一端通过第二轴承7541与所述第二侧板754可旋转连接，所述第一侧板753或第二侧板754上水平设有长通孔756，所述离合拉杆742穿过所述长通孔756，并可沿所述长通孔756水平滑动，如图7所示，所述离合拉杆742上设有限制其向壳体75外拉伸长度的限位台阶7421。上述技术方案中，离合拉杆742在长通孔756内滑动，自由端延伸至壳体75外，操作方便，无需打开壳体75，即可对离合机构74进行锁定或解锁操作，设置限位台阶7421有利于提高解锁效率和解锁幅度，当离合拉杆742拉至极限状态时，圆弧形滑块7412刚好从圆弧形滑槽7145内解锁，当需要重新锁定时，只需通过伺服电机72控制顶推板714向离合机构74移动，即可使圆弧形滑块7412自动旋转复位完成锁定。
74.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围。