一种轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耦合调速技术领域，具体涉及一种轴向啮合面积调整式永磁耦合调速
目.0
【背景技术】
[0002]我国是能耗大国，且能源储备不足，能源利用率较低，节能降耗已成为全社会关注的重点。风机、水栗负载是量大面广的常用设备，其耗能在交流电机总能耗中占很大的比例。电动机系统的用电量约占全国用电量的60%，其中风机用电占全国总用电量的10.4%，栗类电机占20.9%，压缩机占9.4%，空调制冷机占6%，风机、栗类用电量非常巨大，然而由于风机、水栗等的驱动设备陈旧落后，运行效率比国外先进水平低10%?20%，每年浪费电能极其严重，有很大的节电潜力。
[0003]调速被国际上公认为电机最佳的节能方式，如果对风机、栗类负载采用调速控制，其节电可达20%?70%，不但节电效果显著，而且对于满足生产工艺的要求，保证产品的质量，起到了非常重要的作用，经济效益十分显著。在此最大的突破便是液力耦合器和变频器的产生及应用，其大大提高了生产率及能源的优化利用，使节能环保这一理念在工程机械的应用当中得到了充分体现。
[0004]液力耦合器作为一种常见的调速设备，工作时利用液体介质传递电机输入的转速，它的主动输入轴端与电机驱动轴相联，从动输出轴端与负载轴端联接，通过调节液体介质的压力，来改变输出轴的转速。在理想状态下，当压力趋于无穷大时，输出转速与输入转速相等，相当于刚性联轴器;当压力减小时，输出转速相应降低，连续改变介质压力，输出转速可以得到低于输入转速的无极调速，其调速范围宽，且结构简单，故障率低，对精度要求低，具有一定的节能效果。然而，在液力耦合器产品逐渐成熟并被大量应用后，其劣势也逐渐显现，如能量转换效率低，液压油要定期更换，调速精度低等。之后随着微处理技术的快速发展及变压变频调速的发展，在20世纪80年代中后期，发达国家的变频技术开始逐渐实用化，变频器这个新产品逐渐被熟知并广泛应用。
[0005]变频器是通过改变电机工作电源频率方式，控制交流电动机，从而改变电机输出的电力控制设备，它基于变频技术和微电子技术，工作时通过变频器改变电源的频率，达到改变电源电压的目的，从而提供给电机实际所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，其性能上要优于液力耦合器。但是，随着变频器在设备中大范围的应用，它的不足及劣势也逐渐凸显出来，变频器的干扰即是其最大的劣势。变频器干扰主要有:一是变频器中普遍使用了晶闸管或整流二极管等非线性整流器件，其产生的谐波对电网将产生传导干扰，弓丨起电网电压畸变(电压畸变率用THDV表示，变频器产生谐波引起的THDV在10?40%左右)，影响电网的供电质量;二是变频器的输出部分一般采用的是IGBT等开关器件，在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰，影响周边电器的正常工作。另外，在电机与负载的刚性连接中，由于对准性不好而造成机器稳定性及安全性问题，无不要求人们提出更优的方案来弥补现有变频器的缺点。
[0006]永磁调速器是透过气隙传递转矩的传动设备，电动机与负载之间无需机械连接，电动机旋转时带动导磁盘在装有强力稀土磁铁的永磁盘所产生的强磁场中切割磁力线，从而在导磁盘中产生涡电流，该涡电流在导磁盘上产生反感应磁场，从而实现了电动机与负载之间的转矩传输，获得可调节、可控制、可重复的负载转速，实现负载转速的调节。但是现有的永磁调速器基本上都是气隙调整式永磁调速器，也就是通过调整导磁转子和永磁转子之间的气隙间距来实现转速的调整，如附图1所示，这种气隙间距的调整机构较为复杂，而且基于气隙间距调整进行的转速调整精度较低。因此有必要对现有永磁调速器的调速方式及其性能进行改进，这在调速驱动技术领域意义重大。
【发明内容】
[0007]本发明针对目前各类调速装置的能量转换效率不高、系统可靠性不足、技术要求高、对环境要求严格等缺点，首创的提出一种轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置，通过独创的轴向调节机构调节永磁转子组件和导磁转子组件在轴线水平方向上的相对位置来改变相互作用的啮合面积，进而改变导磁转子组件和永磁转子组件之间传递的扭矩大小，实现对负载转速的变换，达到调速节能目的。本发明所提供的永磁耦合调速装置在不改变电机运行转速的情况下，可在电机的输出端根据负载的变化进行无极平滑的速度调整，不但高效节能、绿色环保，而且调速过程不会造成电流谐波和电磁干扰等污染，并且负载与电机之间无接触连接，在过载的情况下可保护电机不受损伤，能够广泛应用于发电、冶金、石化、采矿、造纸、供水、水务、水泥、灌溉等行业的离心式负载，具有广阔的市场应用前景。
[0008]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
一种轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置，包括:导磁转子组件100、永磁转子组件200、轴承座组件300、传动螺杆组件400、齿轮箱组件500和调速输出轴，所述导磁转子组件100的一端连接动力输入机构，所述导磁转子组件100的另一端形成为内筒结构，所述永磁转子组件200能够伸入所述导磁转子组件100的内筒结构中，且所述永磁转子组件200的外侧壁面与所述导磁转子组件100的内筒壁面之间具有固定的径向气隙，所述永磁转子组件200安装于所述轴承座组件300上，且所述永磁转子组件200能够相对于所述轴承座组件300进行周向转动，并能够与所述轴承座组件300进行同步轴向移动，所述传动螺杆组件400的一端固定连接于所述轴承座组件300，另一端螺纹连接于所述齿轮箱组件500，所述齿轮箱组件500能够驱动所述传动螺杆组件400进行轴向移动，所述调速输出轴的前部通过花键连接于所述永磁转子组件200，所述调速输出轴的后部通过轴承安装于所述齿轮箱组件500上。
[0009]进一步的根据本发明所述的轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置，其中所述齿轮箱组件500包括齿轮箱壳体13、轮固定盘22、行星齿轮25、太阳轮26、调节端圆锥齿轮14、调节端输入轴15、主动齿轮10和从动圆锥齿轮12，所述轮固定盘22安装于所述齿轮箱壳体13的前端开口，所述行星齿轮25、太阳轮26和主动齿轮10通过轴承安装于所述轮固定盘22上，且所述行星齿轮25啮合于所述太阳轮26上，所述主动齿轮10啮合于所述太阳轮26上，所述从动圆锥齿轮12连接于所述主动齿轮10上，所述调节端圆锥齿轮14连接于所述调节端输入轴15上，所述从动圆锥齿轮12啮合于所述调节端圆锥齿轮14，所述调速输出轴的后部通过轴承安装于所述太阳轮26和所述齿轮箱壳体13上，所述传动螺杆组件400的另一端螺纹连接于所述行星齿轮25。
[0010]进一步的根据本发明所述的轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置，其中所述行星齿轮25包括有三个，并沿周向均匀分布于所述太阳轮26的外周，每个行星齿轮25的中央开设有螺纹孔，所述主动齿轮10设置于其中两个行星齿轮之间，所述从动圆锥齿轮12通过平键固定连接于所述主动齿轮10，所述调节端圆锥齿轮14通过平键固定连接于所述调节端输入轴15，所述传动螺杆组件400包括有三根传动螺杆27，每根传动螺杆27的外壁均形成有外螺纹，且每根传动螺杆27的一端均固定连接于所述轴承座组件300，每根传动螺杆27的另一端螺纹连接于对应的一个行星齿轮26的螺纹孔内。
[0011]进一步的根据本发明所述的轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置，其中所述调节端输入轴15包括手动端输入轴38和自动端输入轴41，所述调节端圆锥齿轮14包括手动端圆锥齿轮39和自动端圆锥齿轮40，所述手动端圆锥齿轮39通过平键固定连接于所述手动端输入轴38上，所述手动端圆锥齿轮39啮合于所述从动圆锥齿轮12的一侧，所述手动端输入轴38通过轴承安装在所述齿轮箱壳体13上，所述自动端圆锥齿轮40通过平键固定连接于所述自动端输入轴41上，所述自动端圆锥齿轮40啮合于所述从动圆锥齿轮12的另一侧，所述自动端输入轴41通过轴承安装在所述齿轮箱壳体13上。
[0012]进一步的根据本发明所述的轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置，其中所述齿轮箱组件500还包括有手轮33、手轮轴34、手轮支座35、步进电机46、步进电机支座45和轴套式联轴器44，所述手轮33安装在所述手轮轴34上，所述手轮轴34通过间隙配合安装于所述手轮支座35上，所述手轮支座35固定于所述齿轮箱壳体13上，所述手轮轴34与所述手动端输入轴38之间通过凸牙凹牙卡嵌结合方式进行扭矩传递，所述步进电机46安装于所述步进电机支座45上，所述步进电机支座45固定于所述齿轮箱壳体13上，所述步进电机46的输出转轴通过所述轴套式联轴器44连接于所述自动端输入轴41。
[0013]进一步的根据本发明所述的轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置，其中所述自动端输入轴41与步进电机支座45之间设置有第一唇形密封圈，所述手动端输入轴38与手轮支座35之间设置有第二唇形密封圈。
[0014]进一步的根据本发明所述的轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置，其中所述太阳轮26的中央开设有安装孔，所述齿轮箱壳体13的后壁面上与所述安装孔正对的形成有安装密封腔室，所述调速输出轴的后部通过轴承安装于所述太阳轮26的安装孔和所述齿轮箱壳体13的安装密封腔室上，所述安装密封腔室内设置有机械油封18，所述调速输出轴的后端伸出于所述齿轮箱壳体13的后壁之外。
[0015]进一步的根据本发明所述的轴向啮合面积调整式永磁耦合调速装置，其中还包括有外壳