一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及机械工程中的传动技术领域，具体是一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器。其由主动盘总成、从动盘总成和调速装置总成组成，其特征在于：(1)通过圆柱销与主动轴上的直槽内壁及调速套筒上的斜槽内壁的接触配合，实现调速套筒相对于主动轴的相对转动，并将调速套筒与凹槽圆盘通过螺钉连接；(2)将永磁体粘接在永磁体载体上并插入圆框的矩形通孔中，通过凹槽圆盘、圆框、永磁体载体与永磁体组成的沟槽凸轮滑块机构实现永磁体的径向移动；(3)通过拨动拨块带动拨块销在主动轴与调速套筒的槽内滑动，以转动调速套筒，从而实现永磁体的径向移动，进而改变永磁体与两侧导体环的耦合面积或气隙间距，改变气隙磁密，最终达到调速的目的。
【专利说明】
一种磁体径向移动式可调速磁力絹合器
技术领域
[0001]本发明涉及机械工程中的传动技术领域，是一种非接触式连接的磁感应耦合器， 具体是一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器。它可应用于大振动的电机和负载之间，作为动力传递和调速的传动系统。【背景技术】
[0002]在机械工程领域，联轴器是机械传动系统中重要的组成部分，被称为机械传动中的三大器之一，其使用量大面广，涉及机械行业的各个领域，广泛用于矿山、冶金、航空、兵器、水电、化工、轻纺以及交通运输部门，由于磁力耦合器是一种非接触式的连接，可以有效地解决机械式耦合器因在安装时轴向偏移产生恢复力和力矩的问题，以及径向和角向偏移产生振动等问题。因而，在一些大扭矩振动领域，磁力耦合器已逐步取代机械式联轴器来传递扭矩和动力。但是，普通的磁力耦合器并不能解决负载启动时，电机发热乃至失效问题。 如何实现电机低负荷启动、满负荷运行即软启动，是目前电机拖动技术的一个重要研究课题。
[0003]同时，当前节能减排已成为全社会关注的焦点之一，目前我国电机装机总容量已达4亿多kW，年耗电量达12000亿kWh，占全国总用电量的60%，占工业用电量的80%，其中风机、水栗、压缩机的装机总容量已超过2亿kW，年耗电量达8000亿kWh，占全国总用电量的 40%左右，因此电机上的节能要求极大，也是节能效果最能体现的地方。目前比较高效的有变频调速，然而变频器对环境的要求较为严格，其使用的环境要求粉尘、温度和湿度必须符合变频器运行条件，环境温度要求在0-40°C范围内，最好能够控制在25°C左右，湿度不超过 95%，且无凝结或水雾，所在配电室尽量不用湿布拖地，以使室内能够保持长期干燥的状态，另外变频设备易产生谐波，大功率变频器对电网的谐波污染非常大，因此高效、可靠、应用范围广的调速装置仍是当今重要的研究课题。
[0004]江苏大学在专利200910263064.X中公开了一种可调速式磁感应联轴器，通过转动操作手柄，将手柄的转动转变为套筒的轴向运动，套筒连同驱动盘基体轴向运动，驱动盘基体间通过转动连杆保持对称运动，从而调节驱动盘基体上的永磁体与从动盘基体上导体环间的气隙间距完成调速，而本发明在采用盘式机构时，是通过调节永磁体与导体环之间的耦合面积来完成调速，另外与上述专利中采用两排永磁体不同，该机构采用一排永磁体两侧导体环的机构，充分利用了永磁体两侧的磁场，加大了永磁体的利用率，同时由于永磁体与从动盘之间的巨大吸引力，在盘式机构中通过调节永磁体与导体环之间的耦合面积来完成调速相对更加容易可靠。
[0005]在专利201010228656.0中公开了一种远程自动控制可调速式盘式磁力联轴器，通过在驱动轴上安装微型电机，通过涡轮蜗杆机构控制双头螺纹丝杠的旋转从而控制驱动盘基体的轴向移动，进而调节驱动盘基体上的永磁体与从动盘基体上导体环间的气隙间距完成调速，而本发明中也采用了智能调速器，与上述专利不同，该发明中使用了转速传感器、 温度传感器和限位传感器，可以根据耦合器运行过程中的实际情况，自动智能的改变转速，实现了更加智能的控制。
[0006]在专利201210103051.8中公开了一种径向气隙可调的调速异步磁力联轴器，通过扳手转动四个小锥齿轮中的任意一个，使大锥齿轮连同螺纹平面同步转动，从而带动活动卡体带动永磁体径向移动，改变永磁体及导体间的气隙间距以实现调速，但该发明无法在磁力耦合器运转的同时，根据工作需要进行调速，并且仅限于应用在筒式机构中，而在本发明中，可以根据负载的实时变化完成调速的目的，并且其调速机构可广泛应用于盘式、筒式及从动盘为锥形的机构中，另外可以通过加入传感器及微处理器实现更加智能实时的控制。
【发明内容】
[0007]一种磁体径向位移式可调速磁力耦合器，由主动盘总成、从动盘总成和调速装置总成组成。从动盘总成包括从动轴、从动轴套筒、从动盘基体、散热片、导体环和双头螺栓， 从动轴右端与从动轴套筒通过键连接，从动盘套筒右侧通过螺钉连接有从动盘基体，导体环采用深槽式嵌入的方式粘接在从动盘基体中，从动盘基体之间通过双头螺栓固定连接， 散热片安装在从动盘基体的外侧。
[0008]主动盘总成包括主动轴、主动轴套筒、挡板、圆框、永磁体载体和永磁体，主动轴左端与主动轴套筒通过键连接，主动轴套筒右侧通过螺钉连接有圆框，上端载体框内粘接有永磁体的永磁体载体插入到圆框的矩形通孔中与主动轴同步转动，需要说明的是永磁体载体的下端为各处截面相等的长方体，长方体的截面大小与圆框上的矩形通孔大小相同，另夕卜，在永磁体载体上粘接的永磁体可以采用一体式的永磁体，也可以使用两块阶梯形的永磁体分别从永磁体载体的载体框两侧粘接在一起，从而增大磁体排布的极弧系数。
[0009]调速装置总成包括圆柱销、凹槽圆盘、调速套筒、拨块、拨块销和定位套筒，凹槽圆盘套在主动轴左侧并且凹槽圆盘左侧面上加工有弧形槽，将圆柱销一端插入永磁体载体的下端通孔中，并使圆柱销另一端与凹槽圆盘的弧形槽内壁接触配合，与圆框共同构成沟槽凸轮滑块机构，在凹槽圆盘的右侧通过螺钉连接有调速套筒，调速套筒空套在主动轴上，调速套筒与主动轴上分别加工有数量相同的斜槽和直槽，拨块空套在调速套筒上，在拨块的圆形通孔中插入与斜槽数量相同的拨块销，且每一个拨块销与调速套筒和主动轴上的其中一条斜槽和一条直槽的内壁同时接触配合，拨块可以连同拨块销在调速套筒上轴向滑动， 同时定位套筒右端抵住凹槽圆盘以保持其轴向固定。
[0010]需要说明的是，调速套筒上斜槽的旋转角度与凹槽圆盘上的弧形槽的周向角度需要保持相等，可以在耦合器运行环境允许的条件下，适当增大调速套筒的轴向长度，从而增大拨块的轴向行程以实现增大调速精度的目的。另外，可以通过在拨块上加装智能控制装置，并在耦合器上的相应位置安装传感器，设定额定的工作转速与耦合器的温度上限，使耦合器在该条件下运转，从而实现耦合器的智能控制。
[0011]工作原理:通过拨动拨块，使拨块产生轴向滑移，而拨块中插入拨块销，拨块销在主动轴的直槽内左右滑移，同时拨块销又与调速套筒上的斜槽内壁接触配合，使得调速套筒连同凹槽圆盘相对于主动轴产生相对转动，主动轴又与圆框通过主动轴套筒固定连接， 因此凹槽圆盘相对于圆框也会产生相对转动，而凹槽圆盘左侧面上加工出的弧形槽内壁与圆柱销接触配合，圆柱销又与永磁体载体连接，这样圆框、永磁体载体连同永磁体和凹槽圆盘就构成沟槽凸轮滑块机构，通过凹槽圆盘相对于圆框的转动，而凹槽圆盘的弧形槽表面又通过圆柱销的接触配合与永磁体载体连接，从而永磁体载体在圆框的矩形通孔内径向滑移，最终实现了通过拨块的轴向滑移控制永磁体的径向移动，从而改变永磁体与导体环的耦合面积或气隙间距，以改变气隙中的气隙磁密，达到调速的目的。[〇〇12]本发明的优点
[0013]在本发明中，主动盘与从动盘非接触，两盘通过气隙磁场相互作用实现了转矩的传递，避免了机械式联轴器传动时产生恢复力和转矩以及振动等问题，降低了传动部件的损耗;实现了负载与电机分离，通过调节永磁体与导体环的耦合面积或气隙间距改变气隙磁密，不仅可以实现电机的软启动，有效解决电机负载启动的发热乃至失效问题，而且，通过调节拨块的位置，可以实现不同负载下的高效传动。
[0014]本调速机构应用于盘式机构时，采用两侧导体环中间一排永磁体的结构，有效的利用了永磁体的两侧磁场，大大提高了永磁体的利用率;与之前专利不同，本调速机构应用于盘式机构时，通过调节永磁体和导体环的耦合面积完成调速，并且该调速机构可广泛应用于盘式、多盘式、筒式和楔形式结构的磁力耦合器，另外从动盘采用深槽式嵌入导体环结构，利用深槽集肤效应，大大提高了磁力耦合器传递转矩的能力。
[0015]当磁力耦合器应用盘式结构时，导体环中由于电磁感应作用产生的磁场及从动盘的材料(如辄铁)与永磁体的相互作用，导致主从动盘之间具有巨大的引力，通过调整它们之间的轴向间距即气隙大小便尤为困难，而本发明中通过径向位移改变它们的耦合面积便相对容易很多，从而使该机构更加可靠实用。【附图说明】
[0016]以下结合附图及实施例对发明作进一步说明
[0017]图1为实施例1的盘式磁体径向移动式可调速磁力耦合器装置总成示意图。
[0018]图2为实施例1的工作原理及结构剖切示意图。
[0019]图3为实施例1在调速时的工作原理及结构剖切示意图。
[0020]图4为实施例1的总体三维结构的1/4剖面图。
[0021]图5为实施例1的主动盘总成三维爆炸图。[〇〇22]图6为实施例1的从动盘总成三维爆炸图。[〇〇23]图7为实施例1的调速装置总成三维爆炸图。[〇〇24]图8为实施例1的永磁体的三维结构示意图。[〇〇25]图9为实施例1的阶梯形永磁体的三维结构示意图。
[0026]图10为实施例1的凹槽圆盘三维结构示意图。
[0027]图11为实施例2的安装有智能控制器的盘式磁体径向移动式可调速磁力耦合器结构剖切示意图。[〇〇28]图12为实施例2的智能控制器结构构成及工作原理框图。
[0029]图13为实施例2的智能控制器的程序流程图。
[0030]图14为实施例3的楔形磁体径向移动式可调速磁力耦合器结构剖切示意图。
[0031]图15为实施例3在调速时的楔形磁体径向移动式可调速磁力耦合器结构剖切示意图。
[0032]图16为实施例3的永磁体的三维结构示意图。
[0033]图17为实施例4的多盘式磁体径向移动式可调速磁力耦合器结构剖切示意图。
[0034]图18为实施例5的筒式磁体径向移动式可调速磁力耦合器结构剖切示意图。
[0035]图19为实施例5在调速时的筒式磁体径向移动式可调速磁力耦合器结构剖切示意图。[〇〇36]图20为实施例5的永磁体的三维结构示意图。【具体实施方式】 [〇〇37] 实施例1
[0038]如图1所示，它是由主动盘总成1、从动盘总成II和调速装置总成III构成，如图2、 图4和图5所示，主动盘总成包括主动轴16、主动轴套筒5、挡板2、圆框13、永磁体载体9和永磁体10,在所述主动轴16左端通过键连接有主动轴套筒5,并在主动轴16左侧端面通过螺钉连接有挡板2以保持主动轴套筒5的轴向固定;在所述主动轴套筒5右侧通过螺钉连接有圆框13,并在圆框13上设有矩形通孔;在所述圆框13的矩形通孔中插入永磁体载体9,并在永磁体载体9的载体框上粘接有永磁体10，如图8所示，且永磁体10按N极、S极相间粘接在永磁体载体9的载体框上;如图2、图4和图6所示，从动轴总成包括从动轴3、从动轴套筒4、从动盘左基体6、从动盘右基体12、双头螺栓7、导体环8、导体环11、散热片1和散热片19,在所述从动轴3右端通过键连接有从动轴套筒4;在所述从动轴套筒4右侧通过螺钉连接有从动盘左基体6;所述从动盘左基体6与从动盘右基体12通过双头螺栓7固定连接，需要说明的是，从动盘基体粘接导体环一侧在导体环内径的位置没有辄铁包围；在所述从动盘左基体6和从动盘右基体12的外侧端面上分别安装有散热片1与散热片19以增加耦合器的散热能力；如图2、图4和图7所示，调速装置总成包括拨块21、拨块销20、调速套筒15、凹槽圆盘18、圆柱销 14和定位套筒17,所述调速套筒15上加工有斜槽，主动轴16上加工有直槽，且调速套筒15空套在主动轴16上;所述拨块21在调速套筒15上可以左右滑动，且在拨块21上设有通孔，在通孔上装有拨块销20;所述拨块销20与调速套筒15上的斜槽及主动轴16上的直槽同时保持接触配合;所述调速套筒15左侧通过螺钉连接有凹槽圆盘18,并在凹槽圆盘18的左侧端面上加工有与永磁体相等数量的弧形槽，如图10所示;在所述永磁体载体10的下端设有通孔，并将圆柱销14穿过永磁体载体10的通孔且与凹槽圆盘18的弧形槽内璧保持接触配合;所述定位套筒17空套在主动轴16,其右侧抵住凹槽圆盘18以保持凹槽圆盘轴向固定。[〇〇39]工作原理:当拨块21没有轴向移动时，主动轴16通过键带动主动轴套筒5转动，由于主动轴套筒5与圆框13通过螺钉连接，而永磁体10又粘接在永磁体载体9的载体框上作为整体插入圆框13的矩形通孔中，因此上述部件整体进行转动，这时永磁体10相对于从动盘左基体6与从动盘右基体12上的导体环8与导体环11产生相对运动，通过电磁感应，导体环8 与导体环11中产生感应电流，导体环8与导体环11上的感应电流产生的感应磁场分别与永磁体10的左右两侧磁场相互作用产生电磁转矩，带动从动盘左基体6和从动盘右基体12转动，需要说明的是，为了便于安装，可以将所述永磁体10加工成阶梯形永磁体分别粘接在永磁体载体9上载体框的左右两侧，如图9所示，同时可以增大磁体排布的极弧系数。
[0040]调速原理:磁力耦合器主从动轴之间的电磁转矩大小与其气隙磁密的大小相关。 在本实施例中，保持气隙间距不变，而改变永磁体与导体环的耦合面积，从而改变气隙磁密的大小，由于从动盘的材料中也会产生涡流电流，因此注意在从动盘基体粘接导体环一侧在导体环内径的位置没有辄铁包围。在永磁体和导体环的耦合面积最大时电磁转矩达到最高，当永磁体和导体环的正对位置改变，耦合面积逐渐减小时，主从动盘之间的电磁转矩也会逐渐下降。本实施例中，可以通过拨动拨块21，使它产生轴向位移，而拨块21中插入圆柱销20,圆柱销20在主动轴16的直槽内轴向滑移，由于圆柱销20又与调速套筒15上的斜槽内壁接触配合，调速套筒15连同凹槽圆盘18相对于主动轴16产生相对转动，如图2、3所示，当凹槽圆盘18相对于主动轴16产生相对转动时，由于主动轴16与圆框13通过主动轴套筒5固定连接，因此凹槽圆盘18相对于圆框13也会产生相对转动，而凹槽圆盘18上加工出的弧形槽内壁与圆柱销14接触配合，圆柱销14又与永磁体载体10连接，这样圆框13、永磁体载体9 连同永磁体10和凹槽圆盘18就构成了沟槽凸轮滑块机构，通过凹槽圆盘18的相对转动以实现永磁体载体的径向移动，从而改变永磁体与导体环的耦合面积，如图3所示，以改变气隙中的气隙磁密，达到调速的目的。[0041 ]特别指出，通过设计，保持调速套筒15上斜槽的旋转角度和凹槽圆盘18上弧形槽的圆周角度一致，并设计调速套筒15上斜槽的位置，可以使拨块21在调速套筒15的斜槽最左端时，永磁体与导体环的親合面积最小，拨块21在调速套筒15的斜槽最右端时，永磁体与导体环的耦合面积最大，传递电磁转矩最大，即机器满负荷运转，调速过程如图3所示，同时由于拨块21在调速套筒15的斜槽上移动时，传递转矩同步改变，因此可以实现无级变速，且可以通过增加调速套筒15上斜槽的轴向长度以改变拨块的轴向行程，从而提高拨块调速的精度。
[0042]具体调速操作过程:为了实现电机的软启动，在电机启动之前，将拨块21拨到调速套筒15的最左端，使永磁体与导体环的耦合面积最小，这时气隙磁密最小，耦合器的传递转矩也最小，因此电机转子上的负载最小。电机启动后，通过拨动拨块21，使其逐渐向右滑动， 逐步增大电机上的负载实现软启动，同时从动轴上的转矩将逐步增大，最终达到一定的转速要求。[〇〇43] 实施例2
[0044]如图11所示，基本上与实施例1相同，二者不同之处在于该实施例中在拨块上安装了直线伺服电机23,同时在主动轴和从动轴上分别安装转速传感器，在调速套筒斜槽的左端和右端的对应位置安装限位传感器，并在散热片上安装温度传感器，并额外加装智能控制器，从外部看，智能控制器由控制器外壳24、图文显示单元25、操作键盘单元28、传感器接线端22、输出接口 26和通讯接口 27等构成，如图12所示为智能控制器结构构成及工作原理框图，它由嵌入式微处理器单元、控制器电源及电路单元、操作键盘单元、图文显示器单元、 伺服驱动控制器及伺服电机单元、通用或非标数据通讯接口组件、主动轴转速传感器及其接口单元、从动轴转速传感器及其接口单元、温度传感器及其接口单元、左限位传感器及其接口单元与右限位传感器及其接口单元等构成，耦合器运行时，智能控制器电源通过电路连接嵌入式微处理器，转速、温度及限位传感器将测得数据传入嵌入式微处理器中，通过程序控制伺服电机做出相应动作控制拨块的轴向位置改变耦合器的传递转矩以达到智能调速的目的，同时可以通过操作键盘控制智能控制器，且智能控制器的运动参数等也会在图文显示器中显示。
[0045]本实例的工作原理:第一步，设计调速套筒上斜槽的方向以及直线伺服电机的参数，当调速套筒上的斜槽为右旋且直线伺服电机正转时拨块向右滑动，这时电机正转，则拨块向右滑动，永磁体和导体环的耦合面积增大，转矩传递效率提高，输出轴转速增大;反之， 伺服电机反转时，拨块向左滑动，永磁体和导体环的耦合面积减小，转矩传递效率降低，输出轴转速减小；同样当调速套筒上的斜槽为左旋且直线伺服电机反转时拨块向右滑动，这时通过电机通过拨块的左右滑动调节转速的效果与上述情况一致;而当调速套筒上的斜槽为右旋且直线伺服电机反转时拨块向右滑动或调速套筒上的斜槽为左旋且直线伺服电机反转时拨块向左滑动，在这两种情况下，拨块向右滑动，则输出轴转速下降;拨块向左滑动， 则输出轴转速增大。
[0046]第二步，仅以“调速套筒上的斜槽为右旋且直线伺服电机正转时拨块向右滑动”这种情况进行说明，如图13所示为智能控制器的程序流程图，首先在智能控制器上通过操作键盘输入工作转速即从动轴的转速Vo及散热片上的温度上限To,启动机器，耦合器运行，首先判断拨块是否在限位位置，若是，伺服电机停止转动并重新判断是否限位，若拨块不在限位位置，则判断散热片温度T是否达到温度上限To，若是，则电机反转，降低转矩传递效率， 减少热量产生，若否，则判断从动轴转速V是否等于设定转速Vo，若是，则电机停转，保持该速度运行，若否，则判断从动轴转速V是否大于设定转速Vo，若是，则电机反转，使输出转速降低，若否，则电机正转，使输出转速增加，通过以上反馈控制，最终达到设定转速，以实现全自动的智能控制。[〇〇47] 实施例3
[0048] 如图14所示，它是由主动盘总成、从动盘总成和调速装置总成构成，主动盘总成包括主动轴46、主动轴套筒36、挡板32、圆框43、永磁体载体37和永磁体42,在所述主动轴46左端通过键连接有主动轴套筒36,并在主动轴46左侧端面通过螺钉连接有挡板32以保持主动轴套筒36的轴向固定;在所述主动轴套筒36右侧通过螺钉连接有圆框43，并在圆框43上设有矩形通孔;在所述圆框43的矩形通孔中插入永磁体载体37,永磁体载体37上端的载体框为截去上半部的Y型结构，并在永磁体载体37上的Y型载体框上粘接有梯形永磁体42,如图 16所示，且永磁体42按N极、S极相间粘接在永磁体载体37的Y型载体框上;从动轴总成包括从动轴33、从动轴套筒34、从动盘左基体31、螺栓套筒40、从动盘右基体48、双头螺栓38、导体环39、导体环41、散热片30和散热片49,在所述从动轴33右端通过键连接有从动轴套筒 34;在所述从动轴套筒34右侧通过螺钉连接有从动盘左基体31;所述从动盘左基体31与从动盘右基体48通过双头螺栓38固定连接，并在双头螺栓上装有螺栓套筒以保持从动盘基体间的间距，且从动盘基体外侧设为维形结构；在所述从动盘左基体31和从动盘右基体48的外侧端面上分别安装有散热片30与散热片49以增加耦合器的散热能力；调速装置总成包括拨块51、拨块销50、调速套筒45、凹槽圆盘47、圆柱销44和定位套筒35,所述调速套筒45上加工有斜槽，主动轴46上加工有直槽，且调速套筒45空套在主动轴46上;所述拨块51在调速套筒45上可以左右滑动，且在拨块51上设有通孔，在通孔上装有拨块销50;所述拨块销50与调速套筒45上的斜槽及主动轴46上的直槽同时保持接触配合;所述调速套筒45左侧通过螺钉连接有凹槽圆盘47,并在凹槽圆盘47的左侧端面上加工有与永磁体相等数量的弧形槽;在所述永磁体载体37的下端设有通孔，并将圆柱销44穿过永磁体载体37的通孔且与凹槽圆盘 47的弧形槽内璧保持接触配合;所述定位套筒35空套在主动轴46，其右侧抵住凹槽圆盘47 以保持凹槽圆盘轴向固定。
[0049]本实施例的工作原理与实施例1基本相同，调速原理与实施例1不同之处在于该实施例中，在该实施例中，当调速时，永磁体的耦合面积及永磁体与导体环之间的气隙间距同时改变，从而改变气隙磁密的大小，在永磁体和导体环之间的親合面积最大，气隙最小时， 耦合器传递的电磁转矩达到最高，当永磁体和导体环之间的耦合面积减小，气隙减小时，主从动盘之间的电磁转矩也会逐渐下降。本实施例中，可以通过拨动拨块51，使它产生轴向位移，而拨块51中插入拨块销50，使拨块销50在主动轴46的直槽内轴向滑移，又由于拨块销50 与调速套筒45上斜槽内壁的接触配合，调速套筒45连同凹槽圆盘47相对于主动轴46产生相对转动。当凹槽圆盘47相对于主动轴46产生相对转动时，由于主动轴46与圆框43通过主动轴套筒36固定连接，因此凹槽圆盘47相对于圆框43也会产生相对转动，而凹槽圆盘47上加工出的弧形槽内壁与圆柱销44接触配合，圆柱销44又与永磁体载体37连接，这样圆框43、永磁体载体37连同永磁体42、凹槽圆盘47就构成了沟槽凸轮滑块机构，通过凹槽圆盘47的相对转动以实现永磁体载体37的径向移动，从而改变永磁体42与导体环39及导体环41之间的耦合面积与气隙间距，如图15所示，以改变气隙中的气隙磁密，达到调速的目的。需要说明的是，在该实施例中，永磁体可以替换为两个梯形的永磁体粘接而成，如实施例1，另外也可以在拨块上加装智能控制器装置，以实现全自动的智能控制，如实施例2。
[0050]实施例4
[0051]如图17所示，它是由主动盘总成、从动盘总成与调速装置总成构成，主动盘总成包括主动轴72、主动轴套筒58、挡板57、圆框60、圆框69、双头螺栓59、永磁体载体65和永磁体 66,在所述主动轴72左端通过键连接有主动轴套筒58,并在主动轴72左侧端面通过螺钉连接有挡板57以保持主动轴套筒58的轴向固定;在所述主动轴套筒58右侧通过双头螺栓59连接有圆框60与圆框69,并在圆框60与圆框69上分别设有矩形通孔;在所述圆框60与圆框69 的矩形通孔中插入永磁体载体65，并在永磁体载体65的载体框上粘接有永磁体66，且永磁体按N极、S极相间粘接在永磁体载体的载体框上；从动轴总成包括从动轴56、从动轴套筒 55、从动盘左基体54、从动盘中间基体63、从动盘右基体68、双头螺栓52、螺栓套筒78、螺栓套筒79、导体环61、导体环62、导体环64、导体环67、散热片53和散热片75，在所述从动轴56 右端通过键连接有从动轴套筒55;在所述从动轴套筒55右侧通过螺钉连接有从动盘左基体 54;所述从动盘左基体54、从动盘中间基体63、从动盘右基体68通过双头螺栓52固定连接， 并在相邻基体间的螺栓上套入螺栓套筒78与螺栓套筒79以保持从动盘基体等距安装;在所述从动盘左基体54和从动盘右基体68的外侧端面上分别安装有散热片53与散热片75以增加耦合器的散热能力;调速装置总成包括拨块77、拨块销76、调速套筒71、凹槽圆盘74、长圆柱销70和定位套筒73，所述调速套筒71上加工有斜槽，主动轴72上加工有直槽，且调速套筒 71空套在主动轴72上;所述拨块77在调速套筒71上可以左右滑动，且在拨块77上设有通孔， 在通孔上装有拨块销76;所述拨块销76与调速套筒71上的斜槽及主动轴72上的直槽同时保持接触配合;所述调速套筒71左侧通过螺钉连接有凹槽圆盘74,并在凹槽圆盘74的左侧端面上加工有与永磁体对数相等的弧形槽;在所述永磁体载体65的下端设有通孔，并将长圆柱销70穿过两个永磁体载体的通孔且与凹槽圆盘74的弧形槽内璧保持接触配合;所述对应的两个永磁体载体上的永磁体在轴向上呈N、S极性交错布设;所述定位套筒73空套在主动轴72上，且其右侧抵住凹槽圆盘74以保持凹槽圆盘轴向固定。[〇〇52]本实施例的工作原理及调速原理与实施例1基本相同，二者不同之处在于该实施例采用双永磁体三从动盘结构，使用双头螺栓59将圆框60与圆框69连接，并使用长圆柱销 70连接对应的两个永磁体载体以实现一对永磁体的同步控制。需要说明的是，在该实施例中，永磁体可以替换为两个梯形的永磁体粘接而成，如实施例1，另外也可以在拨块上加装智能控制器装置，以实现全自动的智能控制，如实施例2。
[0053] 实施例5[〇〇54] 如图18所示，它是由主动盘总成、从动盘总成与调速装置总成构成，主动盘总成包括主动轴91、主动轴套筒84、挡板81、圆框88、永磁体载体85和永磁体87,在所述主动轴91左端通过键连接有主动轴套筒84,并在主动轴91左侧端面通过螺钉连接有挡板81以保持主动轴套筒84的轴向固定;在所述主动轴套筒84右侧通过螺钉连接有圆框88，并在圆框88上设有矩形通孔;在所述圆框88的矩形通孔中插入永磁体载体85,永磁体载体85上端的载体框为截去上半部的Y型结构，并在永磁体载体85上的Y型载体框上粘接有永磁体87，如图20所示;从动轴总成包括从动轴82、从动轴套筒83、从动盘基体80、导体环86和散热片94，在所述从动轴82右端通过键连接有从动轴套筒83;在所述从动轴套筒83右侧通过螺钉连接有从动盘基体80;所述从动盘基体80内侧粘接有导体环86，外侧安装有散热片94;调速装置总成包括拨块96、拨块销95、调速套筒90、凹槽圆盘93、圆柱销89和定位套筒92，所述调速套筒90上加工有斜槽，主动轴91上加工有直槽，且调速套筒90空套在主动轴91上;所述拨块96在调速套筒90上可以左右滑动，且在拨块96上设有通孔，在通孔上装有拨块销95;所述拨块销95与调速套筒90上的斜槽及主动轴91上的直槽同时保持接触配合;所述调速套筒90左侧通过螺钉连接有凹槽圆盘93,并在凹槽圆盘93的左侧端面上加工有与永磁体相等数量的弧形槽； 在所述永磁体载体85的下端设有通孔，并将圆柱销89穿过永磁体载体85的通孔且与凹槽圆盘93的弧形槽内璧保持接触配合;所述定位套筒92空套在主动轴91上，其右侧抵住凹槽圆盘93以保持凹槽圆盘轴向固定。
[0055]本实施例的工作原理与实施例1基本相同，调速原理与实施例1不同之处在于该实施例中，永磁体的耦合面积不变，而改变永磁体与导体环之间的气隙间距，从而改变气隙磁密的大小，在永磁体和导体环之间的气隙最小时，耦合器传递的电磁转矩达到最高，当永磁体和导体环之间的气隙减小时，主从动盘之间的电磁转矩也会逐渐下降。本实施例中，可以通过拨动拨块96，使它产生轴向位移，而拨块96中插入拨块销95，使拨块销95在主动轴91的直槽内轴向滑移，又由于拨块销95与调速套筒90上斜槽内壁的接触配合，调速套筒90连同凹槽圆盘93相对于主动轴91产生相对转动。当凹槽圆盘93相对于主动轴91产生相对转动时，由于主动轴91与圆框88通过主动轴套筒84固定连接，因此凹槽圆盘93相对于圆框88也会产生相对转动，而凹槽圆盘93上加工出的弧形槽内壁与圆柱销89接触配合，圆柱销89又与永磁体载体85连接，这样圆框88、永磁体载体85连同永磁体87、凹槽圆盘93就构成了沟槽凸轮滑块机构，通过凹槽圆盘71的相对转动以实现永磁体载体85的径向移动，从而改变永磁体87与导体环86之间的气隙间距，如图19所示，以改变气隙中的气隙磁密，达到调速的目的。需要说明的是，在该实施例中，永磁体可以替换为两个梯形的永磁体粘接而成，如实施例1，另外也可以在拨块上加装智能控制器装置，以实现全自动的智能控制，如实施例2。
【主权项】
1.一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，由主动盘总成、从动盘总成和调速装置总 成组成，从动盘总成包括从动轴、导体环、从动轴套筒、从动盘基体、散热片和双头螺栓，从 动轴右端与从动轴套筒通过键连接，从动盘套筒右侧通过螺钉连接有从动盘基体，导体环 采用深槽式嵌入的方式粘接在从动盘基体中，从动盘基体之间通过双头螺栓固定连接，散 热片安装在从动盘基体的外侧，主动盘总成包括主动轴、主动轴套筒和永磁体，其特征在 于:主动盘总成还设有挡板、圆框和永磁体载体，主动轴左端与主动轴套筒通过键连接，主 动轴套筒右侧通过螺钉连接有圆框，上端载体框内粘接有永磁体的永磁体载体插入到圆框 的矩形通孔中与主动轴同步转动;调速装置总成包括圆柱销、凹槽圆盘、调速套筒、拨块、拨 块销和定位套筒，凹槽圆盘套在主动轴左侧并且凹槽圆盘左侧面上加工有弧形槽，将圆柱 销一端插入永磁体载体的下端通孔中，并使圆柱销另一端与凹槽圆盘的弧形槽内壁接触配 合，与圆框共同构成沟槽凸轮滑块机构，在凹槽圆盘的右侧通过螺钉连接有调速套筒，调速 套筒空套在主动轴上，调速套筒与主动轴上分别加工有数量相同的斜槽和直槽，拨块空套 在调速套筒上，在拨块的圆形通孔中插入与斜槽数量相同的拨块销，且每一个拨块销与调 速套筒和主动轴上的其中一条斜槽和一条直槽的内壁同时接触配合，调速套筒上斜槽的旋 转角度与凹槽圆盘上的弧形槽的圆周角度需要保持相等，拨块可以连同拨块销在调速套筒 上轴向滑动，同时定位套筒右端抵住凹槽圆盘以保持其轴向固定。2.如权利要求1所述的一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，其特征在于:所述永磁 体载体下端为各处截面相等的长方体，长方体的截面大小与圆框的上的矩形通孔大小相 同；在永磁体载体上粘接的永磁体可以采用一体式的永磁体，也可以使用两块阶梯形的永 磁体分别从永磁体载体的载体框两侧粘接在一起，从而增大磁体排布的极弧系数。3.如权利要求1所述的一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，其特征在于:在调速套 筒上斜槽的旋转角度保持不变时，在工作环境允许的条件下，使所述调速套筒上斜槽的轴 向长度尽可能增大，从而增大拨块的轴向行程以实现增大调速精度的目的。4.如权利要求1所述的一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，其特征在于:在所述的 拨块上加装直线伺服电机，同时在主动轴和从动轴上分别安装转速传感器，在调速套筒斜 槽的左端和右端的对应位置安装限位传感器，并在散热片上安装温度传感器，且各个传感 器连接到智能控制器。5.如权利要求1所述的一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，其特征在于:所述从动 盘基体为锥形盘体，锥形盘体内侧粘接有锥形的导体环，并且永磁体载体上端的载体框为Y 型结构，在Y型载体框上粘接有侧面为梯形的永磁体。6.如权利要求1所述的一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，其特征在于:当所述磁 力耦合器的从动盘基体包含从动盘左基体，从动盘中间基体和从动盘右基体时，所述磁力 耦合器的轴向对应的永磁体呈N、S极性交错布设;从动盘基体之间通过双头螺栓及螺栓套 筒保持从动盘基体等距安装;每个长圆柱销都穿过轴向对应的两个永磁体载体的下端通孔 实现同步运动。7.如权利要求1所述的一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，其特征在于:当所述磁 力耦合器应用筒式结构时，所述磁力耦合器的从动盘基体使用筒形结构，同时粘接有筒形 的导体环，并且永磁体载体上端的载体框为Y型结构，另外在Y型载体框上粘接有永磁体。8.如权利要求1所述的一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，其特征在于，调速过程为:通过拨动拨块，使拨块产生轴向滑移，而拨块中插入拨块销，拨块销在主动轴的直槽内 左右滑移，同时拨块销又与调速套筒上的斜槽内壁接触配合，使得调速套筒连同凹槽圆盘 相对于主动轴产生相对转动，主动轴又与圆框通过主动轴套筒固定连接，因此凹槽圆盘相 对于圆框也会产生相对转动，而凹槽圆盘左侧面上加工出的弧形槽内壁与圆柱销接触配 合，圆柱销又与永磁体载体连接，这样圆框、永磁体载体连同永磁体和凹槽圆盘就构成沟槽 凸轮滑块机构，通过凹槽圆盘相对于圆框的转动，而凹槽圆盘的弧形槽表面又通过圆柱销 的接触配合与永磁体载体连接，从而永磁体载体在圆框的矩形通孔内径向滑移，最终实现 了通过拨块的轴向滑移控制永磁体的径向移动，从而改变永磁体与导体环的耦合面积或气 隙间距，以改变气隙中的气隙磁密，达到调速的目的。9.如权利要求4所述的一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，其特征在于:当所述磁 力耦合器加装智能控制器时，通过各传感器反馈的数据实现磁力耦合器的自动智能调速； 首先判断拨块是否在限位位置，若是，直线伺服电机停止转动并重新判断是否限位，若拨块 不在限位位置，则判断散热片温度T是否达到温度上限To，若是，则电机反转，降低转矩传递 效率，减少热量产生，若否，则判断从动轴转速V是否等于设定转速V〇,若是，则电机停转，保 持该速度运行，若否，则判断从动轴转速V是否大于设定转速Vo，若是，则电机反转，使输出 转速降低，若否，则电机正转，使输出转速增加，通过以上反馈控制，最终达到设定转速。10.如权利要求9所述的一种磁体径向移动式可调速磁力耦合器，其特征在于:当调速 套筒上的斜槽为右旋且直线伺服电机正转时拨块向右滑动，这时直线伺服电机正转，则拨 块向右滑动，永磁体和导体环的耦合面积增大，转矩传递效率提高，输出轴转速增大;反之， 直线伺服电机反转时，拨块向左滑动，永磁体和导体环的耦合面积减小，转矩传递效率降 低，输出轴转速减小。
【文档编号】H02K49/10GK105958791SQ201610490520
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】杨超君, 柳康, 张威风, 吴盈志, 刘明
【申请人】江苏大学