一种永磁传动调速器的制作方法

本发明涉及传动调速技术领域，尤其涉及一种永磁传动调速器。

背景技术：

永磁传动技术是指在外力的作用下，利用传动部件中主、从动永磁场所产生的耦合力(包括吸引力和排斥力)来实现力或转矩(功率)无接触传递的一种新兴的传动技术。永磁传动调速技术属于永磁传动技术的一个分支，可以实现在线无级平滑调速。

目前现有的永磁调速技术的调速机构有多种，但是大多数调速机构由于结构复杂、传动链长，从而占用空间大、加工材料消耗多、加工难度大，且装配要求高、在运行过程中滑动阻力大，导致调速机构的可靠性低、成本较高。例如，传统的采用蜗轮蜗杆、电动执行器的调速机构中，虽然随时能保证永磁转子的自锁定位，但是其占用空间大、制作成本高，导致整个永磁调速结构的体积过大，造成使用受限。

在进一步的优化方案中，设计出了采用控制摆杆和液压缸替代其蜗轮蜗杆、电动执行器的调速机构，具体方案为：调速机构包括主动轴、从动轴、永磁盘、导体盘、气隙调节套、滑套以及壳体，主动轴的一端设有导体盘，从动轴的一端设有永磁盘，从动轴上设有气隙调节套，气隙调节套外侧通过轴承与滑套相连，主动轴与壳体前侧之间设有轴承组一，从动轴与壳体后侧之间设有轴承组二，整个壳体为封闭结构，中间设有隔板将装置分为磁力工作区和执行控制区，所述执行控制区内，滑套的外侧设有控制摆杆，控制摆杆的一端为固定铰接端，控制摆杆的另一端与液压缸的活塞端铰接，控制摆杆本体通过配合孔与滑套两侧的销轴铰接，所述配合孔为垂直从动轴轴向的长孔。这种方式一定程度上简化缩小了调速机构的体积，但是这种方式采用了较多铰接连接，相关零件的加工难度大，蜗轮蜗杆、控制摆杆、液压缸等零部件之间的位置精度要求高，容易出现相关零部件偏磨、卡死等故障，且使用了滚动轴承，载荷较大时极限转速较低，不能用于高转速、大功率工况。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种永磁传动调速器，以解决现有永磁调速机构占用空间大、相关零件加工难度大、安装要求高、容易出现偏磨、卡死故障且不能用于高转速、大功率工况的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁传动调速器，包括主动轴、从动轴、导体转子、永磁转子和流体传动调速组件，其中所述主动轴和所述从动轴同轴线设置，所述导体转子连接在所述主动轴上，所述永磁转子与所述从动轴能够轴向移动的连接，所述导体转子和所述永磁转子同轴线设置，所述流体传动调速组件包括与所述永磁转子远离所述导体转子一侧连接的往复轮、与所述往复轮凹凸配合并能够相对转动的往复环以及驱动所述往复环往复运动的流体传动缸，其中，所述流体传动缸的活塞杆与所述从动轴的轴线平行设置，所述流体传动缸的活塞杆与所述往复环连接固定；

所述流体传动缸通过活塞杆带动所述往复环运动，进而驱使与所述往复环配合的往复轮带动所述永磁转子沿从动轴轴向往复移动。

进一步地，所述往复轮中间设置有第一凹槽,所述往复环的中间设置有与所述第一凹槽相适配的第二凸起,所述第一凹槽与所述第二凸起形成凹凸配合的传动机构，且所述第二凸起的轴向尺寸小于所述第一凹槽的轴向尺寸；或

所述往复轮中间设置有第一凸起，所述往复环的中间设置有与所述第一凸起适配的第二凹槽，所述第一凸起与所述第二凹槽形成凹凸配合的传动结构，所述第一凸起的轴向尺寸小于所述第二凹槽的轴向尺寸。

进一步地，所述第一凹槽与所述第二凸起或所述第二凹槽与所述第一凸起之间的轴向总间隙为A，其中A的值为1～40mm。

进一步地，所述永磁传动调速器调速时，所述往复环与所述往复轮接触，所述流体传动缸通过所述往复环带动所述往复轮移动；所述永磁传动调速器完成调速过程进入稳定运行状态，所述流体传动缸带动所述往复环向远离往复环与往复轮的接触面的方向移动0.5～1/2A mm。

进一步地，所述往复轮与所述往复环的凹凸配合面形状为燕尾槽形、矩形、V形或U形。

进一步地，所述往复轮与所述永磁转子固定连接或所述往复轮与所述永磁转子能够相对转动的连接。

进一步地，所述流体传动缸为液压缸、气缸或气-液阻尼缸。

进一步地，所述流体传动缸为中空双筒形活塞式传动缸，所述中空双筒形活塞式传动缸包括中空双筒形缸体、与所述中空双筒形缸体适配的环形活塞、以及至少两根出杆方向相同的连接在所述环形活塞上的活塞杆。

进一步地，所述中空双筒形活塞式传动缸同轴线的套设在所述从动轴的外周，且所述中空双筒形活塞式传动缸的内周壁面与所述从动轴的外周壁面之间径向均匀间隔1～100mm。

进一步地，所述流体传动缸包括至少两个圆筒形活塞式传动缸，所述圆筒形活塞式传动缸的轴线与所述从动轴的轴线平行，所述圆筒形活塞式传动缸沿所述从动轴的周向均布。

进一步地，所述圆筒形活塞式传动缸的外周与所述从动轴的外周之间间距1～50mm设置。

进一步地，所述流体传动缸通过支撑组件支撑固定。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明的一种永磁传动调速器通过在永磁转子的远离所述导体转子的一侧连接了流体传动调速组件，并通过流体传动调速组件直接调节永磁转子与导体转子之间的耦合面积或气隙大小。其中，所述流体传动调速组件包括往复轮、往复环以及流体传动缸，所述流体传动缸为活塞式传动缸，所述流体传动缸的活塞杆与所述往复环直接连接，也即本发明的一种永磁传动调速器直接通过所述流体传动缸的活塞杆带动往复环运动，进而驱使与所述往复环配合的往复轮带动所述永磁转子沿从动轴轴向移动。

本发明永磁传动调速器的这种流体传动缸直接驱动往复环的方式，去除了现有技术中的滚动轴承，可以用于高转速、大功率的工况；操作控制方便，易于实现无级调速而且调速范围大；同时仅需要流体传动缸与电控部分结合，组成电液控制或气电控制或气液控制一体化系统，实现各种自动控制的优势互补；易于实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广应用；安全性好，可以实现过载保护功能；进一步，由于结构简单，往复环和往复轮采用凹凸配合并能相对转动的形式，避免了永磁转子转动过程中调速机构部件之间的相互卡死情况的发生。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明永磁传动调速器的结构示意图；

图2是本发明实施例1永磁传动调速器的结构示意图；

图3是本发明实施例2永磁传动调速器的结构示意图；

图4是本发明实施例3永磁传动调速器的结构示意图；

图5是本发明实施例4永磁传动调速器的结构示意图。

图中：1：主动轴；2：导体转子，2a：盘形导体转子，2b：筒形导体转子；3：从动轴；4：永磁转子，4a：盘形永磁转子，4b：筒形永磁转子；5：流体传动缸，5a：中空双筒形液压缸，5b：中空双筒形气缸，5c：中空双筒形气-液阻尼缸，5d：圆筒形液压缸；6：往复环；7：往复轮；8：螺钉；9：半联轴器；10：轴间滑动轴承；11：紧固板；12：缸体，12a：中空双筒形缸体，12b：圆筒形缸体；13：活塞，13a：环形液压缸活塞，13b：环形气缸活塞，13c：圆形液压缸活塞；14：活塞杆；15：缸盖，15a：中空双筒形缸盖，15b：圆筒形缸盖；16：隔板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

图中标号9表示的是与永磁传动调速器的从动轴3和主动轴1连接的半联轴器。

图中标号10表示的轴间滑动轴承设置在主动轴1与从动轴3之间，其作用是连接主动轴1与从动轴3，使主动轴1与从动轴3有一定程度的相互支撑，也可以不设置轴间滑动轴承10。

如图1所示，本发明提供的永磁传动调速器，包括主动轴1、导体转子2、从动轴3、永磁转子4和流体传动调速组件。

图1中示意性的显示了所述主动轴1和所述从动轴3同轴线设置，所述导体转子2连接在所述主动轴1上，所述永磁转子4与所述从动轴3能够轴向移动的连接，且所述导体转子2和所述永磁转子4同轴线设置，所述主动轴1带动所述导体转子2转动，进而通过电磁感应驱动永磁转子4带动从动轴3转动。

其中，所述永磁传动调速器可为筒形永磁传动调速器，或者盘形永磁传动调速器，或者组合形永磁传动调速器。

所述流体传动调速组件包括与所述永磁转子4远离所述导体转子2的一侧连接的往复轮7、与所述往复轮7凹凸配合且能够相对转动的往复环6以及驱动所述往复环6运动的流体传动缸5，其中所述流体传动缸5为活塞式传动缸，所述流体传动缸5的活塞杆14与所述从动轴3的轴线平行设置，并与所述往复环6连接固定。

其中，所述往复轮7与所述永磁转子可以采用如图1所示的螺钉8固定连接的方式，也可以采用销轴等能够相对转动的连接方式。应当理解，所述流体传动缸5为中空双筒形活塞式传动缸时，并非只有一根活塞杆14，具体而言指的是中空双筒形活塞式传动缸包括至少两根活塞杆14，且所有活塞杆14面向同一方向伸缩，就图1而言，也即活塞式传动缸的活塞杆14均向左出杆。

本发明永磁传动调速器通过所述流体传动缸5的活塞13经由活塞杆14直接带动往复环6运动，进而驱使与所述往复环6配合的往复轮7带动所述永磁转子4沿从动轴3轴向移动。整个流体传动调速组件结构简单，占用空间小、调节准确性高，同时由于结构简单，组装简便，进一步，去除了现有技术中的滚动轴承，可以用于高转速、大功率的工况，操作控制方便，易于实现无级调速而且调速范围大；同时仅需要流体传动缸与电控部分结合，组成电液控制或气电控制或气液控制一体化系统，实现各种自动控制的优势互补；易于实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广应用；安全性好，可以实现过载保护功能；进一步，由于结构简单，往复环和往复轮采用凹凸配合并能相对转动的形式，避免了背景技术中永磁转子转动过程中调速机构部件之间的相互卡死情况的发生。

如图1所示，所述往复轮7和往复环6凹凸配合的传动结构可以是，所述往复轮7中间设置有第一凹槽，所述往复环6的中间设置有与所述第一凹槽配合的第二凸起，或者所述往复轮7中间设置有第一凸起，所述往复环6的中间设置有与所述第一凸起配合的第二凹槽，且无论是哪种设置方式，所述凸起的轴向尺寸均小于所述凹槽的轴向尺寸。

所述往复环6与所述往复轮7之间的配合面为凹凸匹配的凹槽和凸起，凹槽与凸起之间预留有间隙，即凹槽的轴向尺寸比凸起的轴向尺寸大，也即在往复环6与往复轮7凹凸配合的凹槽和凸起之间留有一定空隙，这样可以通过调节间隙避免稳定运行过程中凹槽和凸起之间相互摩擦、磨损。设所述凹槽与所述凸起之间的总轴向间隙为A，其中A的值为1～40mm，所述永磁传动调速器调速时，所述往复环与所述往复轮接触，所述流体传动缸通过所述往复环带动所述往复轮移动；所述永磁传动调速器完成调速过程进入稳定运行状态，所述流体传动缸再带动所述往复环向与调速过程中所述往复环运动方向相反的方向移动0.5～1/2A mm，也即所述流体传动缸带动所述往复环向远离往复环与往复轮的接触面的方向移动0.5～1/2A mm，往往为了实际运行的更加稳定、可靠，所述凹槽与所述凸起之间的总轴向间隙A可以优选为5～25mm，稳定运行状态中往复环与往复轮凹凸配合结构的凸起与凹槽之间两侧的轴向间距均为1/2A mm。所述往复轮7与所述往复环6的凹凸配合面可选的形状为燕尾槽形、矩形、V形或U形以及其他能够适配的形状。

如图1所示，本发明提供的永磁传动调速器的所述流体传动缸5优选采用中空双筒形活塞式传动缸，所述中空双筒形活塞式传动缸也即是中空双筒形缸体配合内置的环形活塞形成的活塞缸，其环形活塞上连接有至少两根出杆方向相同的活塞杆14，同时优选的所述中空双筒形活塞式传动缸同轴线地套设在所述从动轴3的外周，也即中空双筒形活塞式传动缸的轴线与从动轴的轴线重合，且所述中空双筒形缸体的内周壁面与所述从动轴3的外周壁面之间径向均匀间隔1～100mm，优选的，所述活塞杆14沿所述中空双筒形缸体的周向均布。

容易理解，中空双筒形缸体的内周壁面与所述从动轴3的外周壁面之间留有适当的径向间隙，首先是避免了从动轴3在转动过程中与流体传动缸5产生摩擦，对设备造成损害；其次，优选径向间隙为1～100mm，这样可以保证流体传动缸5的中空双筒形缸体的径向尺寸不至于太大，降低中空双筒形缸体与环形活塞之间的密封难度，并节约流体传动缸5占用的空间。

同时由于所述中空双筒形缸体的内周壁面与所述从动轴3的外周壁面径向均匀间距1～100mm，所述流体传动缸5需要额外的支撑组件支撑固定。在实际应用中，当永磁传动调速器采用空气冷却时，所述流体传动缸5可以通过特设支架(图中未示出)固定，当永磁传动调速器采用液体冷却时，所述流体传动缸5可以被固定在液体冷却装置的壳体(图中未示出)内壁上，从而使所述流体传动缸5与所述从动轴3之间的相对位置恒定不变。

本发明提供的永磁传动调速器的所述流体传动缸5可为液压缸、气缸或气-液阻尼缸。其中，所述液压缸的工作介质为液压油，所述气缸的工作介质为压缩空气，所述气－液阻尼缸的工作介质为压缩空气和液压油。

本发明永磁传动调速器的所述流体传动缸5的作用是将流体压力能转化成机械能，输出到工作机构即本发明的永磁转子4上，实现永磁转子4的往复运动，该流体传动缸5是流体传动调速组件的执行元件。

其中，流体传动是以流体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动方式，是利用流体的压力能来传递能量的，流体传动系统包括下列五个组成部分：(1)动力元件，即能源装置，其作用是将原动机输出的机械能转换成流体压力能；(2)执行元件，即液压缸，或气缸，或气－液阻尼缸，其作用是实现往复运动；(3)控制元件，包括压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等，其作用是控制和调节流体系统的压力、流量和流动方向及信号转换、逻辑运算、放大等功能，以保证执行元件能够得到所要求的力、速度和运动方向；(4)辅助元件，包括油箱(或气罐)、管路、管接头、过滤器、消声器、油雾器、滤气器及各种仪表等；(5)工作介质，用以传递能量，同时还起散热和润滑作用。

同时，每种流体传动均具有不同的特性，具体应用时，需综合考虑永磁传动调速器的运行工况、各种流体传动的特性，选择最合适的流体传动类型。

液压传动的优点如下：可方便地实现大范围内的无级调速，调速范围可达1000/1，调速功能不受功率大小的限制，这是机械传动和电传动都难以做到的；与电传动相比，液压传动具有质量轻、体积小、响应快等突出优点；液压传动均匀平稳，负载变化时速度较稳定，并且具有良好的低速稳定性；借助于各种控制阀，可实现过载自动保护，也易于实现复杂的自动工作循环和进行远程控制，或机器运行自动化；允许执行元件与液压泵相距较远，液压元件可以灵活安装，适应性强；以液压油作为工作介质，具有良好的润滑条件，可以延长元件使用寿命；液压缸的单位质量输出功率大，运动惯性小，起动、制动迅速，运动平稳，利于相关部件和控制系统的小型化和微型化。

气压传动的优点如下：由于空气随处可取，节省了购买、贮存、运输介质的费用和麻烦，用后的空气直接排入大气，对环境无污染，处理方便，不必设置回收管路，也不存在介质变质、补充和更换等问题；空气在管内流动阻力小，压力损失小，便于集中供气和远距离输送，即使有泄漏也不会污染环境；气压传动反应快、动作迅速、维护简单、管路不易堵塞；气动元件与装置结构简单、制造容易，易于标准化、系列化、通用化；气压系统对工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中工作时，安全可靠性优于液压、转子和电气系统；空气具有可压缩性，使气动系统能够实现过载自动保护，也便于贮存罐贮存能量，以备急需；排气时气体因膨胀而温度降低，因而气动设备可以自动降温，长期运行也不会发生过热现象。

气－液阻尼传动的优点如下：将气缸与液压缸组合在一起，以压缩空气为能源，利用液体的不可压缩性和对流体流量的控制来获得气体的平稳运动，并可调节活塞的运动速度，充分利用了气动与液压各自的优点，速度稳定，调速准确，以气源为动力，省去了液压源，经济性好。

实施例1

如图2所示，本实施例永磁传动调速器的导体转子2为盘形导体转子2a，永磁转子4为盘形永磁转子4a，主动轴1和从动轴3通过设置在主动轴1上的轴间滑动轴承10同轴线连接，往复轮7通过螺钉8与所述盘形永磁转子4a固定，往复环6设置在所述往复轮7的内侧并与所述往复轮7采用V形配合面凹凸配合，流体传动缸5为同轴线地套设在从动轴3外周的中空双筒形液压缸5a，中空双筒形液压缸5a包括中空双筒形缸体12a、与中空双筒形缸体12a配合的环形液压缸活塞13a、与环形液压缸活塞13a连接的2根活塞杆14、中空双筒形缸体12a与活塞杆14和中空双筒形缸体12a与环形液压缸活塞13a之间的密封元件(图2中未示出)，以及连接中空双筒形缸体12a与中空双筒形缸盖15a的紧固件(图2中未示出)组成。

液压缸5a动作带动两根活塞杆14驱动往复环6轴向移动，从而在凹凸配合传动结构的作用下，驱动往复轮7带动盘形永磁转子4a轴向移动，调节盘形导体转子2a和盘形永磁转子4a之间的气隙大小，从而实现永磁传动调速器输出转速的调节。

实施例2

如图3所示，本实施例永磁传动调速器与实施例1不同之处仅在于导体转子2为筒形导体转子2b，永磁转子4为筒形永磁转子4b，流体传动缸5为中空双筒形气缸5b，主动轴1和从动轴3通过设置在从动轴3上的轴间滑动轴承10同轴线连接，往复环6与往复轮7的配合面形状为矩形，通过螺钉8、盖板11将3根活塞杆14与往复环6连接固定。

实施例3

如图4所示，本实施例永磁传动调速器与实施例1不同之处仅在于流体传动缸5为中空双筒形气-液阻尼缸5c，其中的中空双筒形气-液阻尼缸5c包括通过隔板16间隔设置的气压室和液压室，所述气压室和液压室内分别设置环形气缸活塞13b和环形液压缸活塞13a，活塞杆14依次与环形气缸活塞13b和环形液压缸活塞13a轴向连接。

实施例4

如图5所示，本实施例永磁传动调速器与实施例1不同之处仅在于主动轴1和从动轴3之间没有设置轴间滑动轴承，流体传动缸5为圆筒形液压缸5d，其中的圆筒形液压缸5d包括圆筒形缸体12b、与所述圆筒形缸体12b适配的圆形液压缸活塞13c、以及连接在所述圆形液压缸活塞13c上的1根活塞杆14。所述圆筒形液压缸5d的轴线与所述从动轴3的轴线平行，2个所述圆筒形液压缸5d周向均布地环绕在所述从动轴3外周的同一圆柱面上，每个所述圆筒形液压缸5d的活塞杆14与所述往复环6连接固定，且2个圆筒形液压缸5d的活塞杆14同步运动，每个所述圆筒形液压缸5d外周与所述从动轴3外周之间的均匀间距为1－50mm。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。