一种矿用筒式同步型永磁传动装置的制作方法

本实用新型属于煤矿行业传动设备，特别是涉及设备的结构设计及控制部分。

背景技术：

在煤矿行业，安全高效生产已经上升为制约煤炭生产的最主要问题。煤矿企业的安全保障机制是一种多因素、多环节、动态、复杂的运行系统。要扭转煤炭企业安全生产的被动局面，就要重视安全技术及装备的开发，从细节上杜绝不安全的因素。

在我国煤矿行业，传动设备负责将电机等动力设备的输出能量传递到带式运输机、刮板机等生产设备上，实现煤炭的电气化采掘。传动设备的效率直接影响了单位煤的生产成本。

目前我国煤矿中的传动设备大部分为液力偶合器，以及少部分涡流式磁力偶合器，这两种传动设备均需要依靠输入端和输出端之间的转差转速来实现能量的传递，存在损耗，造成传动设备效率的降低。同时产生的损耗会表现为温升，引起传动部件温度的升高。当出现生产设备过载时，传动部件的温度会进一步升高，影响动力系统的正常运行，存在生产隐患。

目前液力偶合器的主要原理是：电动机带动液力偶合器的泵轮旋转，液力偶合器中的液体作为介质将机械能从泵轮传递到涡轮，涡轮输出到负载上，这种传递方式对介质的状态有较大的依赖，当液力偶合器出现密封不好引起漏油的故障时，会出现传动设备工作不稳定的情况出现。由于介质的存在，使得液力偶合器的泵轮与涡流之间存在着机械上的连接，负载产生的振动会直接传递到电机上，使整套传动系统产生振动。而且当负载过载运行时，液力偶合器会出现较大的温升，也会对能量的传递起到很大的干扰。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供的矿用筒式同步型永磁传动装置，其可以隔离机械振动，避免涡流损耗引起的设备升温，并提高动能传递效率。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种矿用筒式同步型永磁传动装置，包括位于动力输入端的电机端联轴节、输入连接盘和内转子、以及位于动力输出端的输出联轴节、输出连接盘和外转子，其中内转子的端面通过输入连接盘连接电机端联轴节，外转子的端面通过输出连接盘连接输出联轴节，所述内转子和外转子均为筒状，所述内转子套装在外转子中，且内转子和外转子之间同轴心等外环面间隔设置；

所述内转子的外环面上设有轴向设置的内转子磁钢，所述外转子的内环面上设有轴向设置的外转子磁钢，所述内转子磁钢和外转子磁钢的数量相同，且相对端的磁极相反，使得所述内转子转动时通过磁场力驱动外转子转动。

作为优选的，所述内转子的外环面和内转子的内环面均设有横截面为“凸”形的安装槽，所述内转子磁钢和外转子磁钢的横截面均为与所述安装槽形状相匹配的“凸”形，以防止内转子磁钢和外转子磁钢在安装槽内径向移动。

作为优选的，所述内转子磁钢在内转子的外环面上按照极性不同交替布置；所述外转子磁钢在外转子的内环面上按照极性不同交替布置。

作为优选的，所述内转子磁钢和外转子磁钢均径向充磁。

作为优选的，所述内转子磁钢的两端和外转子磁钢的两端均设有由非导磁材料制成隔板，该隔板用于轴向定位内转子磁钢和外转子磁钢。

作为优选的，所述输出连接盘的外端面还安装有制动轮，该制动轮主体为筒状且套装在外转子的外侧，该制动轮用于在紧急突发状态时制动外转子。

作为优选的，所述输入连接盘上还安装有锥套，该锥套通过顶丝安装在输入连接盘外端面临近边缘的位置，且锥套的主体通过锥套固定螺栓可拆卸的外转子连接，所述锥套用于临时定位内转子和外转子的相对位置。

作为优选的，所述矿用筒式同步型永磁传动装置还包括用于测试外转子表面温度的第一温度传感器，该第一温度传感器通过信号处理单元与动力输入端的驱动电机信号连接。

作为优选的，所述矿用筒式同步型永磁传动装置还包括用于测试环境温度的第二温度传感器，该第二温度传感器通过信号处理单元与动力输入端的驱动电机信号连接。

作为优选的，所述内转子磁钢和外转子磁钢均为烧结钕铁硼材料制成的一体式磁钢，牌号为N45SH。

使用本实用新型的有益效果是：

1.本矿用筒式同步型永磁传动装置通过筒式转子结构代替传动的盘式转子结构，使得本传动装置的体积减小，相同的额定传递功率，本实用新型提出的设备远小于液力偶合器及涡流型磁力偶合器；

2.本传动装置因内转子和外转子同步转动，其驱动力通过磁场转动到输出端，工作时的传递效率可达100％，无额外损耗；

3.因内转子和外转子无物理接触，动力输出端和动力输出端的振动隔离，负载的振动不会传递到电机处，实现振动隔离；

4.本装置具有过载保护功能，当负载超过磁力偶合器的最大传递转矩后，磁力偶合器会自动打滑，继电器作用通过制动轮制动外转子，避免电机过载受损；

5.本装置的设备采用外转子和内转子非接触式磁力传动，减少了零件之间的摩擦，实现免维护使用。

附图说明

图1为本实用新型矿用筒式同步型永磁传动装置的结构示意图。

图2为本实用新型矿用筒式同步型永磁传动装置的输入侧连接方式示意图。

图3为本实用新型矿用筒式同步型永磁传动装置的另一视角的输入侧连接方式示意图。

图4为本实用新型矿用筒式同步型永磁传动装置的输出侧连接方式示意图。

图5为本实用新型矿用筒式同步型永磁传动装置的转子磁钢布置示意图。

图6为本实用新型矿用筒式同步型永磁传动装置的转子磁钢磁极示意图。

图7为本实用新型矿用筒式同步型永磁传动装置的信号处理模块示意图。

附图标记包括：

1-电机端联轴节，2-锥套，3-输入连接盘，4-内转子，5-外转子，6-制动轮，7-输出联轴节，8-输出连接盘，9-外隔板，10-内转子磁钢，11-外转子磁钢，12-内隔板，13-内转子连接螺栓，14-顶丝，15-锁紧螺母，16-锥套固定螺栓，17-输出连接螺栓，18-制动轮连接螺栓，19-外转子连接螺栓，20-输入连接螺栓，21-锥套连接螺栓，22-第一温度传感器，23-第二温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

如图1-图7所示，本实施例提供了一种矿用筒式同步型永磁传动装置，包括位于动力输入端的电机端联轴节1、输入连接盘3和内转子4、以及位于动力输出端的输出联轴节7、输出连接盘8和外转子5，其中内转子4的端面通过输入连接盘3连接电机端联轴节1，外转子5的端面通过输出连接盘8连接输出联轴节7，内转子4和外转子5均为筒状，内转子4套装在外转子5中，且内转子4和外转子5之间同轴心等外环面间隔设置；内转子4的外环面上设有轴向设置的内转子磁钢10，外转子5的内环面上设有轴向设置的外转子磁钢11，内转子磁钢10和外转子磁钢11的数量相同，且相对端的磁极相反，使得内转子转动时通过磁场力驱动外转子5转动。

结合图1-图4所示，电机端联轴节1内端通过内转子连接螺栓13连接在输入连接盘3的外端面，输入连接盘3的通过内转子连接螺栓13连接在连接内转子4的外端面，使得电机端联轴节1、输入连接盘3和内转子4形成刚性连接。类似的，输出联轴节7通过外转子连接螺栓19连接输出连接盘8，输出连接盘8的外延侧通过输出连接螺栓17连接外转子5的外端，使得输出联轴节7、输出连接盘8和外转子5形成刚性连接。

内转子4的外环面上设有轴向设置的内转子磁钢10，外转子5的内环面上设有轴向设置的外转子磁钢11，内转子磁钢10和外转子磁钢11的数量相同，且相对端的磁极相反，且内转子磁钢10在内转子4的外环面上按照极性不同交替布置；外转子磁钢11在外转子5的内环面上按照极性不同交替布置。

在本装置电机端联轴节1连接输入电机时，输入电机将动力传递到内转子4，内转子4和外转子5因磁力不会产生相对转动，使得内转子4的动力传递到外转子5，进而传递到输出联轴节7，实现动力的传动。

如图5、图6所示，内转子4的外环面和内转子4的内环面均设有横截面为“凸”形的安装槽，内转子磁钢10和外转子磁钢11的横截面均为与安装槽形状相匹配的“凸”形，以防止内转子磁钢10和外转子磁钢11在安装槽内径向移动。

从图4中可以看到，内转子磁钢10和外转子磁钢11均为轴向一一对应的关系。在本实施例中，内转子磁钢10和外转子磁钢11均具有20个，在其他实施例中，内转子磁钢10和外转子磁钢11可根据传递扭矩的不同采用适当的数量，且内转子磁钢10和外转子磁钢11均在其所在面内均匀分布。

内转子磁钢10在内转子4的外环面上按照极性不同交替布置；外转子磁钢11在外转子5的内环面上按照极性不同交替布置，避免其产生周向的作用力和同时保证磁钢在磁力偶合器旋转过程中不会出现径向位移。

内转子磁钢10和外转子磁钢11均径向充磁，使内转子磁钢10和外转子磁钢11得磁场不会产生混乱的状态。

如图1所示，内转子磁钢10的两端和外转子磁钢11的两端均设有由非导磁材料制成隔板，即内隔板12和外隔板9，内隔板12和外隔板9用于轴向定位内转子磁钢10和外转子磁钢11。

输出连接盘8的外端面还安装有制动轮6，该制动轮6主体为筒状且套装在外转子5的外侧，该制动轮6用于在紧急突发状态时制动外转子5。

输入连接盘3上还安装有锥套2，该锥套2通过顶丝14安装在输入连接盘3外端面临近边缘的位置，且锥套2的主体通过锥套固定螺栓16可拆卸的外转子5连接，锥套2用于临时定位内转子4和外转子5的相对位置。

矿用筒式同步型永磁传动装置还包括用于测试外转子5表面温度的第一温度传感器22，该第一温度传感器22通过信号处理单元与动力输入端的驱动电机信号连接。

矿用筒式同步型永磁传动装置还包括用于测试环境温度的第二温度传感器23，该第二温度传感器23通过信号处理单元与动力输入端的驱动电机信号连接。

在本实施例中，内转子磁钢10和外转子磁钢11均为烧结钕铁硼材料制成的一体式磁钢，牌号为N45SH。

下面详细说明本矿用筒式同步型永磁传动装置的部件连接关系、使用特性和动作原理。

如图1所示，电机端联轴节1为锁紧盘的形式，套在电机伸出轴上后使用螺栓固定，电机端联轴节1通过螺栓与内转子4相连接。

锥套2用于在运输过程中固定内外转子5的相对位置，在运输过程中使用螺栓同时固定在外转子5和输入连接盘3的电机侧，在磁力偶合器安装完毕后将锥套固定螺栓16取出，使用顶丝14和锁紧螺母15的配合将锥套2从外转子5上脱离，只与输入连接盘3有机械连接。

输入连接盘3连接电机端联轴节1和内转子4，并起到固定锥套2的作用。

内转子4与输入连接盘3相连接，外侧圆周方向开有20个凸型槽，内部装有内转子磁钢10，在内转子4的两侧装有内隔板12，用于固定内转子磁钢10。

外转子5与输出连接盘8相连接，内圆圆周方向开有20个凸型槽，内部装有外转子磁钢11，在外转子5的两侧装有外隔板9，用于固定外转子磁钢11。

制动轮6与输出连接盘8使用制动轮连接螺栓18连接，当传动系统停止工作是，起到抱闸的作用。

输出端联轴节7将输出连接盘8与负载实现机械连接。

输出连接盘8链接输出联轴节7和外转子5，并起到固定制动轮6的作用。

内隔板12和外隔板9为非导磁材料制成，具有韧性好的特点，主要作用为对与其对应的磁钢进行轴向定位。

内转子磁钢10和外转子磁钢11为烧结钕铁硼材料制成，牌号为N45SH，轴向未分段，为一整块磁钢，剖面为凸型，分别安放在内转子4和外转子5上的槽内。

第一温度传感器22和第二温度传感器23为红外温度传感器，输出4～20mA的电流信号。第一温度传感器22和第二温度传感器23使用支架固定在磁力偶合器周围，其中第一温度传感器22为磁力偶合器温度传感器，用于测量磁力偶合器外转子5的表面温度，第二温度传感器23为测量磁力偶合器周围的环境温度，第一温度传感器22和第二温度传感器23的测量结果传送到信号处理单元，经过信号处理单元处理后，输出结果传递到电机控制器中，以控制动力端的动力输出状态。

如图2、图3所示，输入端联轴节1和输入连接盘3通过内转子连接螺栓13固定在一起，圆周方向上共有6个内转子连接螺栓13，且为均布。

输入连接盘3和内转子4通过输入连接螺栓20固定在一起，圆周方向上共有6个输入连接螺栓20，且为均布。

在运输过程中，通过锥套固定螺栓16将锥套2与外转子5连接到一起，使外转子5与内转子4之间的位置相对固定。

在安装过程中，需要将锥套固定螺栓16拆除，松开锥套连接螺栓21，通过调节顶丝14实现锥套2和外转子5的分离，当锥套2与外转子5之间的距离满足运行要求时，使用锁紧螺母15将顶丝14位置固定，同时将锥套连接螺栓21拧死。圆周方向上共有6个顶丝14及锁紧螺母15，且为均布。

如图4所示，同步型磁力偶合器的外转子5通过外转子连接螺栓19与输出连接盘8相连接，制动轮6通过制动轮连接螺栓18与输出连接盘8相连接，输出连接盘8通过输出连接螺栓17与输出端联轴节7相连接，实现转矩的传递。

如图5所示，外转子磁钢11呈凸型结构，按照不同极性交替镶嵌在外转子5的槽内，外转子磁钢11在圆周方向均布20块；内转子磁钢10呈凸型结构，按照不同极性交替镶嵌在内转子4内，内转子磁钢10在圆周方向均布20块。外转子磁钢11和内转子磁钢10需要保持在相同的数量。

如图6、图7所示，T1、T2分别为第一温度传感器22、第二温度传感器23，输出4～20mA的电流信号，信号经过电阻后，将温度转换为电压反馈信号，反馈信号经过电压比较器处理后，输出控制信号。

当磁力偶合器正常运行时，第一温度传感器22和第二温度传感器23的反馈信号相差不多，在偏置电压的作用下，控制电路输出高电频；当磁力偶合器处于过载运行时，第一温度传感器22的反馈电压急速上升，控制电路输出低电频，继电器断电，电机停止运行。

本实施例提供的同步型磁力偶合器现已开始在现场应用，磁力偶合器的传递效率达到100％，长时间运行无温升，具有2倍以上的过载性能，运行时无振动，并实现了电动机和负载之间的振动隔离。克服了现有传动装置中出现的一些问题，很好的解决了现场实际的传动问题。

当负载堵转时，控制器动作迅速，及时切断电机电源，避免电机出现过载情况，保护传动系统的安全运行。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。