U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器的制造方法
【專利摘要】U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器可劃歸動(dòng)力傳動(dòng)、節(jié)能減排、動(dòng)設(shè)備、磁力驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，其利用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)和高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭組成的調(diào)速系統(tǒng)，分為四大系列：風(fēng)冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTU)、液冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTU)、串聯(lián)風(fēng)冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTU)、串聯(lián)液冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTU)。本發(fā)明為動(dòng)設(shè)備的調(diào)速節(jié)能找到了一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。
【專利說明】
U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 動(dòng)力傳動(dòng)、節(jié)能減排、動(dòng)設(shè)備、磁力驅(qū)動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0002]從人類利用地磁驅(qū)動(dòng)發(fā)明羅盤開始，磁場能量的利用研究便一直沒有停止過。伴隨著現(xiàn)代磁學(xué)理論的發(fā)展，磁力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品在工業(yè)中的應(yīng)用便層出不窮，磁力泵、磁力軸承、磁力耦合器、磁力齒輪等等。限于磁性材料的制約，磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展緩慢，直到1983年，中國發(fā)明了高性能永磁材料釹鐵硼，磁力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品才得到快速發(fā)展應(yīng)用。
[0003]磁力耦合器從磁力泵等磁力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品中獨(dú)立出來作為單獨(dú)的分支發(fā)展以來，出現(xiàn)了形形色色的產(chǎn)品，但都局限于結(jié)構(gòu)方面的原因，只能局限于中小功率、中小扭矩區(qū)間的動(dòng)設(shè)備動(dòng)力傳動(dòng)應(yīng)用中，而且價(jià)格昂貴。像火電廠的一次風(fēng)機(jī)(6000KW，1496r/min)、二次風(fēng)機(jī)(4550KW, 1495r/min)、碎煤機(jī)(1200KW，490r/min)和鋼廠、礦場的大型風(fēng)機(jī)等動(dòng)設(shè)備，現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品都無法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
[0004]節(jié)能減排是目前迫切需求。動(dòng)設(shè)備節(jié)能，目前比較高效的有變頻調(diào)速節(jié)能和溝槽凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)速磁力耦合器調(diào)速節(jié)能。變頻器使用壽命較短，環(huán)境適應(yīng)能力差，占地空間大，維護(hù)需求高，高壓變頻器故障率則更高，可靠性差。目前已進(jìn)行應(yīng)用的溝槽凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)速磁耦(筒式和盤式)因結(jié)構(gòu)原因應(yīng)用范圍有限，且價(jià)格昂貴。液冷溝槽凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)速盤式磁耦只能勉強(qiáng)應(yīng)用到2500KW以下中等轉(zhuǎn)速的動(dòng)設(shè)備中，風(fēng)冷溝槽凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)速盤式磁耦只能勉強(qiáng)應(yīng)用到350KW以下中等轉(zhuǎn)速的動(dòng)設(shè)備中。筒式磁耦則更差，液冷調(diào)速產(chǎn)品只能勉強(qiáng)應(yīng)用到800KW以下中等轉(zhuǎn)速的動(dòng)設(shè)備中，且安全可靠性不高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明重在找到一種解決大功率、高扭矩動(dòng)設(shè)備調(diào)速節(jié)能的技術(shù)方法，伴隨著這種技術(shù)方法而引伸出四大系列U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器——風(fēng)冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTU系列)、液冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTU系列)、串聯(lián)風(fēng)冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTU系列)、串聯(lián)液冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTU系列)。
【附圖說明】
[0006]圖1為風(fēng)冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTU系列)，液冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTU系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進(jìn)出，強(qiáng)制液冷，高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭置于外殼外部。
[0007]圖2為串聯(lián)風(fēng)冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTU系列)，串聯(lián)液冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTU系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進(jìn)出，強(qiáng)制液冷，高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭置于外殼外部。
[0008]四大系列U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器，都包含如下幾個(gè)部分:圖中標(biāo)號I和5為感應(yīng)盤，2和4為磁塊固定盤，3和9為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)，6為高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭。
[0009]對于串聯(lián)U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTU系列、CYTU系列)，理論上可串聯(lián)任意組，可根據(jù)需要決定，圖2所示為3組串聯(lián)，圖中標(biāo)號8為中間串聯(lián)的感應(yīng)盤和磁塊固定盤。
[0010]四大系列U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器中，所有的感應(yīng)盤由限位螺栓聯(lián)結(jié)組成外轉(zhuǎn)子，所有的磁塊固定盤串聯(lián)在中心傳動(dòng)軸上，和內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)一起組成內(nèi)轉(zhuǎn)子，中心傳動(dòng)軸中有電線連接電機(jī)(電機(jī)定子、磁塊固定盤和中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng))和高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭的碳刷(和中心傳動(dòng)軸相對靜止)，高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭的滑環(huán)連接外部電源。雙向開關(guān)控制進(jìn)入電機(jī)的電流方向，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)將驅(qū)動(dòng)滾子3-18沿溝槽凸輪3-19的曲線溝槽運(yùn)動(dòng)，由于電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子軸向無位移，所以溝槽凸輪將沿軸向發(fā)生位移，從而改變磁塊固定盤和感應(yīng)盤之間的距離(磁場耦合間隙)，以達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的(磁場耦合間隙的變化，將導(dǎo)致磁耦內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差的變化，也就是輸入輸出轉(zhuǎn)速的變化)。
[0011]圖3所示為磁塊的分布情況，圖中標(biāo)號I為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的三根同步桿，保證電機(jī)定子與磁塊固定盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]圖4為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)，3-4、3_22為螺紋密封堵頭，3_3為同步桿，3-2為限位擋圈，3-12為電接觸材料，3-11采用電絕緣材料鑲嵌電接觸材料的組合結(jié)構(gòu)，3-8、3-10、3-13、3-14、3-15、3-16采用電絕緣材料，3-27為定子繞組，3-28為轉(zhuǎn)子繞組，3-18為滾子，3-19為溝槽凸輪(和電機(jī)中心軸同體)，電機(jī)由專業(yè)廠家批量生產(chǎn)。
[0013]圖5為串聯(lián)U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)，9-1為襯套。
[0014]圖6、圖7所示為高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭，采用模塊化結(jié)構(gòu)，滑環(huán)的數(shù)量根據(jù)需要確定，圖中所示為三個(gè)滑環(huán)(可為六個(gè)或任意個(gè))，連通三根導(dǎo)線，中間環(huán)6-3、防護(hù)層6-4采用電絕緣材料，6-5為碳刷，6-6為滑環(huán)(鑲嵌于中間環(huán)6-3內(nèi))，6-7為微調(diào)彈簧(用來平衡接觸壓力)，6-8為導(dǎo)線,6-9為右端蓋,6-1為左端蓋,6-11為軸承,6-15為支架?；h(huán)內(nèi)接碳刷，外接外部電源。碳刷裝配于中心傳動(dòng)軸6-14上，與中心傳動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)?；h(huán)6-6鑲嵌在中間環(huán)6-3內(nèi)部形成靜止部件，固定在支架6-15上，依靠軸承6-11隔離中心傳動(dòng)軸高速旋轉(zhuǎn)的影響。高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭以碳刷和滑環(huán)作為動(dòng)態(tài)接觸，也可以將碳刷和滑環(huán)反裝，由碳刷內(nèi)接滑環(huán)，外接外部電源。圖7中將防護(hù)層6-4擴(kuò)大到圓周面，增強(qiáng)絕緣防護(hù)。
[0015]圖8、圖9為感應(yīng)盤，盤面上分布有凸起葉片，已助散熱。未知設(shè)備旋向時(shí)，可選用圖8所示形狀，如已知設(shè)備旋向，可選用圖9所示的流線形狀，以增加散熱量并減小擾流噪聲。在散熱量足夠的情況下，感應(yīng)盤使用平盤即可，可不要凸起葉片，以簡化制造工藝。
[0016]圖10所示為中心傳動(dòng)軸中細(xì)長孔的制造工藝(可直接進(jìn)行細(xì)長孔加工)——采用鋁擠型成型，然后與中心傳動(dòng)軸進(jìn)行嵌套，以簡化加工工藝，降低制造成本。
[0017]圖11為串聯(lián)U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTU系列、CYTU系列)中間串聯(lián)的感應(yīng)盤和磁塊固定盤，定位套8-1、8-2將感應(yīng)盤定位于磁耦外轉(zhuǎn)子的聯(lián)結(jié)螺桿上，限位套8-8對磁塊固定盤在中心傳動(dòng)軸上滑動(dòng)起限位作用。
[0018]圖12所示為FTU系列磁耦取下內(nèi)部兩端支承軸承的結(jié)構(gòu)示意，傳動(dòng)軸之間聯(lián)接采用脹套，其它系列也可這樣做，但這種方案僅可用在低載情況和軸竄很微小的情況，原因如下:感應(yīng)盤I和5由螺栓聯(lián)結(jié)組成外轉(zhuǎn)子，磁塊固定盤2和4與內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)3由中心傳動(dòng)軸連接組成內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)外轉(zhuǎn)子互不接觸，但由于裝配時(shí)很難保證感應(yīng)盤與磁塊固定盤的平行度，所以會(huì)對電機(jī)中心軸軸承支承處和負(fù)載傳動(dòng)軸軸承支承處造成交變應(yīng)力(磁場耦合附加彎矩的作用)，以致于軸過度磨損失效。此外，軸竄的影響會(huì)造成不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成事故。總的來說，此種方案要慎用。
【具體實(shí)施方式】
[0019]U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器所包含的各組成零部件，現(xiàn)代工業(yè)制造技術(shù)均可加工制造。電機(jī)、磁塊、軸承均可由專業(yè)廠商配套生產(chǎn)，其它零部件機(jī)加工、模具成形、焊接即可。
[0020]U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器作為一種動(dòng)設(shè)備，其成品要想成功應(yīng)用，必須具備以下兩個(gè)條件:(I)功率標(biāo)定——建立完備的測試臺架(各功率扭矩區(qū)間)，以完成系列化產(chǎn)品的標(biāo)定。(2)動(dòng)平衡檢測——旋轉(zhuǎn)設(shè)備必須達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的動(dòng)平衡要求，以達(dá)到必要的安全可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.風(fēng)冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTU系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭。2.液冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTU系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭，加裝外殼，強(qiáng)制液冷。3.串聯(lián)風(fēng)冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTU系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭、串聯(lián)結(jié)構(gòu)(說明書中所示為三組串聯(lián)，可串聯(lián)兩組或多組，結(jié)構(gòu)一樣)。4.串聯(lián)液冷U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTU系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭、串聯(lián)結(jié)構(gòu)(說明書中所示為三組串聯(lián)，可串聯(lián)兩組或多組，結(jié)構(gòu)一樣)，加裝外殼，強(qiáng)制液冷。5.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3、權(quán)利要求4所述的U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)速的技術(shù)方法——內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)和溝槽凸輪組合應(yīng)用，未接通電源時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、溝槽凸輪組件與中心傳動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)，相對靜止，接通電源開關(guān)后，內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間便相對轉(zhuǎn)動(dòng)(電機(jī)定子與中心傳動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng))，電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)將驅(qū)動(dòng)滾子沿溝槽凸輪的曲線溝槽運(yùn)動(dòng)，由于電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子軸向無位移，所以溝槽凸輪將沿軸向發(fā)生位移，從而改變磁塊固定盤與感應(yīng)盤之間的距離(磁場耦合間隙)，達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的。6.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3、權(quán)利要求4所述的U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭的技術(shù)方法——以碳刷和滑環(huán)作為動(dòng)態(tài)接觸，滑環(huán)內(nèi)接碳刷，外接外部電源，碳刷裝配于中心傳動(dòng)軸上，與中心傳動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)，滑環(huán)鑲嵌在絕緣材料內(nèi)部形成靜止部件，固定在支架上，依靠軸承隔離中心傳動(dòng)軸高速旋轉(zhuǎn)的影響，也可以將碳刷和滑環(huán)反裝，由碳刷內(nèi)接滑環(huán)，外接外部電源。7.根據(jù)權(quán)利要求3、權(quán)利要求4所述的串聯(lián)U型溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用磁耦串聯(lián)內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速的技術(shù)方法——通過中心傳動(dòng)軸中的主電纜控制幾組內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)溝槽凸輪電動(dòng)調(diào)速機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，此法用以解決大功率、高扭矩動(dòng)設(shè)備的調(diào)速節(jié)能。
【文檔編號】H02K51/00GK105896892SQ201410724697
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月25日
【發(fā)明人】李啟飛
【申請人】李啟飛