505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)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，其利用外轉(zhuǎn)子電機(jī)、滾珠絲杠組件、齒輪齒條同步機(jī)構(gòu)和高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭)組成的調(diào)速系統(tǒng)，分為四大系列：風(fēng)冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(FT505)、液冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(YT505)、串聯(lián)風(fēng)冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CFT505)、串聯(lián)液冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CYT505)。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(zhuān)利說(shuō)明】
505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)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(lèi)利用地磁驅(qū)動(dòng)發(fā)明羅盤(pán)開(kāi)始，磁場(chǎng)能量的利用研究便一直沒(méi)有停止過(guò)。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，磁力栗、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(guó)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]磁力耦合器從磁力栗等磁力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品中獨(dú)立出來(lái)作為單獨(dú)的分支發(fā)展以來(lái)，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(chǎng)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(wú)法滿(mǎn)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(pán)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(pán)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(pán)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505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器一一風(fēng)冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(FT505系列)、液冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(YT505系列)、串聯(lián)風(fēng)冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CFT505系列)、串聯(lián)液冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CYT505系列)。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1所示為風(fēng)冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(FT505系列)，液冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(YT505系列)加裝外殼，冷卻液通過(guò)外殼上管道進(jìn)出，強(qiáng)制液冷。
[0007]圖2所示為串聯(lián)風(fēng)冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CFT505系列)，串聯(lián)液冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CYT505系列)加裝外殼，冷卻液通過(guò)外殼上管道進(jìn)出，強(qiáng)制液冷。
[0008]四大系列505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器，都包含如下幾個(gè)部分:圖中標(biāo)號(hào)I和5為感應(yīng)盤(pán)組件，2和4為磁塊固定盤(pán)組件，3為外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)，6為高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭)。
[0009]對(duì)于串聯(lián)505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CFT505系列、CYT505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(hào)8為中間串聯(lián)的感應(yīng)盤(pán)組件和磁塊固定盤(pán)組件。
[0010]四大系列505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器中，所有的感應(yīng)盤(pán)組件由限位螺栓聯(lián)結(jié)組成外轉(zhuǎn)子，所有的磁塊固定盤(pán)組件串聯(lián)在中心傳動(dòng)軸上，和外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(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(pán)組件和中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng))和高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭的電刷(和中心傳動(dòng)軸相對(duì)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(kāi)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)外轉(zhuǎn)子帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)(絲杠和電機(jī)外殼同體)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠螺母(和磁塊固定盤(pán)組件固定在一起)沿軸向移動(dòng)，從而改變磁塊固定盤(pán)組件和感應(yīng)盤(pán)組件之間的距離(磁場(chǎng)耦合間隙)，以達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的(磁場(chǎng)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)，齒輪齒條同步機(jī)構(gòu)保證兩側(cè)的磁塊固定盤(pán)組件同步反向運(yùn)動(dòng)。
[0011]圖3所示為磁塊固定盤(pán)組件。圖中清楚示出了磁塊的分布情況。
[0012]圖4、圖5所示為外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)，由外轉(zhuǎn)子電機(jī)、滾珠絲杠組件和齒輪齒條同步機(jī)構(gòu)組成。圖中標(biāo)號(hào)3-7為定子繞組，3-6為轉(zhuǎn)子繞組，3-1為絲杠螺母，3-2為絲杠(和電機(jī)外殼同體)，3-5為電機(jī)中心軸(做成空心軸，固定在磁耦中心傳動(dòng)軸上，也可將二中心軸做成一體)，3-12為右齒條，3-17為左齒條，3-15為齒輪，3-16為支架。
[0013]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為電刷，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(lái)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)接電屆IJ，外接外部電源。電刷裝配于中心傳動(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)電接頭以電刷和滑環(huán)作為動(dòng)態(tài)接觸，也可以將電刷和滑環(huán)反裝，由電刷內(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)，并去除了左右端蓋以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。
[0014]圖8、圖9所示為感應(yīng)盤(pán)組件，盤(pán)面上分布有凸起葉片，以助散熱。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(pán)組件使用平盤(pán)即可，可不要凸起葉片，以簡(jiǎn)化制造工藝。
[0015]圖10所示為中心傳動(dòng)軸中細(xì)長(zhǎng)孔的制造工藝(可直接進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)孔加工)一一采用鋁擠型成型，然后與中心傳動(dòng)軸進(jìn)行嵌套，以簡(jiǎn)化加工工藝，降低制造成本。
[0016]圖11所示為串聯(lián)505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CFT505系列、CYT505系列)中間串聯(lián)的感應(yīng)盤(pán)組件和磁塊固定盤(pán)組件，定位套8-1、8-2將感應(yīng)盤(pán)組件定位于磁耦外轉(zhuǎn)子的聯(lián)結(jié)螺桿上，限位套8-8對(duì)磁塊固定盤(pán)組件在中心傳動(dòng)軸上滑動(dòng)起限位作用。
[0017]圖12所示為FT505系列磁耦取下內(nèi)部?jī)啥酥С休S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(pán)組件I和5由螺栓聯(lián)結(jié)組成外轉(zhuǎn)子，磁塊固定盤(pán)組件2和4與外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(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(pán)組件與磁塊固定盤(pán)組件的平行度，所以會(huì)對(duì)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(chǎng)耦合附加彎矩的作用)，以致于軸過(guò)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?？偟膩?lái)說(shuō)，此種方案要慎用。
[0018]圖13、圖14、圖15、圖16所示為電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭，采用模塊化串聯(lián)結(jié)構(gòu)，可串聯(lián)任意通道，圖13、圖14中所示為三通道，其內(nèi)轉(zhuǎn)子由螺栓6-29聯(lián)結(jié)各部分，然后和回轉(zhuǎn)接頭的外轉(zhuǎn)子裝配組成一個(gè)整體，再用定位螺釘固定于電機(jī)定子上，其內(nèi)轉(zhuǎn)子和中心傳動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，其外轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，以連接外部電源。兩端密封環(huán)6-20、6-21可采用碳化鎢、石墨等材料，中間有電線進(jìn)出部分的6-5、6-7、6-8、6-24、6-25可采用電絕緣材料，6-22采用電接觸材料，6-23采用電絕緣材料鑲嵌電接觸材料的組合結(jié)構(gòu)，6-14為彈簧，用來(lái)平衡接觸壓力，彈簧處的導(dǎo)向銷(xiāo)6-15對(duì)彈簧起導(dǎo)向限位作用，防止高速回轉(zhuǎn)時(shí)彈簧在離心力作用下失效。
[0019]電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭可用來(lái)取代高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭，電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭比高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭具有更好的防水、防塵和防爆性能，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，經(jīng)濟(jì)性差。
【具體實(shí)施方式】
[0020]505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)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。滾珠絲杠、電機(jī)、磁塊、軸承、齒輪、齒條均可由專(zhuān)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。
[0021]505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)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)定一一建立完備的測(cè)試臺(tái)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(cè)一一旋轉(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505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(FT505系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭)。2.液冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(YT505系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭)，加裝外殼，強(qiáng)制液冷。3.串聯(lián)風(fēng)冷505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CFT505系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭)、串聯(lián)結(jié)構(gòu)(說(shuō)明書(shū)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505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器(CYT505系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭)、串聯(lián)結(jié)構(gòu)(說(shuō)明書(shū)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505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器，其特征是使用外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)速的技術(shù)方法一一外轉(zhuǎn)子電機(jī)、滾珠絲杠組件和齒輪齒條同步機(jī)構(gòu)組合應(yīng)用形成外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)，未接通電源時(shí)，外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)與中心傳動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)，相對(duì)靜止，調(diào)速時(shí)接通電源，電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠組件，使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線滑動(dòng)，帶動(dòng)磁塊固定盤(pán)沿中心傳動(dòng)軸滑動(dòng)，從而改變磁塊固定盤(pán)與感應(yīng)盤(pán)之間的距離(磁場(chǎng)耦合間隙)，達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的，齒輪齒條同步機(jī)構(gòu)保證兩側(cè)的磁塊固定盤(pán)組件同步反向運(yùn)動(dòng)。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505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)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)方法一一以電刷和滑環(huán)作為動(dòng)態(tài)接觸，滑環(huán)內(nèi)接電刷，外接外部電源，電刷裝配于中心傳動(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，也可以將電刷和滑環(huán)反裝，由電刷內(nèi)接滑環(huán)，外接外部電源。7.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505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器，其特征是使用電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭的技術(shù)方法一一電動(dòng)調(diào)速專(zhuān)用高速回轉(zhuǎn)接頭由內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子兩大部分組成，外轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，用以連接外部電源，內(nèi)轉(zhuǎn)子和中心傳動(dòng)軸同步高速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者相對(duì)靜止，內(nèi)外轉(zhuǎn)子的電流通路按電接觸理論的原理。8.根據(jù)權(quán)利要求3、權(quán)利要求4所述的串聯(lián)505型滾珠絲杠電動(dòng)調(diào)速盤(pán)式磁力耦合器，其特征是使用磁耦串聯(lián)外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)電動(dòng)調(diào)速的技術(shù)方法一一通過(guò)中心傳動(dòng)軸中的主電纜控制幾組外轉(zhuǎn)子電機(jī)滾珠絲杠調(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(hào)】H02K51/00GK105896906SQ201510028884
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日
【發(fā)明人】李啟飛
【申請(qǐng)人】李啟飛