535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器的制造方法
【專利摘要】535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器可劃歸動力傳動、節(jié)能減排、動設(shè)備、磁力驅(qū)動領(lǐng)域，其利用外轉(zhuǎn)子電機、滾珠絲杠組件、杠桿同步機構(gòu)和高速回轉(zhuǎn)導電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)組成的調(diào)速系統(tǒng)，分為四大系列：風冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(FT535)、液冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(YT535)、串聯(lián)風冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CFT535)、串聯(lián)液冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CYT535)。本發(fā)明為動設(shè)備的調(diào)速節(jié)能找到了一種經(jīng)濟可行的方法。
【專利說明】
535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 動力傳動、節(jié)能減排、動設(shè)備、磁力驅(qū)動。
【背景技術(shù)】
[0002]從人類利用地磁驅(qū)動發(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)代磁學理論的發(fā)展，磁力驅(qū)動產(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)動產(chǎn)品中獨立出來作為單獨的分支發(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)間的動設(shè)備動力傳動應(yīng)用中，而且價格昂貴。像火電廠的一次風機(6000KW，1496r/min)、二次風機(4550KW，1495r/min)、碎煤機(1200KW，490r/min)和鋼廠、礦場的大型風機等動設(shè)備，現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品都無法滿足實際應(yīng)用需求。
[0004]節(jié)能減排是目前迫切需求。動設(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，維護需求高，高壓變頻器故障率則更高，可靠性差。目前已進行應(yīng)用的溝槽凸輪機構(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，且價格昂貴。液冷溝槽凸輪機構(gòu)調(diào)速盤式磁耦只能勉強應(yīng)用到2500KW以下中等轉(zhuǎn)速的動設(shè)備中，風冷溝槽凸輪機構(gòu)調(diào)速盤式磁耦只能勉強應(yīng)用到350KW以下中等轉(zhuǎn)速的動設(shè)備中。筒式磁耦則更差，液冷調(diào)速產(chǎn)品只能勉強應(yīng)用到800KW以下中等轉(zhuǎn)速的動設(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535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器一一風冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(FT535系列)、液冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(YT535系列)、串聯(lián)風冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CFT535系列)、串聯(lián)液冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CYT535系列)。
【附圖說明】
[0006]圖1所示為風冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(FT535系列)，液冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(YT535系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。
[0007]圖2所示為串聯(lián)風冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CFT535系列)，串聯(lián)液冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CYT535系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。
[0008]四大系列535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器，都包含如下幾個部分:圖中標號I和5為感應(yīng)盤組件，2和4為磁塊固定盤組件，3為外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)，6為高速回轉(zhuǎn)導電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)。
[0009]對于串聯(lián)535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CFT535系列、CYT535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)，圖中標號8為中間串聯(lián)的感應(yīng)盤組件和磁塊固定盤組件。
[0010]四大系列535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器中，所有的感應(yīng)盤組件由限位螺栓聯(lián)結(jié)組成外轉(zhuǎn)子，所有的磁塊固定盤組件串聯(lián)在中心傳動軸上，和外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)一起組成內(nèi)轉(zhuǎn)子，中心傳動軸中有電線連接電機(電機定子、磁塊固定盤組件和中心轉(zhuǎn)動軸同步轉(zhuǎn)動)和高速回轉(zhuǎn)導電接頭的電刷(和中心傳動軸相對靜止)，高速回轉(zhuǎn)導電接頭的滑環(huán)連接外部電源。雙向開關(guān)控制進入電機的電流方向，從而改變電機轉(zhuǎn)向。電機外轉(zhuǎn)子帶動絲杠轉(zhuǎn)動(絲杠和電機外殼同體)，絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠螺母(和磁塊固定盤組件固定在一起)沿軸向移動，從而改變磁塊固定盤組件和感應(yīng)盤組件之間的距離(磁場耦合間隙)，以達到調(diào)速節(jié)能的目的(磁場耦合間隙的變化，將導致磁耦內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差的變化，也就是輸入輸出轉(zhuǎn)速的變化)，杠桿同步機構(gòu)保證兩側(cè)的磁塊固定盤組件同步反向運動。
[0011]圖3所示為磁塊固定盤組件。圖中清楚示出了磁塊的分布情況。
[0012]圖4所示為外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)，由外轉(zhuǎn)子電機、滾珠絲杠組件和杠桿同步機構(gòu)組成。圖中標號3-5為定子繞組，3-4為轉(zhuǎn)子繞組，3-1為絲杠螺母，3-2為絲杠(和電機外殼同體)，3-3為電機中心軸(做成空心軸，固定在磁耦中心傳動軸上，也可將二中心軸做成一體)，3-9,3-13為杠桿，3-10為絞支座，3-14為支架。
[0013]圖5所示為杠桿同步機構(gòu)。
[0014]圖6、圖7所示為高速回轉(zhuǎn)導電接頭，采用模塊化結(jié)構(gòu)，滑環(huán)的數(shù)量根據(jù)需要確定，圖中所示為三個滑環(huán)(可為六個或任意個)，連通三根導線，中間環(huán)6-3、防護層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(用來平衡接觸壓力)，6-8為導線，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軸6-14上，與中心傳動軸同步旋轉(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隔離中心傳動軸高速旋轉(zhuǎn)的影響。高速回轉(zhuǎn)導電接頭以電刷和滑環(huán)作為動態(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中將防護層6-4擴大到圓周面，增強絕緣防護，并去除了左右端蓋以簡化結(jié)構(gòu)。
[0015]圖8、圖9所示為感應(yīng)盤組件，盤面上分布有凸起葉片，以助散熱。未知設(shè)備旋向時，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)盤組件使用平盤即可，可不要凸起葉片，以簡化制造工藝。
[0016]圖10所示為中心傳動軸中細長孔的制造工藝(可直接進行細長孔加工)一一采用鋁擠型成型，然后與中心傳動軸進行嵌套，以簡化加工工藝，降低制造成本。
[0017]圖11所示為串聯(lián)535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CFT535系列、CYT535系列)中間串聯(lián)的感應(yīng)盤組件和磁塊固定盤組件，定位套8-1、8-2將感應(yīng)盤組件定位于磁耦外轉(zhuǎn)子的聯(lián)結(jié)螺桿上，限位套8-8對磁塊固定盤組件在中心傳動軸上滑動起限位作用。
[0018]圖12所示為FT535系列磁耦取下內(nèi)部兩端支承軸承的結(jié)構(gòu)示意，傳動軸之間聯(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)盤組件I和5由螺栓聯(lián)結(jié)組成外轉(zhuǎn)子，磁塊固定盤組件2和4與外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)3由中心傳動軸連接組成內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)外轉(zhuǎn)子互不接觸，但由于裝配時很難保證感應(yīng)盤組件與磁塊固定盤組件的平行度，所以會對電機中心軸軸承支承處和負載傳動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，軸竄的影響會造成不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，嚴重時會造成事故?？偟膩碚f，此種方案要慎用。
[0019]圖13、圖14、圖15、圖16所示為電動調(diào)速專用高速回轉(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)子裝配組成一個整體，再用定位螺釘固定于電機定子上，其內(nèi)轉(zhuǎn)子和中心傳動軸同步轉(zhuǎn)動，其外轉(zhuǎn)子靜止不動，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，用來平衡接觸壓力，彈簧處的導向銷6-15對彈簧起導向限位作用，防止高速回轉(zhuǎn)時彈簧在離心力作用下失效。
[0020]電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭可用來取代高速回轉(zhuǎn)導電接頭，電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭比高速回轉(zhuǎn)導電接頭具有更好的防水、防塵和防爆性能，但其結(jié)構(gòu)復雜，制造困難，經(jīng)濟性差。
【具體實施方式】
[0021]535型滾珠絲杠電動調(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。滾珠絲杠、電機、磁塊、軸承均可由專業(yè)廠商配套生產(chǎn)，其它零部件機加工、模具成形、焊接即可。
[0022]535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器作為一種動設(shè)備，其成品要想成功應(yīng)用，必須具備以下兩個條件:(I)功率標定一一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)品的標定。(2)動平衡檢測一一旋轉(zhuǎn)設(shè)備必須達到相關(guān)標準規(guī)定的動平衡要求，以達到必要的安全可靠性。
【主權(quán)項】
1.風冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(FT535系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)。2.液冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(YT535系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)，加裝外殼，強制液冷。3.串聯(lián)風冷535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CFT535系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)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535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(CYT535系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)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535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)調(diào)速的技術(shù)方法一一外轉(zhuǎn)子電機、滾珠絲杠組件和杠桿同步機構(gòu)組合應(yīng)用形成外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)，未接通電源時，外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)與中心傳動軸同步旋轉(zhuǎn)，相對靜止，調(diào)速時接通電源，電機轉(zhuǎn)子驅(qū)動滾珠絲杠組件，使旋轉(zhuǎn)運動變成直線滑動，帶動磁塊固定盤沿中心傳動軸滑動，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)，達到調(diào)速節(jié)能的目的，杠桿同步機構(gòu)保證兩側(cè)的磁塊固定盤組件同步反向運動。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535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用高速回轉(zhuǎn)導電接頭的技術(shù)方法一一以電刷和滑環(huán)作為動態(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軸上，與中心傳動軸同步旋轉(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535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭的技術(shù)方法一一電動調(diào)速專用高速回轉(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，用以連接外部電源，內(nèi)轉(zhuǎn)子和中心傳動軸同步高速轉(zhuǎn)動，兩者相對靜止，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)535型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用磁耦串聯(lián)外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)電動調(diào)速的技術(shù)方法一一通過中心傳動軸中的主電纜控制幾組外轉(zhuǎn)子電機滾珠絲杠調(diào)速機構(gòu)同時運動，此法用以解決大功率、高扭矩動設(shè)備的調(diào)速節(jié)能。
【文檔編號】H02K51/00GK105896916SQ201510033809
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月19日
【發(fā)明人】李啟飛
【申請人】李啟飛