本發(fā)明涉及機械工程中的傳動技術領域，是一種非接觸式連接的磁感應耦合器，具體是種可調速聚磁式雙筒異步磁力耦合器。它可應用于大振動的電機和負載之間，作為動力傳遞和調速的傳動系統(tǒng)。

背景技術：

在機械工程領域，傳動技術是最基本也是最重要的部分之一，涉及機械行業(yè)的各個領域，廣泛用于礦山、冶金、航空、兵器、水電、化工、輕紡以及交通運輸部門，傳統(tǒng)傳動技術由于采用剛性聯(lián)結，運行時會產生摩擦磨損，影響動力的傳遞效率，造成能源浪費，此外，在安裝時容易產生徑向和角向偏移，將產生交變載荷而引起振動，輕則降低耦合器壽命，重則影響到設備的正常運轉，而磁力耦合器作為新型傳動的一種形式，應用永磁材料所產生的磁力作用，來實現轉矩的非接觸傳遞，減小了傳動部件的損耗，延長了相關部件的使用壽命，基于上述優(yōu)點，磁力耦合器在一些領域已逐步取代機械式聯(lián)軸器來傳遞扭矩和動力。但是，相比傳統(tǒng)耦合器，磁力耦合器的帶載能力不強，因此，實現磁力耦合器大功率、高轉矩輸出，是擴大其應用范圍的一個重要研究方向。

在中國專利cn201520148142.2中公開了一種三筒式永磁調速器，該發(fā)明采用三筒式結構，通過在永磁體的上下兩端設置銅導體，將永磁體包圍其中，磁體雙面發(fā)生作用，使銅導體產生渦流，實現轉矩的傳遞，但該發(fā)明采用單邊結構且永磁體形狀、充磁和排布方式均采用傳統(tǒng)方法，在某些場合會存在帶載能力不足的狀況，而本發(fā)明的磁力耦合器采用雙邊結構，兩相鄰永磁體為一極且充磁方向相互垂直，使磁場強度大幅提升，不同充磁方向永磁體的相鄰面傾斜一定角度增強了耦合器的自屏蔽效應，因此，可實現大功率、大轉矩輸出。

在中國專利cn201210434324.7中公開了一種可自動變速的磁力調速器及其調速方法，通過齒輪傳動和螺紋傳動，使得兩從動盤基體分別沿軸向作相向或相背移動，從而改變從動盤與主動盤之間的氣隙厚度實現調速，但該發(fā)明調速過程中調速裝置會受到從動盤和主動盤之間巨大的軸向力影響，對伺服電機的輸出功率要求較高，同時，伺服電機設置在旋轉軸上，工作時伺服電機會隨之旋轉，將對實際的調速過程產生影響，而本發(fā)明調速裝置在調速過程中，磁力耦合器軸向力的影響很小，對伺服電機的輸出扭矩要求低，此外，由于本發(fā)明中的調速裝置不隨驅動軸和從動軸的旋轉而旋轉，因此可實現伺服電機的固定安裝，因此，調速更加實用且容易實現。

技術實現要素：

一種可調速聚磁式雙筒異步磁力耦合器主要包括：從動轉子總成、驅動轉子總成和調速裝置總成；所述從動轉子總成主要包括從動花鍵軸、左從動轉子基體、永磁體、右從動轉子基體，從動花鍵軸右端設置有左從動轉子基體，其中，左從動轉子基體包括內基體和外基體，左從動轉子基體通過連桿與右從動轉子基體連接，永磁體沿周向緊密粘裝在從動轉子內基體外表面和外基體內表面上；所述兩相鄰永磁體組成一個磁極，其中一個磁體為徑向充磁，另一個磁體為切向充磁，不同充磁方向永磁體的相鄰面傾斜α角度，范圍為5°～10°。

驅動轉子總成主要包括驅動轉子基體、銅環(huán)和驅動軸，驅動軸左端設置有驅動轉子基體，驅動轉子基體通過沉頭螺釘與銅環(huán)連接；所述銅環(huán)上沿周向相隔一定弧度加工有扇形通透槽，槽內嵌有與扇形通透槽形狀相同的鑄鐵塊，銅環(huán)和鑄鐵塊側面均加工有螺紋孔，鑄鐵塊通過安裝在驅動轉子基體上的沉頭螺釘實現與銅環(huán)的固定連接。

所述調速裝置總成主要包括支撐盤、移動盤、滑桿、雙頭圓柱凸輪、伺服電機和減速機構，支撐盤通過滾動軸承連接在從動花鍵軸和驅動軸上，移動盤安裝在支撐盤內側的從動轉子基體上，其中，安裝所用軸承為雙列角接觸球軸承，支撐盤下端設置有雙頭圓柱凸輪，圓柱凸輪上設置有滑桿，滑桿通過螺釘與移動盤連接，雙頭圓柱凸輪下方設置有伺服電機，伺服電機輸出軸連接有減速機構，減速機構采用蝸輪蝸桿傳動，其中，蝸輪通過平鍵與雙頭圓柱凸輪連接。

相對于已有的調速型磁力耦合器，本發(fā)明中的磁力耦合器采用筒式雙邊結構，此種結構在提高傳遞轉矩的同時，最大限度的削弱了軸向力對耦合器的影響，提高了耦合器的運行穩(wěn)定性和帶載能力；本發(fā)明中從動轉子總成中的永磁體采用聚磁式方式充磁，不同充磁方向永磁體的相鄰面傾斜一定角度，永磁體呈類梯形形狀，這種結構可大幅提高工作側的磁場強度，并增強了耦合器的自屏蔽效應，擴大了轉子基體材料的選擇范圍，便于實現耦合器的輕型化。

本發(fā)明的優(yōu)點

(1)在本發(fā)明中，驅動轉子與從動轉子非接觸傳遞轉矩，避免了機械式聯(lián)軸器傳動時摩擦、磨損以及振動等問題，降低了傳動部件的損耗；實現了負載與電機分離，通過調節(jié)永磁體與銅環(huán)的相對嚙合面積，實現了電機的輕載啟動、過載保護與無級變速等功能。

(2)本發(fā)明磁力耦合器采用雙邊結構，相比普通結構的筒式磁力耦合器，其增大了永磁體和銅環(huán)的相對嚙合面積，大大提高了帶載能力，相比普通結構的盤式磁力耦合器，在相同帶載能力下，本發(fā)明中的磁力耦合器中的軸向力大幅減小，提高了耦合器在小氣隙厚度、高轉速工況下的運行穩(wěn)定性。

(3)從動轉子中兩相鄰永磁體組成一個磁極，其中一個磁體為徑向充磁，另一個磁體為切向充磁，不同充磁方向永磁體的相鄰面傾斜一定角度，相比普通形狀n、s極交替排列的永磁體，該型永磁體所提供的磁場強度大幅提升，從而提高了磁力耦合器輸出轉矩，此外，由于不同充磁方向永磁體的相鄰面傾斜一定角度，因此增強了耦合器的自屏蔽效應，擴大了永磁體盤基體材料的選擇范圍。

(4)驅動轉子銅環(huán)采用扇形通透槽嵌入鑄鐵式結構，利用深槽減弱趨膚效應，提高了磁力耦合器傳動效率，同時提高了銅環(huán)在從動轉子基體上的安裝可靠性。

(5)調速裝置調節(jié)永磁體與銅環(huán)相對嚙合面積時，所產生的軸向力很小，降低了對調速裝置中伺服電機輸出扭矩的要求，同時，調速裝置不隨驅動軸和從動軸的旋轉而旋轉，使結構更加可靠實用。

附圖說明

以下結合附圖及實施例對發(fā)明作進一步說明

圖1為本發(fā)明實施例1的可調速聚磁式雙筒異步磁力耦合器結構示意圖。

圖2為永磁體在從動轉子基體端面分布示意圖。

圖3為永磁體在從動轉子基體端面分布a-a剖視圖。

圖4為磁力耦合器展開圖。

圖5為雙頭圓柱凸輪示意圖。

圖6為本發(fā)明實施例2的可調速聚磁式雙筒異步磁力耦合器結構示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例2主動轉子結構示意圖。

圖8為本發(fā)明實施例2主動轉子結構b-b剖視圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種可調速聚磁式雙筒異步磁力耦合器主要包括：從動轉子總成、驅動轉子總成和調速裝置總成；所述從動轉子總成主要包括從動花鍵軸1、左從動轉子基體2、永磁體3、連桿6和右從動轉子基體9，從動花鍵軸1右端設置有左從動轉子基體2，其中，左從動轉子基體2包括內基體4和外基體5，左從動轉子基體2通過連桿6與右從動轉子基體9連接，永磁體3沿周向緊密粘裝在從動轉子內基體外表面和外基體內表面上，連桿6兩端設置有銷軸；如圖2所示，所述兩相鄰永磁體組成一個磁極，其中一個磁體為徑向充磁，另一個磁體為切向(垂直于前一磁體充磁方向)充磁，不同充磁方向永磁體的相鄰面傾斜α角度，范圍為5°～10°；

所述驅動轉子總成主要包括驅動轉子基體7、銅環(huán)8和驅動軸10，驅動軸10左端設置有驅動轉子基體7，驅動轉子基體7通過沉頭螺釘與銅環(huán)8連接；如圖3所示，所述銅環(huán)上沿周向相隔一定弧度加工有扇形通透槽，槽內嵌有與扇形通透槽形狀相同的鑄鐵塊，銅環(huán)8和鑄鐵塊側面均加工有螺紋孔，鑄鐵塊通過安裝在驅動轉子基體上的沉頭螺釘實現與銅環(huán)的固定連接；

所述調速裝置總成主要包括支撐盤11、移動盤12、滑桿13、雙頭圓柱凸輪14、伺服電機15和減速機構16，支撐盤11通過滾動軸承與從動花鍵軸1和驅動軸10連接，移動盤12安裝在支撐盤11內側的左、右從動轉子基體上，其中，安裝所用軸承為雙列角接觸球軸承，支撐盤11下端設置有雙頭圓柱凸輪14，圓柱凸輪上設置有滑桿13，滑桿13通過螺釘與移動盤連接，雙頭圓柱凸輪14下方設置有電機15，伺服電機15輸出軸連接有減速機構16，減速機構16采用蝸輪蝸桿傳動，其中，蝸輪通過平鍵與雙頭圓柱凸輪14連接。

工作原理：從動轉子中兩相鄰永磁體組成一個磁極，其中一個磁體為徑向充磁，另一個磁體為切向充磁，一個磁極中兩磁體產生的徑向磁場和平行磁場相互疊加，使工作側的磁場大幅提升，不同充磁方向永磁體的相鄰面傾斜一定角度增強了耦合器的自屏蔽效應；驅動轉子中銅環(huán)8上沿周向相隔一定弧度加工有扇形通透槽，槽內嵌有與扇形通透槽形狀相同的鑄鐵塊，利用這種結構減弱銅環(huán)中的趨膚效應，減小了渦流損耗，提高了磁力耦合器傳動效率；驅動轉子總成相對從動轉子總成旋轉時，驅動轉子上的銅環(huán)8與從動轉子上的永磁體3相對轉動，根據電磁感應原理，銅環(huán)8中產生感應磁場并與永磁體3產生的恒定磁場相耦合，從而帶動從動轉子總成同向轉動，從動轉子的轉速與永磁體和銅環(huán)的嚙合面積有關，加大嚙合面積，從動轉子轉速升高，反之減小嚙合面積，從動轉子轉速降低，因此調節(jié)嚙合面積即能實現磁力耦合器調速功能，當伺服電機15旋轉時，其可通過減速機構16驅動雙頭圓柱凸輪14正轉或反轉，由于雙頭圓柱凸輪14的凹槽旋向相反，因此其可通過滑桿13帶動左從動轉子基體2和右從動轉子基體9沿連桿6同向或反向移動，從而改變永磁體3與銅環(huán)8的相對嚙合面積，如圖5所示，實現了磁力耦合器的調速功能。

實施例2：在實施例1的基礎上，可在左從動轉子基體2和右從動轉子基體9上設置滾道17，滾道17中匹配有滾輪18，滾輪18與滑桿13連接，該結構可實現耦合器整體尺寸的縮小，以滿足某些空間受限的場合使用；另外驅動轉子基體7采用一體式結構，驅動轉子基體7上端面和下端面均布置有扇形齒，驅動轉子基體7上端面和下端面粘裝有銅環(huán)8，銅環(huán)8上設置有與扇形齒形狀相同的槽，扇形齒與槽為過盈配合。該結構的工作原理與分體式相同，但其可進一步減弱趨膚效應，且具有傳動性能高，加工方便等優(yōu)點。