521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】521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(jī)外置齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)和高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)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)，分為兩大系列：風(fēng)冷521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(FT521)、液冷521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(YT521)。本發(fā)明為動設(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】
521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(xué)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(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(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(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)明重在找到一種盤式磁耦調(diào)速的技術(shù)方法，伴隨著這種技術(shù)方法而引伸出兩大系列521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器一一風(fēng)冷521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(FT521系列)、液冷521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(YT521系列)。
【附圖說明】
[0006]圖1為風(fēng)冷521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(FT521系列)，液冷521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(YT521系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進(jìn)出，強(qiáng)制液冷。
[0007]521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力親合器，都包含如下幾個部分:圖中標(biāo)號I和5為感應(yīng)盤組件，2和4為磁塊固定盤組件，3為齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)，6為高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)，7為電機(jī)定子，8為電機(jī)轉(zhuǎn)子，11為中心傳動軸，19為支架，23為法蘭軸套。
[0008]兩大系列521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器中，齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)3和外轉(zhuǎn)子電機(jī)組成外轉(zhuǎn)子電機(jī)外置齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)，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(jī)外置齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)一起組成內(nèi)轉(zhuǎn)子。高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭的滑環(huán)和電機(jī)轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動，相對靜止，高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭的電刷和支架保持相對靜止。高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭的電刷連接外部電源。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)外轉(zhuǎn)子與中心傳動軸的相對轉(zhuǎn)向。電機(jī)外轉(zhuǎn)子帶動齒輪軸轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪傳動驅(qū)動滾珠絲杠組件，使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成直線滑動，帶動磁塊固定盤組件沿中心傳動軸滑動，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(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)。
[0009]圖2所示為齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)，限位擋圈3-13用來保證同步桿3-11不會發(fā)生軸向竄動，3-12為微調(diào)彈簧，3-1為滾珠絲杠組件，3-3為同步桿和絲杠的保持架。3-6為齒輪，和絲杠過盈配合。
[0010]圖3所示為磁塊固定盤組件2，清楚表達(dá)出了動力傳動的方式一一半軸，同時示出了磁塊的分布情況。
[0011]圖4所示為磁塊固定盤組件4，其不能直接和中心傳動軸11進(jìn)行動力傳動，但可沿軸向滑動，磁塊固定盤組件4依靠三根同步桿3-11來進(jìn)行傳動聯(lián)接，同時示出了磁塊的分布情況。
[0012]圖5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，圖中所示為三個滑環(huán)(可為六個或任意個)，連通三根導(dǎo)線，中間環(huán)6-2、防護(hù)層6-7、防護(hù)層6-1采用電絕緣材料，6-5為電刷，6-4為滑環(huán)(鑲嵌于防護(hù)層6-1內(nèi))，6-8為微調(diào)彈簧(用來平衡接觸壓力)，6-3為導(dǎo)線，6-9為軸承。電刷內(nèi)接滑環(huán)，外接外部電源?；h(huán)6-4鑲嵌在防護(hù)層6-1內(nèi)部，固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子8上。電刷6-5裝配在絕緣材料內(nèi)部與支架保持相對靜止，依靠軸承6-9隔離電機(jī)轉(zhuǎn)子8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)作為動態(tài)接觸，也可以將電刷和滑環(huán)反裝，由滑環(huán)內(nèi)接電刷，外接外部電源。
[0013]圖6、圖7所示為感應(yīng)盤，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6所示形狀，如已知設(shè)備旋向，可選用圖7所示的流線形狀，以增加散熱量并減小擾流噪聲。在散熱量足夠時，感應(yīng)盤使用平盤即可，去除凸起葉片，以簡化制造工藝。
[0014]圖8所示為風(fēng)冷FT521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與齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)3、電機(jī)定子7、電機(jī)轉(zhuǎn)子8等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(jī)中心軸軸承支承處和負(fù)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(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時會造成事故?？偟膩碚f，此種方案要慎用。
[0015]圖9、圖10、圖11、圖12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9、圖10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(jī)轉(zhuǎn)子上，其內(nèi)轉(zhuǎn)子和電機(jī)轉(zhuǎn)子同步轉(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(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，用來平衡接觸壓力，彈簧處的導(dǎo)向銷6-15對彈簧起導(dǎo)向限位作用，防止高速回轉(zhuǎn)時彈簧在離心力作用下失效。
[0016]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(dǎo)電接頭，電動調(diào)速專用高速回轉(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。
【具體實施方式】
[0017]521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(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。
[0018]521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(biāo)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(biāo)定。(2)動平衡檢測一一旋轉(zhuǎn)設(shè)備必須達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的動平衡要求，以達(dá)到必要的安全可靠性。
【主權(quán)項】
1.風(fēng)冷521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(FT521系列)的結(jié)構(gòu)方案一一其特征是外轉(zhuǎn)子電機(jī)外置齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)。2.液冷521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器(YT521系列)的結(jié)構(gòu)方案——其特征是外轉(zhuǎn)子電機(jī)外置齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)、高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)，加裝外殼，強(qiáng)制液冷。3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的521型滾珠絲杠電動調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用磁耦外置電機(jī)齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速的技術(shù)方法一一高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭(或電動調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭)和外轉(zhuǎn)子電機(jī)外置齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)組合應(yīng)用，電機(jī)置于磁耦轉(zhuǎn)子外部。4.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的521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(jī)外置齒輪傳動滾珠絲杠調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)速的技術(shù)方法一一外轉(zhuǎn)子電機(jī)、齒輪和滾珠絲杠組合應(yīng)用，未接通電源時，外轉(zhuǎn)子電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、齒輪、滾珠絲杠組件與中心傳動軸同步旋轉(zhuǎn)，相對靜止，接通電源開關(guān)后，外轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間便相對轉(zhuǎn)動(電機(jī)定子與中心傳動軸同步轉(zhuǎn)動)，從而帶動齒輪轉(zhuǎn)動，然后由齒輪傳動驅(qū)動滾珠絲杠組件，使旋轉(zhuǎn)運(yùn)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(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的。5.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的521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(dǎo)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，電刷內(nèi)接滑環(huán)，外接外部電源，滑環(huán)固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，與電機(jī)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，電刷裝配在絕緣材料內(nèi)部形成靜止部件，也可以將電刷和滑環(huán)反裝，由滑環(huán)內(nèi)接電刷，外接外部電源。6.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的521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)子和電機(jī)轉(zhuǎn)子同步高速轉(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。
【文檔編號】H02K51/00GK105990990SQ201510078751
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月3日
【發(fā)明人】李啟飛
【申請人】李啟飛