專利名稱：真空系統非接觸撓性磁聯軸器的制作方法
技術領域：
本發明屬于動力傳輸設備，涉及一種撓性磁聯軸器，尤其涉及一種適用于真空系統非接觸的撓性磁聯軸器。
背景技術：
在材料制備過程中，對于一些特殊性能的材料，比如抗氧化性極差或純度要求極高的材料，要求其制備環境具有超高真空或者必須在特殊氣氛中進行。對于這些特殊材料制備過程中經常用到的動力傳輸設備，由于傳動軸間間隙的存在，不能完全密封，容易造成氣氛外泄，從而影響制造出的材料質量。
磁性聯軸器利用高性能永久磁鋼的磁性來傳遞力矩，是非接觸式的，兩個半聯軸器沒有相互接觸避免了因機械式聯軸器直接接觸而在運動過程中產生的粉塵污染問題，并可以對其中所需的一半聯軸器進行密封，從而滿足特殊材料的超高真空或者特殊氣氛中制備的要求。
在實用新型專利《非接觸式磁性耦合聯軸器》(專利號02261867.8，專利公告號CN 2563354Y，公告日2003年7月30日)中，公開了主動軸與從動軸非接觸，通過安裝固定在主動軸輸出盤上和從動軸輸入盤上一一相對應的永久性磁鐵塊之間的磁力耦合作用，實現主動軸與從動軸的同步轉動，主動輸出盤與從動輸入盤之間設置隔板，從而實現主動軸與從動軸工作在兩種不同介質中的動力傳遞。但是其聯軸器的結構為平面型，磁極只有兩個相對應的嵌有磁極的板面相對應，這種平面型結構使磁極的相對應面積較小，也就意味著在同等條件下該結構的兩個半聯軸器之間的磁場強度相對較小，傳輸的扭矩也相應較小。
發明內容
為了解決平面型結構磁性聯軸器磁場強度較小、傳輸的扭矩較小的缺點，本發明的目的在于提供一種真空系統非接觸撓性磁聯軸器，不僅能滿足特殊材料密封環境的要求，而且其磁場強度大、傳輸的扭矩大，體積小，結構緊湊。
本發明所采用的技術方案是，真空系統非接觸撓性磁聯軸器，包括套裝在從動軸上的從動磁半聯軸器、套裝在主動軸上的主動磁半聯軸器和隔罩，從動磁半聯軸器嵌入主動磁半聯軸器內，隔罩設置于從動磁半聯軸器和主動磁半聯軸器之間。
隔罩與從動磁半聯軸器和主動磁半聯軸器之間留有間隙。
從動磁半聯軸器包括內磁條固定架，內磁條固定架內交替插有磁極相反的內磁條。
內磁條固定架的左右兩端面分別設有外壓蓋和內壓蓋，內磁條固定螺栓穿過外壓蓋和內壓蓋將內磁條固定于內磁條固定架內。
主動磁半聯軸器包括外磁條固定架，外磁條固定架內交替插有磁極相反的外磁條，并且外磁條固定架通過主動連接盤與主動軸固定連接。
外磁條固定架的外端面設有壓盤，外磁條固定螺栓穿過壓盤將外磁條固定架與主動連接盤固定，并將外磁條固定于外磁條固定架內。
內磁條和外磁條采用永久磁鋼，其形狀為條形，橫截面呈扇形或等腰梯形。
隔罩上開有進水口和出水口，隔罩內開有水道，水道的兩端口分別與進水口和出水口相通。
本發明的有益效果是
(1)本發明采用的嵌入式結構，從動半聯軸器嵌入主動半聯軸器內，實現了從動半聯軸器中的永久磁鋼和主動半聯軸器中的永久磁鋼最大面積的相互對應，因而兩個半聯軸器之間的磁場強度最大，傳輸的扭矩也最大，而且體積小、結構緊湊；(2)本發明的主動半聯軸器和從動半聯軸器被隔罩隔開，利用高性能永久磁鋼的磁性在完全密封隔離狀態下無接觸傳遞扭矩，可以滿足從動半聯軸器一側的高真空需求，并可以滿足一些特殊行業對粉塵的要求，也可以滿足特殊氣氛的完全密封或者防止氣氛外泄的動力傳輸要求，保護環境和生產安全；(3)本發明的主動半聯軸器和從動半聯軸器之間設置的隔罩為水冷型，當聯軸器高速旋轉時兩個半聯軸器的同步運動或高速起動與停止可能產生的異步運動時，兩個半聯軸器之間的隔罩切割磁力線產生的磁感應電流造成的熱量可以通過冷卻水及時帶走，因此，本發明可以滿足長時間工作及頻繁“啟動”與“停止”的苛刻要求；(3)本發明聯軸器中的永久磁鋼采用機械固定安裝方式，拋棄了使用環氧樹脂等化學粘結劑進行粘貼固定的方式，避免了化學組成物在真空環境下揮發造成的二次污染問題；(4)本發明的聯軸器中的永久磁鋼采用N-S型和S-N型磁極交替安裝，這種形式使磁鋼相互吸引形成磁路閉環，結構更穩固；(7)本發明的聯軸器的永久磁鋼截面呈扇形或等腰梯形，可以減小內外磁條的間隙，更好的傳輸扭矩；(6)本發明的主動半聯軸器和從動半聯軸器無接觸撓性傳遞扭矩，可以實現高速啟動和停止時兩個半聯軸器可能產生的相對運動，實現旋轉設備的“軟啟動”和“軟停止”，減小對動力傳輸系統設備的沖擊；(8)本發明采用高性能永磁鋼的磁性傳遞力矩，在實際安裝過程中準許主動軸和從動軸之間有一定的偏差，可以滿足撓性聯軸器的補償偏移的能力，實現了無接觸撓性傳遞扭矩，因此適用面極廣，可以應用于先進材料制備、制藥、食品、塑料等設備中，并可以節約能源，降低生產成本。
圖1是本發明聯軸器的結構示意圖；圖2是圖1的A-A向視圖；圖3是本發明從動磁半聯軸器在主動磁半聯軸器內不同嵌入深度示意圖。
圖中，1.從動軸，2.主動軸，3.隔罩，4.內磁條固定架，5.外磁條固定架，6.主動連接盤，7.內磁條，8.外磁條，9.外壓蓋，10.內壓蓋，11.壓盤，12.內磁條固定螺栓，13.外磁條固定螺栓，14.進水口，15.出水口，16.水道，17.真空室側壁。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。
參見圖1、圖2，真空系統非接觸撓性磁聯軸器，包括套裝在從動軸1上的從動磁半聯軸器、套裝在主動軸2上的主動磁半聯軸器和隔罩3，從動磁半聯軸器嵌入主動磁半聯軸器內，隔罩3設置于從動磁半聯軸器和主動磁半聯軸器之間，并與從動磁半聯軸器和主動磁半聯軸器之間留有間隙。本發明的磁聯軸器，從動軸1和主動軸2是依靠非接觸的兩個半聯軸器的磁力撓性來傳遞動力，主動磁半聯軸器和從動磁半聯軸器之間隔罩3的設置，利用了高性能永久磁鋼的磁性，可以在完全密封隔離的狀態下無接觸傳遞扭矩，可以滿足從動磁半聯軸器一側的高真空需求，并可以滿足一些特殊行業對粉塵的要求，也可以滿足特殊氣氛的完全密封或者防止氣氛外泄的動力傳輸要求，保護環境和生產安全。其特征為嵌入式，從動磁半聯軸器在主動磁半聯軸器內部，實現了從動磁半聯軸器中的磁條和主動磁半聯軸器中的磁條最大面積的相互對應，兩個半聯軸器之間的磁場強度最大，傳輸的扭矩也最大，具有結構緊湊，體積小型化的特點。從動磁半聯軸器與隔罩3之間、主動磁半聯軸器與隔罩3之間都有一定的間隙，這種設置，不僅準許主動軸和從動軸之間有一定的偏差，可以滿足撓性聯軸器的補償偏移的能力，也可實現高速啟動和停止時兩個半聯軸器可能產生的相對運動，實現旋轉設備的“軟啟動”和“軟停止”，減小對動力傳輸系統設備的沖擊。從動磁半聯軸器包括內磁條固定架4，內磁條固定架4內交替插入六支磁極為N-S設置和六支磁極為S-N設置的內磁條7，內磁條固定架4的左右兩端面分別設有外壓蓋9和內壓蓋10，內磁條固定螺栓12穿過外壓蓋9和內壓蓋10將磁條7固定在內磁條固定架4內，主動磁半聯軸器包括外磁條固定架5，外磁條固定架5內交替插入六支磁極為N-S設置和六支磁極為S-N設置的外磁條8，并且外磁條固定架5通過主動連接盤6與主動軸2固定連接，外磁條固定架5的外端面設有壓盤11，外磁條固定螺栓13穿過壓盤11將外磁條固定架5與主動連接盤6固定，并將外磁條8固定在外磁條固定架5內。內磁條7和外磁條8均采用條形永久磁鋼，其橫截面呈扇形，這種形狀可以減小內外磁條的間隙，更有效地傳輸扭矩，另外其采用磁極為N-S型和S-N型交替安裝的形式使磁條之間相互吸引，結構更穩固。內磁條7和外磁條8均采用機械固定安裝方式，拋棄了使用環氧樹脂等化學粘結劑進行粘貼固定的方式，避免了化學組成物在真空環境下揮發造成的二次污染問題。隔罩3是由不銹鋼組件焊接加工而成，隔罩3上開有進水口14和出水口15，隔罩內開有水道16，水道16的兩端口分別與進水口14和出水口15相通。在隔罩3中通入循環冷卻水，用以帶走聯軸器長時間高速旋轉時兩個半聯軸器的同步運動或高速起動與停止時可能產生的異步運動在兩個半聯軸器之間的隔罩3切割磁力線產生的磁感應電流造成的熱量，從而可以滿足長時間工作及頻繁“啟動”與“停止”的要求。
將組裝好的從動半聯軸器安裝在從動軸1上，然后在真空室側壁17上安裝隔罩3，確保從動半聯軸器與隔罩3的內壁之間沒有直接接觸，并有一定的間隙；將組裝好的主動半聯軸器安裝在主動軸2上，然后向隔罩3方向移動整體主動部件，使隔罩3及從動半聯軸器嵌入主動半聯軸器的內部，并確保主動半聯軸器與隔罩3的外壁之間沒有直接接觸，并有一定的間隙；在隔罩3的進水口14和出水口15上分別接上冷卻水水管，并打開冷卻水準備運轉；打開抽真空設備，待真空度達到預定值時，開啟主動設備，動力通過非接觸撓性磁聯軸器傳遞到處于完全密封隔離狀態的從動軸及從動設備上。
圖3中顯示從動磁半聯軸器在主動磁半聯軸器內的不同嵌入深度。從動磁半聯軸器在主動磁半聯軸器內的嵌入深度可以調整，通過調整其嵌入深度，可改變磁場的強弱、傳輸扭矩的大小，進而調整“軟啟動”和“軟停止”的時間長短。當從動磁半聯軸器嵌入較深時，內磁條7和外磁條8軸向嚴格對應，此時磁場最強，傳輸的扭矩最大，“軟啟動”和“軟停止”的時間最短，當從動磁半聯軸器嵌入較淺時，內磁條7和外磁條8沿長度方向錯位，軸向沒有嚴格對應，傳輸的扭矩相對較小，“軟啟動”和“軟停止”的時間就較長。
實施例1應用于高真空系統的材料制備設備中的動力傳輸。
內磁條固定架4、外磁條固定架5、外壓蓋9、內壓蓋10、主動連接盤6、隔罩3均采用不銹鋼制作。
用螺栓將隔罩3固定在真空系統的真空室側壁17上，隔罩3將經過真空室側壁17伸出在真空室外的從動軸1及安裝在從動軸上的從動半聯軸器密封，形成封閉的真空系統，調整好從動磁半聯軸器在主動磁半聯軸器內的嵌入深度。向隔罩3內通入壓力為0.1MPa、流量為0.5噸/小時的循環冷卻水，打開高真空系統的機械泵，當壓力小于40Pa后打開擴散泵進行兩級抽真空，真空度達到10-2-10-5Pa，聯軸器在3000轉/分時可以平穩長時間工作，隔罩3的熱量可以由循環冷卻水帶出，磁聯軸器系統的工作溫度可以保持在30℃以內，頻繁“啟動”和“停止”工作時，隔罩3的溫度也可以保持在30℃以內，并且可以實現一定程度的“軟啟動”和“軟停車”。
實施例2應用于惰性氣體保護系統的材料制備設備中的動力傳輸。
內磁條固定架4、外磁條固定架5、外壓蓋9、內壓蓋10、主動連接盤6均采用鋁合金，隔罩3采用不銹鋼制作。
用螺栓將隔罩3固定在真空系統的真空室側壁17上，隔罩3將經過真空室側壁17伸出在真空室外的從動軸1及安裝在從動軸上的從動半聯軸器密封，形成封閉的真空系統，調整好從動磁半聯軸器在主動磁半聯軸器內的嵌入深度。向隔罩3內通入壓力為0.1MPa、流量為0.5噸/小時的循環冷卻水，打開機械泵，當壓力小于40Pa后打開擴散泵進行兩級抽真空，真空度達到10-2-10-5Pa，充入氬氣和SF6氣體后其真空度為102Pa，保壓5小時不泄漏，表明該聯軸器可以保證在傳動中防止有害SF6氣體的泄漏，可以保護環境和生產安全。聯軸器在1000-3000轉/分時可以平穩連續5小時工作，隔罩3的熱量可以由循環冷卻水帶出，聯軸器系統的工作溫度可以保持在40℃以內，并且也可以實現一定程度的“軟啟動”和“軟停車”。
權利要求
1.真空系統非接觸撓性磁聯軸器，包括套裝在從動軸(1)上的從動磁半聯軸器、套裝在主動軸(2)上的主動磁半聯軸器和隔罩(3)，其特征在于，所述從動磁半聯軸器嵌入主動磁半聯軸器內，所述隔罩(3)設置于從動磁半聯軸器和主動磁半聯軸器之間。
2.如權利要求1所述的磁聯軸器，其特征在于，所述隔罩(3)與從動磁半聯軸器和主動磁半聯軸器之間留有間隙。
3.如權利要求1所述的磁聯軸器，其特征在于，所述從動磁半聯軸器包括內磁條固定架(4)，內磁條固定架(4)內交替插有磁極相反的內磁條(7)。
4.如權利要求3所述的磁聯軸器，其特征在于，所述內磁條固定架(4)的左右兩端面分別設有外壓蓋(9)和內壓蓋(10)，內磁條固定螺栓(12)穿過外壓蓋(9)和內壓蓋(10)將內磁條(7)固定于內磁條固定架(4)內。
5.如權利要求1所述的磁聯軸器，其特征在于，所述主動磁半聯軸器包括外磁條固定架(5)，外磁條固定架(5)內交替插有磁極相反的外磁條(8)，并且外磁條固定架(5)通過主動連接盤(6)與主動軸(2)固定連接。
6.如權利要求5所述的磁聯軸器，其特征在于，所述外磁條固定架(5)的外端面設有壓盤(11)，外磁條固定螺栓(13)穿過壓盤(11)將外磁條固定架(5)與主動連接盤(6)固定，并將外磁條(8)固定于外磁條固定架(5)內。
7.如權利要求3所述的磁聯軸器，其特征在于，所述內磁條(7)采用永久磁鋼，其形狀為條形，橫截面呈扇形或等腰梯形。
8.如權利要求5所述的磁聯軸器，其特征在于，所述外磁條(8)采用永久磁鋼，其形狀為條形，橫截面呈扇形或等腰梯形。
9.如權利要求1所述的磁聯軸器，其特征在于，所述隔罩(3)上開有進水口(14)和出水口(15)，隔罩(3)內開有水道(16)，水道(16)的兩端口分別與進水口(14)和出水口(15)相通。
全文摘要
真空系統非接觸撓性磁聯軸器，包括套裝在從動軸上的從動磁半聯軸器、套裝在主動軸上的主動磁半聯軸器和隔罩，從動磁半聯軸器嵌入主動磁半聯軸器內，隔罩設置于從動磁半聯軸器和主動磁半聯軸器之間。本發明采用的嵌入式結構，實現了從動半聯軸器中的永久磁鋼和主動半聯軸器中的永久磁鋼最大面積的相互對應，不僅能滿足特殊密封環境的要求，而且其磁場強度大、傳輸的扭矩大，體積小，結構緊湊。
文檔編號H02K49/00GK1674418SQ20051004195
公開日2005年9月28日 申請日期2005年4月14日 優先權日2005年4月14日
發明者徐春杰, 張忠明, 郭學鋒 申請人:西安理工大學