Wc/d型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器的制造方法
【專利摘要】WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器可劃歸動力傳動、節能減排、動設備、磁力驅動領域，其利用溝槽凸輪和行星輪系組合形成調速機構，分為八大系列：風冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(FTWC/D)、串聯風冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CFTWC/D)，液冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(YTWC/D)、串聯液冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CYTWC/D)。本發明為動設備的調速節能找到了一種經濟可行的方法。
【專利說明】
WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器
技術領域
[0001 ] 動力傳動、節能減排、動設備、磁力驅動。
【背景技術】
[0002]從人類利用地磁驅動發明羅盤開始，磁場能量的利用研究便一直沒有停止過。伴隨著現代磁學理論的發展，磁力驅動產品在工業中的應用便層出不窮，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，磁力驅動技術發展緩慢，直到1983年，中國發明了高性能永磁材料釹鐵硼，磁力驅動產品才得到快速發展應用。
[0003]磁力耦合器從磁力栗等磁力驅動產品中獨立出來作為單獨的分支發展以來，出現了形形色色的產品，但都局限于結構方面的原因，只能局限于中小功率、中小扭矩區間的動設備動力傳動應用中，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備，現有技術和產品都無法滿足實際應用需求。
[0004]節能減排是目前迫切需求。動設備節能，目前比較高效的有變頻調速節能和溝槽凸輪機構調速磁力耦合器調速節能。變頻器使用壽命較短，環境適應能力差，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。目前已進行應用的溝槽凸輪機構調速磁耦(筒式和盤式)因結構原因應用范圍有限，且價格昂貴。液冷溝槽凸輪機構調速盤式磁力耦合器只能勉強應用到2500KW以下中等轉速的動設備中，風冷溝槽凸輪機構調速盤式磁力耦合器只能勉強應用到350KW以下中等轉速的動設備中。筒式磁耦則更差，液冷調速產品只能勉強應用到800KW以下中等轉速的動設備中，且安全可靠性不高。
【發明內容】
[0005]本發明重在找到一種解決大功率、高扭矩動設備調速節能的技術方法，伴隨著這種技術方法而引伸出四大系列WC型和四大系列WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器一一風冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(FTWC/D系列)、串聯風冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CFTWC/D系列)，液冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(YTWC/D)、串聯液冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CYTWC/D)。
[0006]WC型和WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器的區別在于WC型用了一個磁塊固定盤組件，WC型較WD型結構緊湊，WD型用了兩個磁塊固定盤組件。
【附圖說明】
[0007]圖1、圖2為風冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(FTWC系列)，液冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(YTWC系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。
[0008]圖12、圖13為風冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(FTWD系列)，液冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(YTWD系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。
[0009]圖14、圖15為串聯風冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CFTffC系列)，串聯液冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CYTWC系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。
[0010]圖16、圖17為串聯風冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CFTffD系列)，串聯液冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CYTWD系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。
[0011]圖2、圖15、圖13、圖17中加裝了輔助中心齒輪3_12，并利用軸承3_13來隔離內轉子的轉速影響，并且將限位軸承4的擋板3-10和3-11固定在輔助中心齒輪3-12上。圖
13、圖17中支承輔助中心齒輪3-12的軸承3-13直接固定于內中心傳動軸的限位套上，從而減小支承軸承的尺寸，以滿足高速工況需求。
[0012]四大系列WC型和四大系列WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器，都包含如下幾個部分:圖中標號I和8為感應盤組件，2和7為磁塊固定盤組件，15為中間傳動軸，13為外中心傳動軸，12為內中心傳動軸，6為傳動桿，5為限位擋圈，4為限位軸承，10為輔助支承筒，11為軸承，3為溝槽凸輪行星輪系組合調速機構。溝槽凸輪行星輪系組合調速機構3中，3-5為主中心齒輪，3-6為行星齒輪，3-4為環形壓板，3-3為軸承，3-2為壓板軸承，3-1和3-7為溝槽凸輪組件(左右旋)，3-8為主支架。
[0013]對于串聯WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CFTWC/D系列、CYTWC/D系列)，理論上可串聯任意組，可根據需要決定，圖14、圖15、圖16和圖17所示均為3組串聯。各串聯磁耦單元的磁塊固定盤組件之間以限位套定位。
[0014]四大系列WC型和四大系列WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器中，外中心傳動軸13、中間傳動軸15、感應盤組件I和8、傳動桿6等聯結組成外轉子，內中心傳動軸12、磁塊固定盤組件2和7等聯結組成內轉子。內、外中心傳動軸與負載及原動機的中心傳動軸聯結使用脹套，也可采用鍵聯接。行星齒輪3-6、主中心齒輪3-5等組成行星輪系，行星輪系和溝槽凸輪組件(溝槽凸輪、滾子和滾子固定軸等組成)組成調速機構。磁耦工作時，外轉子和溝槽凸輪組件同步高速旋轉，當調速時，驅動主中心齒輪自轉，由于差速的作用，行星齒輪開始自轉，驅動溝槽凸輪組件運動，從而改變感應盤和磁塊固定盤之間的距離(磁場耦合間隙)，以達到調速節能的目的(磁場耦合間隙的變化，將導致磁耦內外轉子轉差的變化，也就是輸入輸出轉速的變化)。
[0015]圖3所示為A-A剖視圖。
[0016]圖4所示為B-B剖視圖，可看出以半軸形式傳遞扭矩，也可采用導向平鍵或花鍵。
[0017]圖5所示為C-C剖視圖，可看出以半軸形式傳遞扭矩，也可采用導向平鍵或花鍵。
[0018]圖6所示為D-D剖視圖，可看出以半軸形式傳遞扭矩，也可采用導向平鍵或花鍵。
[0019]圖8、圖9為感應盤，盤面上分布有凸起葉片，已助散熱。未知設備旋向時，可選用圖8所示形狀，如已知設備旋向，可選用圖9所示的流線形狀，已增加散熱量并減小擾流噪聲。在散熱量足夠的情況下，使用平盤即可，去除凸起葉片，以簡化制造工藝。
[0020]圖10所示為E向視圖。
[0021 ] 圖11所示為F-F剖視圖。
[0022]圖18所示為FTWC系列磁耦的一種調速驅動方案示意圖，圖19所示為CFTWC系列磁耦的一種調速驅動方案示意圖，兩者均為軸向電機驅動。電機轉子與主支架3-8固定在一起，電機定子與外中心傳動軸用脹套固定在一起，高速回轉導電接頭用來連接外部電源給電機供電。磁親工作時，電機轉子、電機定子與磁親外轉子同步旋轉，調速時，由雙向開關控制進入電機的電流方向以控制電機轉子轉向，接通電源時，電機轉子與電機定子之間發生相對轉動，電機轉子驅動主中心齒輪3-5自轉，從而使溝槽凸輪行星輪系組合調速機構調節磁場耦合間隙，改變磁耦輸出轉速以滿足實際應用工況需求。FTffD系列、CFTWD系列磁親也可米用此種驅動方案軸向電機驅動。
[0023]圖7所示為高速回轉導電接頭，采用模塊化結構，滑環的數量根據需要確定，圖中所示為三個滑環(可為六個或任意個)，連通三根導線，中間環16-2、防護層16-7、防護層16-1采用電絕緣材料，16-5為電刷，16-4為滑環(鑲嵌于防護層16_1內，固定在電機定子上)，16-8為微調彈簧(用來平衡接觸壓力)，16-3為導線。電刷內接滑環，外接外部電源。電刷16-5裝配在絕緣材料內部與支架保持相對靜止。高速回轉導電接頭以電刷和滑環作為動態接觸，也可以將電刷和滑環反裝，由滑環內接電刷，外接外部電源。
[0024]圖20所示為所示為電動調速專用高速回轉接頭，采用模塊化串聯結構，可串聯任意通道，圖中所示為三通道，兩端密封環16-16、16-17可采用碳化鎢、石墨等材料，中間有電線進出部分的16-3、16-4、16-10可采用電絕緣材料，16-19采用電接觸材料，16-18采用電絕緣材料鑲嵌電接觸材料的組合結構，16-12為彈簧，用來平衡接觸壓力，彈簧處的導向銷16-11對彈簧起導向限位作用，防止高速回轉時彈簧在離心力作用下失效。
[0025]高速回轉導電接頭可使用電動調速專用高速回轉接頭替代。高速回轉導電接頭結構簡單，而電動調速專用高速回轉接頭密封性能優良。
[0026]圖21所示為FTWC系列磁耦的又一種調速驅動方案示意圖，圖22所示為CFTWC系列磁耦的又一種調速驅動方案示意圖，兩者均為側面電機驅動。加裝了一輔助行星輪系以保證調速時的穩定性。FTWD系列、CFTffD系列磁耦也可采用此種驅動方案一一側面電機驅動。
【具體實施方式】
[0027]WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器所包含的各組成零部件，現代工業制造技術均可加工制造。齒輪、電機、磁塊、軸承均可由專業廠商配套生產，其它零部件機加工、模具成形、焊接即可。
[0028]WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器作為一種動設備，其成品要想成功應用，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(各功率扭矩區間)，以完成系列化產品的標定。(2)動平衡檢測一一旋轉設備必須達到相關標準規定的動平衡要求，以達到必要的安全可靠性。
【主權項】
1.風冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(FTWC系列)的結構方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構，磁耦外轉子中的感應盤沿軸向可滑動，而磁耦內轉子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動。2.液冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(YTWC系列)的結構方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構，磁耦外轉子中的感應盤沿軸向可滑動，而磁耦內轉子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動，加裝外殼，強制液冷。3.串聯風冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CFTWC系列)的結構方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構，磁耦外轉子中的感應盤沿軸向可滑動，而磁耦內轉子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動，串聯結構(說明書中所示為三組串聯，可串聯兩組或多組，結構一樣)。4.串聯液冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CYTWC系列)的結構方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構，磁耦外轉子中的感應盤沿軸向可滑動，而磁耦內轉子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動，串聯結構(說明書中所示為三組串聯，可串聯兩組或多組，結構一樣)，加裝外殼，強制液冷。5.風冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(FTWD系列)的結構方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構，磁耦外轉子中的感應盤沿軸向可滑動，而磁耦內轉子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動。6.液冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(YTWD系列)的結構方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構，磁耦外轉子中的感應盤沿軸向可滑動，而磁耦內轉子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動，加裝外殼，強制液冷。7.串聯風冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CFTWD系列)的結構方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構，磁耦外轉子中的感應盤沿軸向可滑動，而磁耦內轉子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動，串聯結構(說明書中所示為三組串聯，可串聯兩組或多組，結構一樣)，加裝外殼，強制液冷。8.串聯液冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器(CYTWD系列)的結構方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構，磁耦外轉子中的感應盤沿軸向可滑動，而磁耦內轉子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動，串聯結構(說明書中所示為三組串聯，可串聯兩組或多組，結構一樣)，加裝外殼，強制液冷。9.根據權利要求1、權利要求2、權利要求3、權利要求4、權利要求5、權利要求6、權利要求7、權利要求8所述的WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器，其特征是使用溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構調速的技術方法一一行星齒輪、主中心齒輪等組成行星輪系，行星輪系和溝槽凸輪組件(溝槽凸輪、滾子和滾子固定軸等組成)組成調速機構，磁耦工作時，外轉子和溝槽凸輪組件同步高速旋轉，當調速時，驅動主中心齒輪自轉，由于差速的作用，行星齒輪開始自轉，驅動溝槽凸輪組件運動，從而改變感應盤和磁塊固定盤之間的距離(磁場耦合間隙)，以達到調速節能的目的(磁場耦合間隙的變化，將導致磁耦內外轉子轉差的變化，也就是輸入輸出轉速的變化)。10.根據權利要求3、權利要求4、權利要求7、權利要求8所述的串聯型WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動調速盤式磁力耦合器，其特征是使用磁耦串聯并利用溝槽凸輪和行星輪系組合驅動磁耦外轉子中的感應盤沿軸向移動來改變磁場耦合間隙達到調速目的的技術方法一一控制幾組串聯的由溝槽凸輪和行星輪系組合的調速機構同時調節各串聯單元磁耦的磁場耦合間隙，此法用以解決大功率、高扭矩動設備的調速節能。
【文檔編號】H02K51/00GK105896902SQ201410853492
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月19日
【發明人】李啟飛
【申請人】李啟飛