507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器的制造方法
【專利摘要】507型滾珠絲杠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，其利用齒輪傳動滾珠絲杠調速機構、高速回轉導電接頭(或電動調速專用高速回轉接頭)和電機組成的調速系統，分為兩大系列：風冷507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器(FT507)、液冷507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器(YT507)。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】
507型滾珠絲杠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耦只能勉強應用到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耦只能勉強應用到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盤式磁耦調速的技術方法，伴隨著這種技術方法而引伸出兩大系列507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器一一風冷507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器(FT507系列)、液冷507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器(YT507系列)。
【附圖說明】
[0006]圖1為風冷507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器(FT507系列)，液冷507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器(YT507系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。
[0007]507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力親合器，都包含如下幾個部分:圖中標號I和5為感應盤組件，2和4為磁塊固定盤組件，3為齒輪傳動滾珠絲杠調速機構，6為高速回轉導電接頭(或電動調速專用高速回轉接頭)，11為中心傳動軸，19為支架，23為法蘭軸套。
[0008]兩大系列507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器中，所有的感應盤組件由限位螺栓聯結組成外轉子，所有的磁塊固定盤組件串聯在中心傳動軸上，和齒輪傳動滾珠絲杠調速機構一起組成內轉子。高速回轉導電接頭的滑環和電機定子同步轉動，相對靜止，高速回轉導電接頭的電刷和支架保持相對靜止。高速回轉導電接頭的電刷連接外部電源。雙向開關控制進入電機的電流方向，從而改變電機內轉子與中心傳動軸的相對轉向。電機內轉子帶動齒輪軸轉動，齒輪傳動使絲杠轉動，絲杠轉動，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盤組件之間的距離(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)，齒輪齒條同步機構保證兩側的磁塊固定盤組件同步反向運動。
[0009]圖2、圖3所示為齒輪傳動滾珠絲杠調速機構，齒輪傳動滾珠絲杠調速機構由滾珠絲杠組件3_1、齒輪傳動機構(齒輪3_6和齒輪軸3_8組成)和齒輪齒條同步機構(齒輪3_16、右齒條3_13和左齒條3-20等組成)組合而成。圖2中限位擋圈3_18用來保證同步桿3-17不會發生軸向竄動，3-19為微調彈簧，3-1為滾珠絲杠組件，3-2為支架。
[0010]圖4所示為磁塊固定盤組件2，清楚表達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5所示為磁塊固定盤組件4，其不能直接和中心傳動軸11進行動力傳動，但可沿軸向滑動，磁塊固定盤組件4依靠三根同步桿3-17來進行傳動聯接，同時示出了磁塊的分布情況。
[0012]圖6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6-2、防護層6-7、防護層6-1采用電絕緣材料，6-5為電刷，6-4為滑環(鑲嵌于防護層6-1內)，6-8為微調彈簧(用來平衡接觸壓力)，6-3為導線，6-9為軸承。電刷內接滑環，外接外部電源。滑環6-4鑲嵌在防護層6-1內部，固定在電機定子7上。電刷6-5裝配在絕緣材料內部與支架保持相對靜止，依靠軸承6-9隔離電機定子7高速旋轉的影響。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。
[0013]圖7、圖8所示為感應盤組件，盤面上分布有凸起葉片，以助散熱。未知設備旋向時，可選用圖7所示形狀，如已知設備旋向，可選用圖8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，感應盤組件使用平盤即可，去除凸起葉片，以簡化制造工藝。
[0014]圖9所示為FT507系列磁耦取下內部兩端支承軸承的結構示意，傳動軸之間聯接采用脹套，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:感應盤組件I和5由螺栓聯結組成外轉子，磁塊固定盤組件2和4與齒輪傳動滾珠絲杠調速機構3、電機定子7、電機轉子8、同步盤9、脹套10等由中心傳動軸連接組成內轉子，內外轉子互不接觸，但由于裝配時很難保證感應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定運轉，嚴重時會造成事故。總的來說，此種方案要慎用。
[0015]圖10、圖11、圖12、圖13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10、圖11中所示為三通道，其內轉子由螺栓6-29聯結各部分，然后和回轉接頭的外轉子裝配組成一個整體，再用定位螺釘固定于電機定子上，其內轉子和中心傳動軸同步轉動，其外轉子靜止不動，以連接外部電源。兩端密封環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構，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，防止高速回轉時彈簧在離心力作用下失效。
[0016]電動調速專用高速回轉接頭可用來取代高速回轉導電接頭，電動調速專用高速回轉接頭比高速回轉導電接頭具有更好的防水、防塵和防爆性能，但其結構復雜，制造困難，經濟性差。
[0017]圖1中標號7為電機定子(外表面有槽用來引出電源線)，8為電機轉子，同步盤9和脹套10保證電機定子7和中心傳動軸11同步轉動(相對靜止)，電機轉子8和齒輪軸3-8用緊定螺釘13固定在一起，同步轉動。
[0018]圖1所不方案所用電機為內轉子電機，可改用外轉子電機(將圖1中標號7變為轉子，而標號8變為定子)，即將圖1中的同步盤9和脹套10去除，然后將電機中心軸與磁耦中心傳動軸11固定在一起(或同體)，再將齒輪軸3-8與圖1中標號7固定在一起(此時標號7的功能轉變為電機轉子)。
[0019]圖14所示為改用外轉子電機后的方案。
【具體實施方式】
[0020]507型滾珠絲杠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。滾珠絲杠、電機、磁塊、軸承、齒輪、齒條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。
[0021]507型滾珠絲杠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507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器(FT507系列)的結構方案——其特征是齒輪傳動滾珠絲杠調速機構、高速回轉導電接頭(或電動調速專用高速回轉接頭)。2.液冷507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器(YT507系列)的結構方案——其特征是齒輪傳動滾珠絲杠調速機構、高速回轉導電接頭(或電動調速專用高速回轉接頭)，加裝外殼，強制液冷。3.根據權利要求1和權利要求2所述的507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器，其特征是使用齒輪傳動滾珠絲杠調速機構調速的技術方法一一齒輪傳動滾珠絲杠調速機構由滾珠絲杠組件、齒輪傳動機構和齒輪齒條同步機構組合而成，未接通電源時，齒輪傳動滾珠絲杠調速機構與中心傳動軸同步旋轉，調速時接通電源，由電機帶動齒輪，經齒輪傳動驅動滾珠絲杠組件，使旋轉運動變成直線滑動，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盤之間的距離(磁場耦合間隙)，達到調速節能的目的，齒輪齒條同步機構保證兩側的磁塊固定盤組件同步反向運動。4.根據權利要求1和權利要求2所述的507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器，其特征是使用高速回轉導電接頭的技術方法一一以電刷和滑環作為動態接觸，電刷內接滑環，外接外部電源，滑環固定在電機定子上，與電機定子同步旋轉，電刷裝配在絕緣材料內部形成靜止部件，也可以將電刷和滑環反裝，由滑環內接電刷，外接外部電源。5.根據權利要求1和權利要求2所述的507型滾珠絲杠電動調速盤式磁力耦合器，其特征是使用電動調速專用高速回轉接頭的技術方法一一電動調速專用高速回轉接頭由內轉子和外轉子兩大部分組成，外轉子靜止不動，用以連接外部電源，內轉子和中心傳動軸同步高速轉動，兩者相對靜止，內外轉子的電流通路按電接觸理論的原理。
【文檔編號】H02K51/00GK105896910SQ201510028917
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月15日
【發明人】李啟飛
【申請人】李啟飛