532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器的制造方法
【專利摘要】532型溝槽凸輪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，其利用內轉子電機、溝槽凸輪、杠桿同步機構和高速回轉導電接頭(或電動調速專用高速回轉接頭)組成的調速系統，分為四大系列：風冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(FT532)、液冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(YT532)、串聯風冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CFT532)、串聯液冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CYT532)。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】
532型溝槽凸輪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532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器一一風冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(FT532系列)、液冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(YT532系列)、串聯風冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CFT532系列)、串聯液冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CYT532系列)。
【附圖說明】
[0006]圖1所示為風冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(FT532系列)，液冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(YT532系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。圖1中，為使圖面清晰，省略了一組杠桿同步機構的投影，且保留的一組杠桿投影沒有剖視。
[0007]圖2所示為串聯風冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CFT532系列)，串聯液冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CYT532系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進出，強制液冷。圖2中，為使圖面清晰，省略了一組杠桿同步機構的投影，且保留的一組杠桿投影沒有剖視。
[0008]四大系列532型溝槽凸輪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5為感應盤組件，2和4為磁塊固定盤組件，3和9為內轉子電機溝槽凸輪調速機構，6為高速回轉導電接頭(或電動調速專用高速回轉接頭)。
[0009]對于串聯532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CFT532系列、CYT532系列)，理論上可串聯任意組，可根據需要決定，圖2所示為3組串聯，圖中標號8為中間串聯的感應盤組件和磁塊固定盤組件。
[0010]四大系列532型溝槽凸輪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，和內轉子電機溝槽凸輪調速機構一起組成內轉子，中心傳動軸中有電線連接電機(電機定子、磁塊固定盤組件和中心轉動軸同步轉動)和高速回轉導電接頭的電刷(和中心傳動軸相對靜止)，高速回轉導電接頭的滑環連接外部電源。雙向開關控制進入電機的電流方向，從而改變電機轉向。電機內轉子驅動溝槽凸輪組件，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)，杠桿同步機構保證兩側的磁塊固定盤組件同步反向運動。
[0011]圖3所示為A-A剖視圖。圖中清楚示出了磁塊、杠桿同步機構的分布情況。
[0012]圖4所示為左磁盤組件。
[0013]圖5所示為右磁盤組件。
[0014]圖6所示為內轉子電機溝槽凸輪調速機構，由內轉子電機、溝槽凸輪組件和杠桿同步機構三部分組成。圖中標號3-21為螺紋密封堵頭，3-34為限位擋圈，3-32為同步桿，3-33為微調彈簧，3-12為電接觸材料，3-11采用電絕緣材料鑲嵌電接觸材料的組合結構，3-8、3-10、3-13、3-14、3-15、3-16采用電絕緣材料，3-30為定子繞組，3-31為轉子繞組，3-1為溝槽凸輪，3-2為滾子固定軸(和電機中心軸同體)，3-24、3-27為杠桿，3-29為支架(和電機外殼同體)，電機由專業廠家批量生產。
[0015]圖7所示為串聯532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器用內轉子電機溝槽凸輪調速機構，9-1為襯套，9-2為中心傳動軸。
[0016]圖19所示為杠桿同步機構示意圖。
[0017]圖8、圖9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6-3、防護層6-4采用電絕緣材料，6-5為電刷，6-6為滑環(鑲嵌于中間環6-3內)，6-7為微調彈簧(用來平衡接觸壓力)，6-8為導線，6-9為右端蓋，6-1為左端蓋，6-11為軸承，6_15為支架。滑環內接電屆IJ，外接外部電源。電刷裝配于中心傳動軸6-14上，與中心傳動軸同步旋轉。滑環6-6鑲嵌在中間環6-3內部形成靜止部件，固定在支架6-15上，依靠軸承6-11隔離中心傳動軸高速旋轉的影響。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，由電刷內接滑環，外接外部電源。圖9中將防護層6-4擴大到圓周面，增強絕緣防護，并去除了左右端蓋以簡化結構。
[0018]圖10、圖11所示為感應盤，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10所示形狀，如已知設備旋向，可選用圖11所示的流線形狀，以增加散熱量并減小擾流噪聲。在散熱量足夠的情況下，感應盤使用平盤即可，可不要凸起葉片，以簡化制造工藝。
[0019]圖12所示為中心傳動軸中細長孔的制造工藝(可直接進行細長孔加工)一一采用鋁擠型成型，然后與中心傳動軸進行嵌套，以簡化加工工藝，降低制造成本。
[0020]圖13所示為串聯532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CFT532系列、CYT532系列)中間串聯的感應盤組件和磁塊固定盤組件，定位套8-1、8-2將感應盤組件定位于磁耦外轉子的聯結螺桿上，限位套8-8對磁塊固定盤組件在中心傳動軸上滑動起限位作用。
[0021]圖14所示為FT532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與內轉子電機溝槽凸輪調速機構3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。
[0022]圖15、圖16、圖17、圖18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15、圖16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。
[0023]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。
【具體實施方式】
[0024]532型溝槽凸輪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。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。
[0025]532型溝槽凸輪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532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(FT532系列)的結構方案——其特征是內轉子電機溝槽凸輪調速機構、高速回轉導電接頭(或電動調速專用高速回轉接頭)。2.液冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(YT532系列)的結構方案——其特征是內轉子電機溝槽凸輪調速機構、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.串聯風冷532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CFT532系列)的結構方案——其特征是內轉子電機溝槽凸輪調速機構、高速回轉導電接頭(或電動調速專用高速回轉接頭)、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532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器(CYT532系列)的結構方案——其特征是內轉子電機溝槽凸輪調速機構、高速回轉導電接頭(或電動調速專用高速回轉接頭)、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.根據權利要求1、權利要求2、權利要求3、權利要求4所述的532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器，其特征是使用內轉子電機溝槽凸輪調速機構調速的技術方法一一內轉子電機、溝槽凸輪組件和杠桿同步機構組合應用形成內轉子電機溝槽凸輪調速機構，未接通電源時，內轉子電機溝槽凸輪調速機構與中心傳動軸同步旋轉，相對靜止，接通電源開關后，電機轉子驅動溝槽凸輪組件，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，杠桿同步機構保證兩側的磁塊固定盤組件同步反向運動。6.根據權利要求1、權利要求2、權利要求3、權利要求4所述的532型溝槽凸輪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，滑環內接電刷，外接外部電源，電刷裝配于中心傳動軸上，與中心傳動軸同步旋轉，滑環鑲嵌在絕緣材料內部形成靜止部件，固定在支架上，也可以將電刷和滑環反裝，由電刷內接滑環，外接外部電源。7.根據權利要求1、權利要求2、權利要求3、權利要求4所述的532型溝槽凸輪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。8.根據權利要求3、權利要求4所述的串聯532型溝槽凸輪電動調速盤式磁力耦合器，其特征是使用磁耦串聯內轉子電機溝槽凸輪調速機構電動調速的技術方法一一通過中心傳動軸中的主電纜控制幾組內轉子電機溝槽凸輪調速機構同時運動，此法用以解決大功率、高扭矩動設備的調速節能。
【文檔編號】H02K51/00GK105896928SQ201510044331
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月23日
【發明人】李啟飛
【申請人】李啟飛