內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器的制造方法
【專利摘要】一種內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器，由導體外轉子Ⅰ、永磁內轉子Ⅱ、嚙合面調整機構Ⅲ、智能保護系統Ⅳ四個部分組成。采用徑向氣隙大小固定的外側單圓環式感應裝置和輻射取向環式內整體磁環有效尺寸優化結構及高效散熱系統和靜態調速機構，輔以智能保護系統。導體外轉子Ⅰ由電機軸脹套連接電機軸（21）、電機軸鍵條（22）引入電機動力，永磁內轉子Ⅱ由負載軸脹套連接負載軸（23）、負載軸鍵條（24）輸出扭矩，在靜止狀態下，手動調節嚙合面調整機構Ⅲ，改變導體外轉子Ⅰ與永磁內轉子Ⅱ的嚙合面積大小。信號碼盤安裝于負載側的信號檢測軸（17）上，用來實時檢測負載轉速變化。
【專利說明】內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電機聯軸器的裝置，適用于電機頻繁起動、負載變載頻繁、過載惡劣和負載輸出量需要調整的工況下電機與負載的聯接。
【背景技術】
[0002]聯軸器是機械系統動力傳輸過程中經常使用的部件，廣泛應用于石油化工、動力工業、采礦和船舶、航空航天、鋼鐵工業、造紙等行業。隨著科學技術的不斷發展，聯軸器應用領域不斷擴大，技術也在不斷發展，新產品新技術層出不窮。
[0003]聯軸器的類型較多，通常根據有無補償相對位移的能力，即能否在發生相對位移的條件下保持聯接的功能，劃分為剛性聯軸器和撓性聯軸器。
[0004]剛性聯軸器具有結構簡單、傳遞效率高的優點。但也有不能過載保護、不能緩沖減震、無法補償兩軸相對位移及提供軟啟動功能的缺點。
[0005]撓性聯軸器包括無彈性元件的撓性聯軸器和有彈性元件的撓性聯軸器，前者緩沖減震能力差，后者的傳遞效率則較低。撓性聯軸器屬于接觸式聯軸器，對中安裝誤差小且很難保證，往往由于對中安裝問題導致振動并縮短密封件和軸承的壽命，使設備溫度升高、傳遞效率降低。雖然部分撓性聯軸器允許在較大的對中誤差條件下運行，但卻會在電機和負載軸上產生周期性附加載荷，沒有從根本上解決問題。另外重載機械設備必須具有“軟啟動和過載保護”的工作能力，以避免對設備造成很大的損害和易發生人身事故，同時減小對電網的沖擊。“軟啟動”不僅能夠大幅度減輕傳動系統本身所受到的啟動沖擊，延長關鍵零部件的使用壽命，同時還能大大縮短電動機啟動電流的沖擊時間，減小對電動機的熱沖擊負荷及對電網的影響，從而節約電能并延長電動機的工作壽命。“過載保護”不僅能夠保護電機而且有效延長負載設備壽命，是大型設備必須具有的。大部分撓性聯軸器無軟啟動和過載保護功能。雖然個別撓性聯軸器能提供軟啟動和過載保護功能但要求對中安裝誤差要小，否則直接影響動力傳遞的效果甚至出現生產事故。另外通過聯軸器實現對負載調速目前只有接觸式的液力偶合器，但其要求對中安裝誤差要小，否則影響傳遞效率。
[0006]現有撓性聯軸器都不同時具備:對中安裝誤差大、軟啟動、調速和過載保護四項功倉泛。
[0007]在實際中，系統運行情況是復雜多變的，無論怎樣嚴格保證兩軸的對中，設備運行一段時間后都會產生振動，從而加速磨損、縮短設備壽命。所以為了提高旋轉設備的可靠性，消除電機軸和負載軸之間聯軸器的剛性聯接，使得電機和負載之間振動隔離、互不影響；容許更大的對中誤差，當設備受到大沖擊和負載輸出量需要調整時，能提供軟啟動、調速節能功能和過載時保護設備。是未來聯軸器發展的必然趨勢。

【發明內容】

[0008]為了解決剛性聯軸器不能過載保護、不能緩沖減震、無法補償兩軸相對位移及提供軟啟動功能的缺點。和現有撓性聯軸器都不同時具備:對中安裝誤差大、軟啟動、調速和過載保護四項功能的不足，本實用新型提供一種內輻射環式靜態調速保護型永磁連軸器，同時實現對中安裝誤差大、軟啟動、調速和過載保護四項功能。可將動力無接觸傳遞給負載，根據適時的負載輸出量的要求，通過嚙合面調整機構，在靜止狀態下，手動調節電機導體外轉子與負載永磁內轉子之間的磁力嚙合面積大小，來改變傳遞扭矩大小，通過負載扭矩的調節實現負載輸出速度的改變，達到控制負載輸出量的要求。同時改變輸入端的扭矩大小，來最終改變電機輸出功率大小，實現電機大幅節能和提高電機工作效率。通過智能保護系統，當負載過載時具有自動保護電機、負載設備和內輻射環式靜態調速保護型永磁連軸器的作用，以消除內輻射環式靜態調速保護型永磁連軸器滑差升溫帶來的損害。
[0009]內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器，其特征是具有連接在電機軸(21)上的導體外轉子(I )和連接負載軸(23)的永磁內轉子(II)，且導體外轉子(I )和永磁內轉子(II)之間徑向有固定的空氣間隙并通過磁力耦合作用實現電機軸(21)與負載軸(23)之間無接觸的扭矩傳遞；在永磁內轉子(II)上還設有拉動永磁內轉子(II)軸向相對移動的嚙合面調整機構(III)，且所述調整機構(III)由負載連接套(7)、滑動鍵(13)、內絲連接套(14)、固定座(15)和端環(16)通過螺紋、螺釘和滑動鍵連接成一個整體；在負載軸(23)—側裝有智能保護系統(IV)，且所述智能保護系統(IV)由安裝在負載側的信號檢測軸(17)、信號碼盤(18)、轉速傳感器(19)和信號處理器(20)組成，并采用電源線連接將轉速傳感器(19)和信號處理器(20 )連為一體并由信號處理器(20 )給電機電源一個輸出控制信號。
[0010]所述導體外轉子(I)是由連接在電機軸(21)上的外旋轉環(3)和導體環(4)構成，導體環(4)固定在外旋轉環(3)內側。
[0011]在外旋轉環(3)外側固定有外環散熱片(10)，在外旋轉環(3)側面固定有側面散熱片(9)。
[0012]外旋轉環(3 )通過電機軸連接套(2 )連接在電機軸(21)上，同時電機軸連接套(2 )外裝有電機軸脹套(I )，電機軸脹套(I)把電機軸(21 )、電機軸鍵條(22)與電機軸連接套
(2)連接作為電機動力輸出機構。
[0013]所述永磁內轉子(II)由連接在負載軸(23)上的內旋轉盤(8)和輻射式整體磁環(5 )組成，輻射式整體磁環(5 )固定在內旋轉盤(8 )外環上。
[0014]通過負載軸連接套(7)將與內旋轉盤(8)與負載軸(23)連為一體。并用負載軸脹套(6 )將負載軸連接套(7 )與負載軸(23 )、負載軸鍵條(16 )連為一體作為負載動力輸入機構。
[0015]永磁內轉子(II)采用輻射取向環式整體磁環結構，并作為負載扭矩輸入的組件，通過改變輻射式整體磁環(5)直徑與厚度尺寸和充磁極數多少實現內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器扭矩大小。
[0016]該內輻射環式靜態調速保護型永磁連軸器，兼具了剛性聯軸器和撓性聯軸器的優點，是一款無機械連接的軟啟動設備。由于是通過磁場傳遞扭矩，以空氣間隙取代電機與負載之間的實體連接。因而將兩軸完全隔開，容許較大的對中誤差，實現了電機軟啟動，消除了有害振動，磨損和斷裂，傳遞效率高，延長了電機壽命并且避免了過載引起的危害。在靜止狀態下，通過手動嚙合面調整機構適時調節負載速度，達到改變負載輸出量大小的要求，實現電機大幅節能。
[0017]該裝置是利用永磁渦流驅動技術研發的一種創新節能產品，采用徑向氣隙大小固定的外側單圓環式感應裝置和輻射取向環式內整體磁環有效尺寸優化結構及高效散熱系統和靜態調速機構，輔以智能保護系統。利用外感應導體環與輻射式整體內磁環相對轉動導磁體以徑向固定氣隙切割永磁環的磁力線產生磁感應力，實現電機與負載之間無接觸的扭矩傳遞。根據適時的負載輸出量的要求，在靜止狀態下，手動調節電機導體外轉子與負載永磁內轉子之間的磁力嚙合面積大小，從而改變傳遞扭矩大小，通過負載扭矩的調節實現負載輸出速度的改變，達到控制負載輸出量的要求。實現電機大幅節能和提高電機工作效率。利用高效散熱，確保系統磁力工作穩定。當負載過載時通過智能保護系統切斷電機電源，防止內輻射環式靜態調速保護型永磁連軸器高速滑差時，整體溫度升高，甚至融化導體環、燒毀電機。實現過載扭矩的自動保護。
[0018]本實用新型內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器為非接觸式聯軸器，隔振，容許較大的對中誤差、安裝簡單，能實現軟啟動、調速節能和過載保護。使用壽命長，運行可靠，免維護，傳遞效率高，節能30?60%。大大降低了系統運行費用并延長了設備的使用壽命。運用其還可縮小電機容量，消除“大馬拉小車”現象且符合國家的〃節能減排〃政策。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型原理示意圖。
[0020]1.導體外轉子；I1.永磁內轉子JI1.嚙合面調整機構；IV智能保護系統；
[0021]導體外轉子1:由電機軸(21)帶動導體外轉子I高速旋轉，外導體環以徑向固定氣隙切割輻射式整體磁環的磁力線而在外感應導體環上產生渦流，同時渦流產生感應磁場。利用高效散熱裝置，降低系統溫度，保證磁力工作穩定。
[0022]永磁內轉子I1:永磁內轉子II中的內輻射式整體磁環的永磁場受到導體外轉子外感應導體環中的外感應磁場的相互作用使得內旋轉環旋轉。并由負載軸(23)將電機的輸出扭矩輸入給負載。
[0023]嚙合面調整機構II1:在靜止狀態下，手動調節導體外轉子I與永磁內轉子II在軸線方向上的相對位置，以改變導體外轉子I與永磁內轉子II之間的磁力嚙合面積大小，來控制導體外轉子I與永磁內轉子II之間傳遞轉矩的大小，達到調節負載速度和輸出量大小的要求，實現電機高效節能。
[0024]智能保護系統IV:在負載過載(負載失速)時切斷電機電源，使電機停轉。實現對電機、負載設備和內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器的全自動保護。
[0025]2.圖2是本實用新型結構結構示意圖。
[0026]電機軸脹套(I)、電機軸連接套(2)、外旋轉環(3)、導體環(4)、輻射式整體磁環
(5)、負載軸脹套(6)、負載軸連接套(7)、內旋轉環(8)、側面散熱片(9)、外環散熱片(10)、鉚釘(11)、粘膠(12)、滑動鍵(13)、內絲連接套(14)、固定座(15)、端環(16)、信號檢測軸
(17),信號碼盤(18)、轉速傳感器(19)和信號處理器(20)。
[0027]圖3是內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器導體外轉子(導磁體)結構圖:與電機軸連接作為電機動力輸出組件，并同時為系統散熱。為主動旋轉體。
[0028]圖4是內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器永磁內轉子(永磁體)結構圖:與負載軸連接作為負載扭矩輸入組件，為被動旋轉體。嚙合面調整機構為其一個部件。
[0029]圖5是內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器嚙合面調整機構圖:[0030]與永磁內轉子的外旋轉環和負載軸連接作為負載扭矩輸入的一個部件，為被動旋轉體，在靜止狀態下，調節導體外轉子和永磁內轉子之間的嚙合面積大小。
[0031]圖6是內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器智能保護系統圖。
[0032]整套系統為負載過載保護機構。其中安裝在負載側信號檢測軸上的信號碼盤和轉速傳感器一同為系統提供負載轉速變化信號。
[0033]圖7是內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器導體外轉子感應體組件圖:
[0034]使系統產生感應磁場的裝置。
[0035]圖8是內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器永磁體組件圖:
[0036]為系統提供永磁場的裝置。
[0037]圖9是內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器組裝圖。
[0038]圖中附圖標記:I 一導體外轉子 I1-永磁內轉子 II1-嚙合面調整機構IV—智能保護系統；
[0039](I)—電機軸脹套 (2)—電機軸連接套 (3)—外旋轉環、
[0040](4)—導體環(5)—輻射式整體磁環(6)—負載軸脹套
[0041](7)—負載軸連接套(8)—內旋轉環(9)—側面散熱片
[0042](10) —外環散熱片 (11) —鉚釘(12) —粘膠
[0043](13) —滑動鍵(14)—內絲連接套 (15) —固定座
[0044](16) —端環(17) —信號檢測軸 (18) —信號碼盤
[0045](19)-轉速傳感器 (20)-信號處理器 (21)-電機軸
[0046](22)—電機軸鍵條 (23) —負載軸(24) —負載軸鍵條
【具體實施方式】
[0047]如圖1-9所示，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:采用徑向氣隙大小固定的外側單圓環式感應裝置和輻射取向環式內整體磁環有效尺寸優化結構及高效散熱系統和靜態調速機構，輔以智能保護系統。通過磁力耦合作用實現電機與負載之間無接觸的扭矩傳遞。利用高效散熱，確保系統磁力工作穩定。在靜止狀態下，通過嚙合面調整機構實現對負載調速和電機節能。通過智能保護系統在負載過載時實現對電機、負載設備和內輻射環式靜態調速保護型永磁連軸器的全自動保護。
[0048]內輻射環式靜態調速保護型永磁連軸器具體結構和技術方案如下:
[0049](1)導體外轉子1:由電機軸脹套(I)、電機軸連接套(2)、外旋轉環(3)、導體環
(4)、側面散熱片(9)、外環散熱片(10)和鉚釘(11)，通過螺釘連接成的圓筒形整體，其中導體環(4)和外旋轉環(3)為機械配合用鉚釘(11)連接并限制導體環(4)和外旋轉環(3)軸向相對移動。導體環(4)和外旋轉環(3)組成外感應體。通過電機軸脹套(I)把電機軸(21)、電機軸鍵條(22)與電機軸連接套(2)連接作為電機動力輸出用。工作時由電機軸(21)帶動導體外轉子I高速旋轉導體環(4)以徑向固定氣隙切割輻射式整體磁環(5)的磁力線并在導體環(4)上產生渦流，同時渦流產生感應磁場與永磁場相互作用驅動內旋轉盤(8)旋轉。將電機扭矩無接觸傳給負載。渦流產生的感應磁場是電機動力傳遞的基礎。同時利用高效散熱裝置，降低導體環(4)和輻射式整體磁環(5)的溫度，保證系統磁力工作穩定。
[0050]內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器感應體采用外側單圓環式結構，根據傳遞功率不同，改變外導體環直徑與厚度尺寸。來設計不同規格的內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器。
[0051](2)永磁內轉子I1:由輻射式整體磁環(5)、負載軸脹套(6)、外絲連接套(7)、內旋轉盤(8)、滑動鍵(13)、內絲連接套(14)、固定座(15)和端環(16)組成，組成負載動力輸入部件。永磁內轉子(II)采用粘膠(12)粘連接將輻射式整體磁環(5)與內旋轉盤(8)連為一體。采用螺釘連接將內旋轉盤(8)與外絲連接套(7)連為一體。采用螺紋和滑動鍵(13)連接將外絲連接套(7)和內絲連接套(14)及固定座(15)連為一體。采用螺釘連接將內絲連接套(14)與端環(16)連為一體.工作時,永磁內轉子II中的輻射式整體磁環(5)的永磁場受到導體外轉子I外感應導體環中的感應磁場的相互作用使得內旋轉環(8)旋轉。并由負載軸(23)將電機的輸出扭矩輸入給負載。通過磁力I禹合作用實現電機與負載之間無接觸的扭矩傳遞。永磁場是傳遞電機輸出動力并輸入給負載的基礎。
[0052]內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器永磁環采用內側輻射取向環式整體磁環結構一單圓環式結構。根據傳遞功率不同，改變內輻射式整體磁環(5)直徑與厚度尺寸和充磁極數多少而設計不同規格的內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器。實現不同規格的內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器的扭矩傳遞。
[0053](3)嚙合面調整機構II1:是由外絲連接套(7)、滑動鍵(13)、內絲連接套(14)、固定座(15)和端環(16)通過螺紋、螺釘和滑動鍵連接成一個整體。在靜止狀態下，手動旋轉內絲連接套(14)，由于受到滑動鍵(13)的限制，外絲連接套(7)只能軸向移動，從而拉動永磁內轉子II軸向相對移動。以改變導體外轉子I的導體環(4)與永磁內轉子II的輻射式整體磁環(5)之間的磁力嚙合面積大小，實現改變導體外轉子I與永磁內轉子II之間傳遞轉矩的大小。嚙合面積大，傳遞的扭矩大，負載轉速高；嚙合面積小，傳遞的扭矩小，負載轉速小；電機輸出到內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器的扭矩和內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器輸出到負載的扭矩是相等的。這樣，我們可以根據負載實際運行過程中輸出量的要求。調節磁力哨合面積大小，改變傳輸扭矩大小，負載扭矩小，電機輸出扭矩小，相應輸出功率也小。實現電機大幅節能和提高電機工作效率。
[0054](4)智能保護系統IV:由安裝在負載側的信號檢測軸(17)、信號碼盤(18)、轉速傳感器(19 )和信號處理器(20 )組成，采用電源線連接將轉速傳感器(19 )和信號處理器(20 )連為一體并由信號處理器(20)給電機電源一個輸出控制信號。根據不同的使用環境，采用不同的信號發生裝置。其工作原理是檢測負載轉速，當負載轉速降低到0-4r/min時，通過信號處理器(20)給電機電源一個控制信號，立即切斷電機電源，使電機停轉。阻止內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器在高速滑差時，系統溫度升高，甚至融化導體環、燒毀電機。通過智能保護系統IV實現在負載過載時對電機、負載設備及內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器的全自動保護。
[0055]在圖1中，顯示的是本實用新型的原理:由導體外轉子1、永磁內轉子I1、嚙合面調整機構II1、智能保護系統IV四個部分組成。其特點是:導體外轉子I由電機軸脹套(I)連接電機軸連接套(2 )、電機軸(21)、電機軸鍵條(22 )引入電機動力。永磁內轉子II通過嚙合面調整機構III的負載軸脹套(6)連接負載軸(23)、負載軸鍵條(24)輸出扭矩；嚙合面調整機構III主要手動調節導體外轉子I和永磁內轉子II之間的磁力嚙合面積大小，適時控制負載扭矩及轉速大小，滿足負載輸出量的要求，實現電機大幅節能。智能保護系統IV的信號碼盤(18)安裝于負載側的信號檢測軸(17)上，通過轉速傳感器(19)，用來實時檢測負載轉速變化。
[0056]工作時，由電機軸帶動導體外轉子I與電機同步高速旋轉其外感應導體環以徑向固定氣隙切割永磁內轉子II中的內輻射式整體磁環的磁力線產生渦流，同時渦流產生感應磁場與永磁場相互作用，帶動永磁內轉子II的內旋轉環旋轉，由負載軸脹套(6)連接永磁內轉子II的部件嚙合面調整機構III的固定座(15)和負載軸(23)及負載軸鍵條(24)將電機的輸出扭矩輸入給負載。通過磁力耦合作用，實現電機與負載之間無接觸的扭矩傳遞。根據負載輸出量的要求，在靜止狀態下，通過嚙合面調整機構III手動旋轉內絲連接套
(14)，由于受到滑動鍵(13)的限制，負載軸連接套(7)只能軸向移動，從而拉動永磁內轉子II軸向相對移動。以改變導體外轉子I的導體環(4)與永磁內轉子II的輻射式整體磁環
(5)之間的磁力嚙合面積大小,適時控制負載扭矩及轉速大小；滿足負載輸出量的要求,實現電機大幅節能。利用高效散熱裝置，降低導體環(4)和輻射式整體磁環(5)的溫度，保證系統磁力工作穩定。
[0057]當負載過載(負載失速)時通過智能保護系統IV中的轉速傳感器(19)和信號處理器(20)運算給電機電源一個控制信號立即切斷電機電源，使電機停轉。阻止內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器在高速滑差時，系統溫度升高，甚至融化導體環、燒毀電機。實現對電機負載設備和內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器的全自動保護。
[0058]1.在圖2中，顯示的是本實用新型的結構:
[0059]導體外轉子I通過螺釘與鉚釘(11)連接將電機軸脹套(I)、電機軸連接套(2 )、外旋轉環(3)、導體環(4)、外側面散熱片(9)和外環散熱片(10)連成圓筒形整體，其中導體環
(4)和外旋轉環(3)為機械配合用鉚釘(11)連接并限制導體環(4)和外旋轉環(3)軸向相對移動。導體環(4)位于輻射式整體磁環(5)外圓周且與輻射式整體磁環(5)同軸心布局，確保導體環(4)內徑與輻射式整體磁環(5)外徑徑向氣隙均勻、固定。徑向氣隙均勻、固定，可獲得最佳動力傳遞。導體外轉子I組成電機動力輸出部件。利用高效散熱裝置，降低系統溫度，保證磁力工作穩定。
[0060]永磁內轉子II由輻射式整體磁環(5)、負載軸脹套(6)、外絲連接套(7)、內旋轉盤
(8)、滑動鍵(13)、內絲連接套(14)、固定座(15)和端環(16)組成，組成負載動力輸入部件。永磁內轉子II采用粘膠(12)粘連接將輻射式整體磁環(5)與內旋轉盤(8)連為一體。采用螺釘連接將內旋轉盤(8)與外絲連接套(7)連為一體。采用螺紋和滑動鍵(13)連接將外絲連接套(7)和內絲連接套(14)及固定座(15)連為一體。采用螺釘連接將內絲連接套
(14)與端環(16)連為一體。輻射式整體磁環(5)位于外感應導體環內且與導體環(4)同軸心布局，確保輻射式整體磁環(5)外徑與導體環(4)內徑徑向氣隙均勻、固定，以獲得最佳動力傳遞。
[0061]嚙合面調整機構III是永磁內轉子II的一個部件。是由外絲連接套(7)、滑動鍵
(13)、內絲連接套(14)、固定座(15)和端環(16)通過螺紋、螺釘和滑動鍵連接成一個整體。在靜止狀態下，手動旋轉內絲連接套(14)，由于受到滑動鍵(13)的限制，外絲連接套(7)只能軸向移動，從而拉動負載永磁內轉子II軸向相對移動。以改變導體外轉子I與永磁內轉子II之間的磁力嚙合面積大小，實現改變導體外轉子I與永磁內轉子II之間傳遞轉矩的大小。滿足負載調速和輸出量的要求，實現電機大幅節能。[0062]智能保護系統IV由信號檢測軸(17)、信號碼盤(18)、轉速傳感器(19)和信號處理器(20)組成，采用電源線連接將轉速傳感器(19)和信號處理器(20)連為一體并由信號處理器(20)給電機電源一個輸出信號。當負載過載(負載失速)時通過智能保護系統IV實現對電機、負載設備和內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器的全自動保護。
[0063]2.在圖3中，顯示的是本實用新型導體外轉子(導磁體)結構安裝圖:
[0064]導體外轉子I由電機軸脹套(I)、電機軸連接套(2)、外旋轉環(3)、導體環(4)、側面散熱片(9)、外環散熱片(10)和鉚釘(11)連成單圓筒形整體，其中導體環(4)和外旋轉環
(3)為機械配合用鉚釘(11)連接并限制導體環(4)和外旋轉環(3)軸向相對移動。作用:將電機機械動力轉化為磁場力并輸出給負載旋轉體，同時利用高效散熱，降低系統溫度，保證系統磁力工作穩定。
[0065]其中圖3中電機軸脹套(I)和電機軸連接套(2)為連接電機軸用，將電機軸(21)與導體外轉子I連為一體作為電機動力輸出用。
[0066]4.在圖4中，顯示的是本實用新型永磁內轉子(永磁體)結構安裝圖:
[0067]永磁內轉子II由輻射式整體磁環(5)、負載軸脹套(6)、外絲連接套(7)、內旋轉盤(8 )、滑動鍵(13 )、內絲連接套(14)、固定座(15 )和端環(16 )組成，組成負載動力輸入部件。永磁內轉子II采用粘膠(12)粘連接將輻射式整體磁環(5)與內旋轉盤(8)連為一體。采用螺釘連接將內旋轉盤(8)與外絲連接套(7)連為一體。采用螺紋和滑動鍵(13)連接將外絲連接套(7)和內絲連接套(14)及固定座(15)連為一體。采用螺釘連接將內絲連接套
(14)與端環(16)連為一體。作用:將磁場力轉化為扭矩并輸入給負載軸。
[0068]其中圖4中負載軸脹套(6)為連負載軸用，由負載軸脹套(6)連接永磁內轉子II的部件嚙合面調整機構III的固定座(15)、負載軸(23)和負載軸鍵條(24)，并與永磁內轉子II連為一體作為負載扭矩輸入用。
[0069]5.在圖5中，顯示的是本實用新型嚙合面調整機構圖:
[0070]嚙合面調整機構III是永磁內轉子II的一個部件。由外絲連接套(7)、滑動鍵(13)、內絲連接套(14)、固定座(15)和端環(16)通過螺紋、螺釘和滑動鍵連接成一個整體。在靜止狀態下，手動旋轉內絲連接套(14)，由于受到滑動鍵(13)的限制，外絲連接套(7)只能軸向移動，從而拉動負載永磁內轉子II軸向相對移動。以改變導體外轉子I與永磁內轉子II之間的磁力嚙合面積大小，實現改變導體外轉子I與永磁內轉子II之間傳遞轉矩的大小。適時控制負載扭矩及轉速大小，滿足負載輸出量的要求，實現電機大幅節能。
[0071]6.在圖6中，顯示的是本實用新型智能保護系統布局圖:
[0072]采用電源線連接將轉速傳感器(19 )和信號處理器(20 )連為一體并由信號處理器
(20)給電機電源一個輸出控制信號。如果負載過載(負載失速)即永磁內轉子II (永磁體)停轉，由于滑差原理，導體外轉子I仍保持電機轉速不變切割永磁內轉子II (永磁體)，此時智能保護系統III中的轉速傳感器(19)會在信號碼盤(18)上采集一個過程信號傳遞給信號處理器(20)，經過信號處理器單片機處理，然后給電機電源一個控制信號，切斷電源使電機停轉。阻止內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器在高速滑差時，感應體及電機升溫過高而產生負面影響。實現對電機、負載設備和內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器的全自動保護。
[0073]其中圖6中的信號碼盤(18)安裝于負載側的信號檢測軸(17)上，利用轉速傳感器，實時檢測負載轉速變化。
[0074]7.在圖7中，顯示的是本實用新型電機導體轉子感應體組件安裝圖:
[0075]感應體組件中的導體環(4)與外旋轉環(3)為機械配合，用鉚釘(11)連接并限制導體環(4)和外旋轉環(3)軸向相對移動。外感應體高速旋轉導體環(4)以徑向固定氣隙切割輻射式整體磁環(5)中的磁力線時會在導體環(4)上感應產生渦流，渦流產生感應磁場。渦流產生的感應磁場與永磁場相互作用驅動內旋轉環(8)旋轉。感應體徑向氣隙均勻、固定，是實現可控扭矩輸出的基礎。為關鍵性尺寸。導體環(4)為專用材料的感應體，極大地提高了傳動效率。側面散熱片(9)和外環散熱片(10)通過焊接或螺釘與外旋轉環連接，為系統提供冷卻風。
[0076]8.在圖8中，顯示的是本實用新型永磁體組件安裝圖:
[0077]永磁體由內旋轉環(8)和輻射式整體磁環(5)組成。內旋轉環(8)和輻射式整體磁環(5)為機械過渡配合且膠接，采用粘膠(12)粘連接將輻射式整體磁環(5)與內旋轉盤
(8)連為一體。輻射式整體磁環(5)的幾何尺寸控制及充磁極數多少，是實現可控扭矩輸出的基礎。
[0078]9.在圖9中，顯示的是本實用新型組裝圖:
[0079]采用標準螺釘將各件按圖示安裝位置和順序組裝在一起。
[0080]10.整個內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器工作過程:
[0081]內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器為非接觸式聯軸器，以空氣間隙取代電機與負載之間的實體連接，因而將兩軸完全隔開，容許較大的對中誤差。電機起動時，導體外轉子I與電機同步高速旋轉，由于導體外轉子I與永磁內轉子II為非接觸式聯軸，永磁內轉子II并不能立即旋轉。電機轉動過程中，導體外轉子I (導磁體)單圓環感應體中的外導體環與永磁內轉子II (永磁體)的內輻射式整體磁環產生相對轉動,交變磁場通過氣隙在外感應導體環上產生渦流，同時渦流產生感應磁場與內輻射式整體磁環的永磁場相互作用，由于負載轉矩作用，被動永磁內轉子II仍處于靜止，當主動導體外轉子I轉過一個角度后，其外感應導體環中的感應磁場和從動負載永磁內轉子II的永磁場之間存在一定的轉差角，根據磁極同性相斥、異性相吸的原理，從而使得靜止的平衡狀態被打破，主動導體外轉子I所轉過的角度的大小取決于負載轉矩的大小，此時從動負載永磁內轉子II會受到電磁力矩的作用，電磁轉矩隨著主動電機導體外轉子I與從動負載永磁內轉子II的轉差角的增加而增大；當電磁轉矩超過負載轉矩時，從動負載永磁內轉子II開始轉動。整個過程起動電流峰值大大降低且啟動時間很短，實現了電機軟起動，減少電動機的起動電能消耗以及避免造成較大的電流沖擊。尤其適用于電機頻繁起動及負載變載頻繁的工況下電機與負載的聯接。
[0082]此后，在電動機的驅動下，主動電機導體外轉子I將與從動負載永磁內轉子II保持一定的轉差角度同步運行。從而帶動負載永磁內轉子II沿著與電機導體外轉子I相同的方向旋轉。結果在負載側輸出軸上產生轉矩，從而帶動負載做旋轉運動。來實現動力的無接觸傳遞。實現電機與負載之間的扭矩傳遞。當負載變載時內輻射環式靜態調速永磁聯軸器自動調節轉差角，確保扭矩傳遞順利。
[0083]同時利用高效散熱裝置，降低導體環(4)和輻射式整體磁環(5)的溫度，保證系統磁力工作穩定。[0084]根據適時的負載輸出量的要求，在靜止狀態下，通過嚙合面調整機構III調節導體外轉子I與永磁內轉子II在軸線方向上的相對位置，手動旋轉內絲連接套，由于受到滑動鍵的限制，外絲連接套只能軸向移動，從而拉動永磁內轉子II軸向相對移動。以改變導體外轉子I與永磁內轉子II之間的磁力嚙合面積大小，實現改變電機導體外轉子I與負載永磁內轉子II之間傳遞轉矩的大小。內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器是通過調節扭矩來實現速度控制，嚙合面積大，傳遞的扭矩大，負載轉速高；嚙合面積小，傳遞的扭矩小，負載轉速小；電機輸出到內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器的扭矩和內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器輸出到負載的扭矩是相等的。這樣，我們可以根據負載實際運行過程中輸出量的大小，調節磁力嚙合面積大小，改變傳輸扭矩大小，負載扭矩小，電機輸出扭矩小，相應輸出功率也小。實現電機大幅節能和提高電機工作效率。
[0085]內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器所能承受的最大負載轉矩由靜轉矩特性的峰值轉矩決定，當負載轉矩值超過該峰值大小時，將會產生失步現象。由于滑差原理，電機不出現堵轉。實現了對電機的過載保護。也就是永磁外轉子II停轉(負載失速)，但導體外轉子I中的導體環(4)仍會保持電機轉速不變以徑向固定氣隙切割永磁外轉子II的輻射式整體磁環(5)的磁力線，同時電機過載工作。此時智能保護系統IV中的轉速傳感器
(19)會在信號碼盤(18)上采集一個過程信號傳遞給信號處理器(20)，經過信號處理器單片機處理，然后給電機電源一個控制信號，切斷電源使電機停轉。阻止內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器在高速滑差時，系統升溫過高而產生負面影響。在負載過載消除后，重新起動電機實現下一個過程的扭矩傳遞。為遠程電機控制提供了保證。
[0086]內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器整套裝置實現了無接觸動力傳遞、調速節能和智能過載保護動作的順利完成。
[0087]導體環采用導磁導電的材料比如銅、鋁制作均可。
【權利要求】
1.內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器，其特征是具有連接在電機軸(21)上的導體外轉子(I )和連接負載軸(23)的永磁內轉子(II)，且導體外轉子(I )和永磁內轉子(II)之間徑向有固定的空氣間隙并通過磁力耦合作用實現電機軸(21)與負載軸(23)之間無接觸的扭矩傳遞；在永磁內轉子(II)上還設有拉動永磁內轉子(II)軸向相對移動的嚙合面調整機構(III)，且所述調整機構(III)由負載連接套(7)、滑動鍵(13)、內絲連接套(14)、固定座(15)和端環(16)通過螺紋、螺釘和滑動鍵連接成一個整體；在負載軸(23) —側裝有智能保護系統(IV)，且所述智能保護系統(IV)由安裝在負載側的信號檢測軸(17)、信號碼盤(18 )、轉速傳感器(19 )和信號處理器(20 )組成，并采用電源線連接將轉速傳感器(19 )和信號處理器(20)連為一體并由信號處理器(20)給電機電源一個輸出控制信號。
2.根據權利要求1所述的內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器，其特征是所述導體外轉子(I)是由連接在電機軸(21)上的外旋轉環(3)和導體環(4)構成，導體環(4)固定在外旋轉環(3)內側。
3.根據權利要求2所述的內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器，其特征是在外旋轉環(3)外側固定有外環散熱片(10)，在外旋轉環(3)側面固定有側面散熱片(9)。
4.根據權利要求2所述的內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器，其特征是外旋轉環(3)通過電機軸連接套(2)連接在電機軸(21)上，同時電機軸連接套(2)外裝有電機軸脹套(I)，電機軸脹套(I)把電機軸(21 )、電機軸鍵條(22)與電機軸連接套(2)連接作為電機動力輸出機構。
5.根據權利要求1所述的內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器，其特征是所述永磁內轉子(II)由連接在負載軸(23)上的內旋轉盤(8)和輻射式整體磁環(5)組成，輻射式整體磁環(5)固定在內旋轉盤(8)外環上。
6.根據權利要求5所述的內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器，其特征是通過負載軸連接套(7)將與內旋轉盤(8)與負載軸(23)連為一體；并用負載軸脹套(6)將負載軸連接套(7)與負載軸(23)、負載軸鍵條(16)連為一體作為負載動力輸入機構。
7.如權利要求1-6任意一項所述的內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器，其特征在于:永磁內轉子(II)采用輻射取向環式整體磁環結構，并作為負載扭矩輸入的組件，通過改變輻射式整體磁環(5)直徑與厚度尺寸和充磁極數多少實現內輻射環式靜態調速保護型永磁聯軸器扭矩大小。
【文檔編號】H02K51/00GK203434838SQ201320343631
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月17日 優先權日:2013年6月17日
【發明者】趙克中, 楊成仁, 閆雪蘭, 李成軍 申請人:寶雞泰華磁機電技術研究所有限公司