專利名稱：磁能調(diào)速器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及機械傳動中的調(diào)速裝置，屬于機械技術(shù)領域。
現(xiàn)有機械傳動中的調(diào)速機構(gòu)，如調(diào)速電機，調(diào)頻電機、液力偶合器、Ω油膜調(diào)速離合器等，雖各有所長，但也都存在不足。調(diào)速電機、調(diào)頻電機不能做到很大功率，液力偶合器高速工狀特性差，實現(xiàn)完全同步非常困難，且溫升高，需要設置冷卻系統(tǒng)，Ω油膜調(diào)速離合器的傳動方式為濕式摩擦傳動，隨滑差增大油溫升高，因此除需設有一個大油箱外，還需設置冷卻系統(tǒng)。
本實用新型的目的就是為克服現(xiàn)有調(diào)速器之不足，提供一種無磨損、發(fā)熱的非接觸式無級調(diào)速的磁能調(diào)速器。
本實用新型的目的是這樣的如


圖1，磁能調(diào)速器主要設有主動軸、從動軸、磁片、液壓擺動馬達、齒輪、測速發(fā)電機、外殼等。調(diào)速器的主動軸2與從動軸12軸心相同，軸上分別設有二塊以上帶有多對(簡稱n對)磁極的磁片，主動軸2上設有主動軸磁片4、8，從動軸12上設從動軸磁片3、5、9。主動軸磁片與從動軸磁片的相互之差為一，總數(shù)為奇數(shù)，主動軸磁片與從動軸磁片相間穿插，軸向排列，以磁片排列中心為對稱軸。從動軸磁片中設有可繞軸心擺動的控制磁片，控制磁片數(shù)為磁片總數(shù)減一除四的商數(shù)。液壓擺動馬達6以控制磁片為擺軸，缸體設在從動軸12的內(nèi)圓周壁上，導流環(huán)7設在外殼13上，導流環(huán)7與從動12滑動配合。測速發(fā)電機11設在外殼13上，齒輪10套裝在測速發(fā)電機11的軸上，齒輪10與從動軸12上設的齒嚙合，從動軸運轉(zhuǎn)帶動測速發(fā)電機工作。液壓擺動馬達6與電液伺服機構(gòu)相連接，控制液壓擺動馬達的擺軸即控制磁片繞軸心擺動的角度θ。
根據(jù)磁場具有保守能量，磁極間具有的吸引力或排斥力無須通過任何媒介作用而能夠通過一切非超導狀態(tài)的物質(zhì)直接產(chǎn)生作用力的原理，使主動部件帶動并控制從動部件運轉(zhuǎn)，達到變速的目的。其傳遞力矩計算的基本方法從理論力學可知一體系在某一方向的力或力矩等于該方向的能量梯度，可表達為
TK＝ (αW)/(αθi)T總——機構(gòu)傳遞總力矩。
TK——磁片間傳遞作用在θ方向的力矩。
K——磁片總數(shù)減一。
W——體系的能量。
θ——i方向旋轉(zhuǎn)角。
在主動軸部件與從動軸部件之間形成的磁體作用力公式為 k (μ0)/(4π) × (θm1×θm2)/(R2) 總——機構(gòu)各磁片間作用力總和。
K——磁片間作用力。
K——磁片總數(shù)減一。
R——兩磁片間磁極距離。(本實用新型的磁能調(diào)速器的各磁極間距離相等)。
μ0——真空絕對磁導率。
θm1、θm2——磁極強度(本實用新型的各磁極的磁極強度相等。)Qm1、Qm2均為正，主動軸和從動軸磁片上的N與N極相對，S與S極相對，是排斥力，為負值。
如Qm1，Qm2為一正一負，也就是N與S極相對，是吸引力，為正值。從庫侖定律可知，排斥力在數(shù)值上與吸引力相等。
電液伺服機構(gòu)的齒輪泵18在電機17的驅(qū)動下從油箱19中抽油，經(jīng)溢油閥16調(diào)整到規(guī)定壓力(由油缸作用力計算得到)，在壓力表14中顯示并穩(wěn)定在這一壓力的狀態(tài)下，電液伺服閥15根據(jù)電信號改變壓力油和回油方向，控制液壓擺動馬達6繞軸心擺動的角度θ在［0，π／n］范圍內(nèi)的任意位置上。
當油流方向如
圖1、圖3所示，圖3的左圖中油流通過導流環(huán)經(jīng)三個進油孔進入油缸，在壓力油的作用下擺軸即控制磁片向左旋轉(zhuǎn)π／n弧度?；赜蛷挠覉D中三個出油孔經(jīng)導流環(huán)(導流環(huán)有兩道導流槽分別與進、出油孔相通)流出。如
圖1、圖8所示，磁片3與4、4與5、5與8、8與9均為N與S極相對，磁片總數(shù)為5，故K＝5－1＝4。其作用力 ，為正值，主動部件帶動從動部件在完全同步下運轉(zhuǎn)，輸出力矩為設計值。
如果電液伺服閥改變油流方向，如圖6、圖4，液壓擺動馬達原進油口改變?yōu)槌鲇涂?，出油口改變?yōu)檫M油口，從圖4的右圖中可見，壓力油通過導流環(huán)徑三個油孔進入油缸，使控制片向右旋轉(zhuǎn)π／n弧度，回油從左圖中三個油孔徑導流環(huán)流出。如圖6圖8所示，磁片3與4，8與9的N與S極相對，為吸引力，正值 。如圖6圖7所示，磁片4與5，5與8的N與N極相對，為排斥力，負值 ，則總作用力 ，則從動部件不能隨主動部件旋轉(zhuǎn)，其速度為0。
如果電液伺服閥改變油流方向，使控制磁片在θ位置上，且穩(wěn)定在這個位置上，如圖5所示。油流方向這時經(jīng)原進出油口同時加壓。θ在［0，π／n］區(qū)間內(nèi)。磁片3與4、8與9如圖8所示，是吸引力。而磁片4與5、5與8如圖9所示。當θ＝π／2n時磁片間4與5，5與8作用力均為零。當θ＝0時磁片間4與5，5與8如圖8所示，吸引力最大。當θ＝π／n時，磁片間4與5、5與8作用力如圖7所示，排斥力最大。也就是說當π／2n≥θ≥0時，是吸引力最大到零的變化值。π／n≥θ≥π／2n時，是排斥力最大到零的變化值。因此，控制θ值的大小，也就是控制了調(diào)速器的輸出力矩大小，達到無級調(diào)速的目的。在主、從動軸有相對滑差時，如果每片磁片設n對磁極，主動軸每旋轉(zhuǎn)π／n弧度，則磁片間有排斥力與吸引力交替變化過程，其曲線是正弦波狀，頻率為轉(zhuǎn)／秒×n。由于磁片的作用力是以控制磁片為中心的對稱。如
圖1、圖6，所以主動軸與從動軸的軸向力是平衡的。在形成滑差的吸、排作用力的交替過程，也就是保守磁場的蓄能和釋放能量的過程。因此功耗極低趨向于零。
本實用新型的工作原理如方框圖 其工作程序是，在動力源的驅(qū)動下，通過聯(lián)接軸輸入轉(zhuǎn)速到主動軸，由主、從動軸磁片作用力大小帶動從動軸通過輸出聯(lián)接軸帶動工作負載工作。給定信號、信號比較、伺服放大部分，勻有電器完成，給定信號是給定的電流值，其大小是從0到測速發(fā)電機在最高轉(zhuǎn)速發(fā)出的電流值。因此給定信號的電流值是從0到測速發(fā)電機發(fā)出最大電流值區(qū)間的任意一點，當輸出部分的從動軸齒輪帶動測速發(fā)電機齒輪把信號反饋到測速電機上，測速發(fā)電機這時的輸出電流如果低于給定信號的電流值，這兩個電流值有一個正向的電流差，信號比較部分就將這個正向差值送到伺服放大器放大，其放大正向電流驅(qū)使電流伺服閥控制液壓執(zhí)行系統(tǒng)的擺動馬達帶動控制片減小到θ［0，π／n］的值，增大傳遞力矩，達到所規(guī)定的轉(zhuǎn)速。如果測速發(fā)電機的輸出電流高于給定信號的電流值，這兩個電流值有一個反向電壓差，信號比較部分就將這個反向差值送到伺服放大器放大，其放大反向電流驅(qū)使電液伺服閥控制液壓執(zhí)行系統(tǒng)的擺動馬達帶動控制片增大θ值，減小傳遞力矩達到規(guī)定轉(zhuǎn)速。所以從0到主動軸的最高轉(zhuǎn)速，磁能調(diào)速器均可在這一區(qū)間，使從動軸獲得一個任意穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。
本實用新型結(jié)構(gòu)新穎、緊湊合理，制造工藝簡單，使用操作方便，可以實現(xiàn)自動控制、無振動、噪音小、溫升低、無磨損和功率損耗現(xiàn)象，工作效率高，使用壽命長，可廣泛使用于各種類型的泵、風機及其需調(diào)速的場合。
附
圖1、6為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖，圖中1防護層，2主動軸，3、5、9從動軸磁片(5為控制磁片)、6液壓擺動馬達、7導流環(huán)、4、8主動軸磁片、10齒輪、11測速發(fā)電機、12從動軸、13外殼。
附圖2為本實用新型采用的電液伺服機構(gòu)原理圖，圖中6液壓擺動馬達、14壓力表、15電液伺服閥、溢流閥、17電機、18齒輪泵、19油箱。
附圖3、4、5為本實用新型的液壓擺動馬達結(jié)構(gòu)示意圖。圖中5控制磁片(從動軸磁片)、7導流環(huán)、20缸體。
附圖7、8、9為本實用新型的磁片結(jié)構(gòu)示意圖。
下面參照附圖、敘述本實用新型的一個實施例，磁能調(diào)速器如
圖1，主動軸2一端連同主動軸磁片設在從動軸12一端內(nèi)，主動軸、從動軸與主動軸、從動軸磁片同心。主動軸與從動軸設有磁片總數(shù)五片，從動軸設3、5、9三片磁片，主動軸設4、8兩片磁片。中心對稱磁片5為控制片，也是擺動馬達6的擺軸，從動軸磁片3、5、9及擺動馬達油缸20設在從動軸一端的內(nèi)圓周壁上。主動軸磁片設在主動軸外圓周面上，磁片與主動軸、從動軸經(jīng)向安裝固定。控制片5能繞軸心擺動，每片磁片設三對磁極(即為n等于三)，磁極材料采用稀土鈷或其它強磁材料，防護層1采用非導磁材料。磁片與磁片之間設有一定的空間距離。從動軸設有齒輪與測速電機軸上的齒輪10同速運轉(zhuǎn)，測速電機固定在磁能調(diào)速器的外殼11上，主、從動部件由軸承定位安裝在磁能調(diào)速器外殼11內(nèi)，導流環(huán)固定在外殼11上，與從動軸滑動配合、擺動馬達受電液伺服系統(tǒng)控制。
權(quán)利要求1.一種磁能調(diào)速器，其特征在于調(diào)速器中設有主動軸2、從動軸12、磁片3、4、5、8、9、液壓擺動馬達6、齒輪10、測速發(fā)電機11、外殼13；主動軸2與從動軸12軸心相同，軸上分別設有二塊以上帶有多對磁極的磁片，主動軸磁片與從動軸磁片相間穿插，軸向排列，以磁片排列中心為對稱軸，從動軸磁片中設有可繞軸心擺動的控制磁片，控制磁片數(shù)為磁片總數(shù)減一除四的商數(shù)，液壓擺動馬達6以控制磁片為擺軸，缸體設在從動軸12的圓周壁上，導流環(huán)7與測速發(fā)電機11設在外殼13上，導流環(huán)7與從動軸12滑動配合，齒輪10套裝在測速發(fā)電機11的軸上，并與從動軸12上設的齒嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)速器，其特征在于所說的磁片設有多對磁極，磁極材料為稀土鈷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)速器，其特征在于所說的測速發(fā)電機與從動軸之間設有齒輪嚙合連接。
專利摘要一種由主動軸部件與從動部件構(gòu)成的磁能調(diào)速器，屬于機械技術(shù)領域。主、從動軸軸心相同，主動軸磁片與從動軸磁片相間穿插排列，磁片中設有可繞軸心擺動的控制磁片，液壓擺動馬達以控制磁片為擺軸，測速發(fā)電機與從動軸之間設有齒輪嚙合連接。通過調(diào)整控制磁片繞軸心擺動的角度，改變主、從動軸磁片間的作用大小達到無級調(diào)整的目的。
文檔編號F16D27/00GK2092627SQ90208110
公開日1992年1月8日 申請日期1990年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月1日
發(fā)明者丁常森, 張志堅, 吳朝龍 申請人:高郵縣石油機械廠