專利名稱：一種嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器及其調(diào)速方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械工程傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，是一種嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器，主要用于石化、化工、紙漿、發(fā)電、海運(yùn)等行業(yè)的電機(jī)與負(fù)載之間或其它相關(guān)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳輸裝置中。
背景技術(shù)：
在機(jī)械工程傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，聯(lián)軸器是機(jī)械動(dòng)力傳輸系統(tǒng)中的重要組成部件，使用范圍廣且需求量大，涉及礦山、冶金、航空、兵器、水電、化工、輕紡及交通運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械行業(yè)的各領(lǐng)域；在傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常情況用以傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)的聯(lián)軸器均為接觸式聯(lián)軸器，根據(jù)其是否對(duì)相對(duì)位移有補(bǔ)償能力，可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器，但由于聯(lián)軸器是剛性聯(lián)結(jié)、機(jī)械力傳遞轉(zhuǎn)矩，在安裝時(shí)的軸向偏移將產(chǎn)生恢復(fù)力和力矩，這些力和力矩增加了鄰近部件(軸、軸承)的載荷；徑向和角向偏移將產(chǎn)生交變載荷而引起震動(dòng)，輕則降低聯(lián)軸器壽命，重則影響到設(shè)備的正常運(yùn)行造成重大事故；當(dāng)前，國內(nèi)外的火力發(fā)電廠鍋爐主機(jī)，其大功率鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)所采用的調(diào)速方式大部分是變頻調(diào)速，鑒于變頻調(diào)速器在生產(chǎn)運(yùn)行中所出現(xiàn)的問題，尤其是變頻設(shè)備故障的不確定性，給各發(fā)電廠生產(chǎn)上帶來了隱患，直接影響了生產(chǎn)運(yùn)行的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性，也給電廠帶來了較大的經(jīng)濟(jì)損失。由于磁力聯(lián)軸器是一種非接觸式的聯(lián)接，不僅具有彈性聯(lián)軸器緩沖吸震的功能外，其最大的特點(diǎn)在于它可將內(nèi)磁體和被傳動(dòng)件封閉起來，在沒有機(jī)械接觸情況下，實(shí)現(xiàn)力與力矩的傳遞，同時(shí)可以有效地解決機(jī)械式聯(lián)軸器因在安裝時(shí)軸向偏移產(chǎn)生恢復(fù)力和力矩，以及徑向和角向偏移產(chǎn)生振動(dòng)等問題；因而，在一些大扭矩振動(dòng)領(lǐng)域，磁力聯(lián)軸器已逐步取代機(jī)械式聯(lián)軸器來傳遞扭矩和動(dòng)力。然而，普通的磁力聯(lián)軸器并不能解決電機(jī)負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)發(fā)熱乃至失效的問題以及在需要輸出定扭矩和不同扭矩的場(chǎng)合，如何取代電機(jī)的變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的無級(jí)變速，提高聯(lián)軸器的效率傳動(dòng)，使其應(yīng)用范圍受到一定限制；由此可見，對(duì)磁力聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)研究已顯得十分重要。在專利CN201010228656.0中，公開了一種遠(yuǎn)程自動(dòng)控制可調(diào)速式盤式磁力聯(lián)軸器，它通過單個(gè)電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)構(gòu)(錐齒輪或渦輪蝸桿)從而使得雙頭螺紋絲杠旋轉(zhuǎn)，起到氣隙調(diào)節(jié)的作用，它具有驅(qū)動(dòng)盤與從動(dòng)盤非接觸，避免了振動(dòng)的干擾，減小了傳動(dòng)部件的損耗，氣隙大小調(diào)節(jié)十分便捷與精準(zhǔn)，甚至可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)磁力聯(lián)軸器主從盤之間氣隙的大小等特點(diǎn)，但是本發(fā)明磁力聯(lián)軸器的調(diào)速裝置總成使得整個(gè)裝置質(zhì)心偏離軸心，在設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的偏心力，影響整個(gè)裝置傳動(dòng)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行造成重大事故；江蘇大學(xué)于2009年10月26日提出的發(fā)明專利200910263064. X公開了一種可調(diào)
速式磁感應(yīng)聯(lián)軸器，它采用深槽式嵌入銅板(條)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生深槽集膚效應(yīng)之后，提高了傳遞的轉(zhuǎn)矩；同時(shí)通過調(diào)速裝置手動(dòng)調(diào)節(jié)主從動(dòng)盤之間氣隙大小，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的輸出速度可調(diào)，但是本發(fā)明磁力聯(lián)軸器通過手動(dòng)調(diào)節(jié)操作不太方便，調(diào)節(jié)精度不高，誤差相應(yīng)會(huì)很大，結(jié)構(gòu)更是復(fù)雜，在有些空間受限制難以應(yīng)用。
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本發(fā)明設(shè)計(jì)出了一種新型嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器，利用沿周向均勻分布的調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)外轉(zhuǎn)子上的永磁體與內(nèi)轉(zhuǎn)子上的銅條的嚙合面積，實(shí)現(xiàn)了不同轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的輸出，從而實(shí)現(xiàn)了無級(jí)變速的目的，大大提高了異步磁力變矩器的傳動(dòng)效率，該嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器將使磁力聯(lián)軸器應(yīng)用更加廣泛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器，通過對(duì)調(diào)速裝置總成的研究，提高磁力變矩器的傳動(dòng)效率，同時(shí)解決了電機(jī)負(fù)載啟動(dòng)時(shí)因感應(yīng)電流過大電機(jī)發(fā)熱乃至失效的問題以及實(shí)現(xiàn)磁力變矩器自身無級(jí)變速的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案
本發(fā)明的嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器包括外轉(zhuǎn)子總成、內(nèi)轉(zhuǎn)子總成和調(diào)速裝置總成組成，其特征在于所述調(diào)速裝置總成由三組完全相同的調(diào)速機(jī)構(gòu)組成，調(diào)速機(jī)構(gòu)沿著從動(dòng)軸周向相隔120°均勻分布，每組調(diào)速機(jī)構(gòu)由一個(gè)微型電機(jī)、一個(gè)減速機(jī)構(gòu)、兩個(gè)單頭螺紋絲杠組成；微型電機(jī)安裝在磁力聯(lián)軸器內(nèi)轉(zhuǎn)子總成的從動(dòng)軸上，減速機(jī)構(gòu)安裝在微型電機(jī)的輸出軸上，微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)左右單頭螺紋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，左右單頭螺紋絲杠的螺紋端分別與內(nèi)轉(zhuǎn)子總成中的內(nèi)轉(zhuǎn)子左右基體螺紋連接，由于左右單頭螺紋絲杠的螺紋旋向相同，但轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，當(dāng)單頭螺紋絲杠繞自身軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子總成中的內(nèi)轉(zhuǎn)子左右基體將會(huì)沿磁力聯(lián)軸器從動(dòng)軸相向或相背移動(dòng)，從而同時(shí)改變兩組永磁體與銅條之間的嚙合面積，改變氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度大小，實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的輸出。所述的調(diào)速裝置總成中若左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠的螺紋旋向均為右旋，在左永磁體與左銅條、右永磁體與右銅條完全嚙合的情況下，當(dāng)微型電機(jī)正轉(zhuǎn)(順時(shí)針)帶動(dòng)小錐齒輪時(shí)，減速機(jī)構(gòu)中的左大錐齒輪和右大錐齒輪通過齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過螺旋副使得內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體向右運(yùn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體向左運(yùn)動(dòng)，左永磁體與左銅條、右永磁體與右銅條之間的嚙合面積減小，氣隙磁場(chǎng)作用力變小，輸出扭矩變小，直至內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體運(yùn)至右極限位置，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體運(yùn)動(dòng)至左極限位置，左永磁體與左銅條、右永磁體與右銅條之間的嚙合面積最小，氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度最??；此時(shí)，微型電機(jī)反轉(zhuǎn)(逆時(shí)針)帶動(dòng)小錐齒輪，內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體向左運(yùn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體向右運(yùn)動(dòng)，外轉(zhuǎn)子左永磁體與內(nèi)轉(zhuǎn)子左銅條、外轉(zhuǎn)子右永磁體與內(nèi)轉(zhuǎn)子右銅條之間的嚙合面積逐漸增大，氣隙磁場(chǎng)作用力變大，輸出扭矩變大，直至內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體運(yùn)至左極限位置，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體運(yùn)動(dòng)至右極限位置，此時(shí)左永磁體與左銅條、右永磁體與右銅條之間的嚙合面積最大，氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，若左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠的螺紋旋向均為左旋，則與之相反。所述的外轉(zhuǎn)子總成和內(nèi)轉(zhuǎn)子總成組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為圓筒式異步磁力聯(lián)軸器，外轉(zhuǎn)子總成與主動(dòng)軸連接，內(nèi)轉(zhuǎn)子總成與從動(dòng)軸連接，外轉(zhuǎn)子總成由套筒I、外轉(zhuǎn)子基體、左支承盤、右支承盤、左永磁體、右永磁體和螺栓組成，左支承盤安裝在主動(dòng)軸上，左端通過螺釘與套筒I固定在一起，右支承盤安裝在套筒II上，外轉(zhuǎn)子基體兩端分別通過螺栓與左右支承盤連接，左永磁體和右永磁體按N極、S極偶數(shù)相間緊密排列粘裝在外轉(zhuǎn)子基體的內(nèi)表面上；其內(nèi)轉(zhuǎn)子總成由內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體、內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體、左銅條、右銅條和套筒II組成，左銅條和右銅條分別嵌入兩端面開槽的內(nèi)轉(zhuǎn)子左右基體內(nèi)，周向用銅包層包圍，形成電流回路；內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體、內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體安裝在從動(dòng)軸上形成間隙配合，能夠沿從動(dòng)軸軸向左右移動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體與安裝在從動(dòng)軸上的套筒II通過螺釘連接，左銅條和右銅條分別與左永磁體和右永磁體正對(duì)；
所述的減速機(jī)構(gòu)中包括兩個(gè)左右對(duì)稱的大錐齒輪，小錐齒輪通過平鍵連接安裝在微型電機(jī)的輸出軸上，微型電機(jī)帶動(dòng)小錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小錐齒輪驅(qū)動(dòng)大錐齒從而使得左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。所述調(diào)速裝置總成中包含三組完全相同的調(diào)速機(jī)構(gòu)，調(diào)速機(jī)構(gòu)沿著從動(dòng)軸周向相隔120°均勻分布，從而保證了整個(gè)裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)工作中的平衡狀態(tài)，避免較大的偏心力，保證了裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與穩(wěn)定性。所述的左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠的螺紋端的螺紋都采用梯形螺紋，內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)，工藝性好，壓根強(qiáng)度高，對(duì)中性好，且可雙向受力，微型電機(jī)帶動(dòng)單頭螺紋絲杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)的螺紋螺距精密，滿足左右從動(dòng)盤基體小位移的要求，達(dá)到小氣隙隨時(shí)改變的要求，單頭螺紋絲杠傳動(dòng)兩從動(dòng)盤的位移較小，螺紋螺距值為I. 5mm,以達(dá)到小位移變化的要求。所述的左銅條和右銅條由薄銅層包起，形成封閉的感應(yīng)電流回路。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
(I)外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子非接觸，通過氣隙磁場(chǎng)相互作用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞，避免了旋轉(zhuǎn)負(fù)載中的對(duì)中、軟啟動(dòng)、減震、調(diào)速及過載保護(hù)等問題，使得永磁磁力驅(qū)動(dòng)的傳遞效率大大提高。(2)利用在從動(dòng)軸上均勻分布的調(diào)速裝置，通過螺紋副旋轉(zhuǎn)來準(zhǔn)確調(diào)節(jié)內(nèi)外轉(zhuǎn)子的嚙合面積，不僅操作方便，而且能平穩(wěn)、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)內(nèi)外轉(zhuǎn)子間所需調(diào)節(jié)的嚙合面積，從而精確控制傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，實(shí)現(xiàn)了不同轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的輸出，大大提高了磁力聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率。每組調(diào)速機(jī)構(gòu)沿著從動(dòng)軸圓周方向按每隔120°的方式均勻分布，保證了裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明通過對(duì)外轉(zhuǎn)子總成、內(nèi)轉(zhuǎn)子總成和調(diào)速機(jī)構(gòu)總成的研究，實(shí)現(xiàn)了不同需求下，可以輸出不同轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，大大拓展了磁力聯(lián)軸器的應(yīng)用范圍。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明；
圖I為異步圓筒式磁力耦合器總體結(jié)構(gòu)圖2為異步圓筒式磁力耦合器總成示意圖3為調(diào)速裝置總成分布示意圖4為異步圓筒式磁力耦合器內(nèi)外轉(zhuǎn)子剖視圖5為永磁體和銅條嚙合面積極限圖6為減速機(jī)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)示意圖中，I-外轉(zhuǎn)子總成，Π-內(nèi)轉(zhuǎn)子總成，III-調(diào)速裝置總成i -驅(qū)動(dòng)盤總成，V-從動(dòng)盤總成，I-主動(dòng)軸，2-套筒I，3-左支承盤，4-螺栓，5-左永磁體，6-左單頭螺紋絲杠，7-左大錐齒輪，8-右大錐齒輪，9-右單頭螺紋絲杠，10-右永磁體，11-外轉(zhuǎn)子基體，12-右支承盤，13-小錐齒輪，14-調(diào)速機(jī)構(gòu)，15-微型電機(jī)，16-套筒II，17-從動(dòng)軸，18-內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體，
19-銅包層，20-右銅條，21-減速結(jié)構(gòu)，22-左銅條，23-內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體，24-圓錐銷，25-螺釘。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)如圖I所示，該裝置主要由外轉(zhuǎn)子總成I、內(nèi)轉(zhuǎn)子總成II和調(diào)速裝置總成ΙΠ組成，外轉(zhuǎn)子總成I通過套筒I 2與主動(dòng)軸I連接，內(nèi)轉(zhuǎn)子總成II安裝在從動(dòng)軸17一端，調(diào)速裝置總成ΙΠ與內(nèi)轉(zhuǎn)子總成II連接；外轉(zhuǎn)子總成I包括套筒I 2、外轉(zhuǎn)子基體11、左支承盤3、右支承盤12、左永磁體5、右永磁體10和螺栓4 ;左永磁體5和右永磁體10按N極、S極偶數(shù)相間緊密排列粘裝在外轉(zhuǎn)子基體11的內(nèi)表面上；內(nèi)轉(zhuǎn)子總成II包括內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體23、內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體18、左銅條22、右銅條20和套筒II 16，銅條22、20分別嵌入兩端面開槽的內(nèi)轉(zhuǎn)子基體23、18內(nèi)，周向用銅包層19包圍，形成電流回路；內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體23、內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體18安裝在從動(dòng)軸17上形成間隙配合，能夠沿從動(dòng)軸17軸向左右移動(dòng)；調(diào)速裝置總成m結(jié)構(gòu)如

圖1、3所示，由微型電機(jī)15、減速機(jī)構(gòu)21和左右單頭螺紋絲杠6、9組成的調(diào)速機(jī)構(gòu)共有三個(gè)，沿著從動(dòng)軸17圓周方向按每隔120°的方式均勻分布，減速機(jī)構(gòu)21采用雙向錐齒輪組，其中包括小錐齒輪13、左大錐齒輪7和右大錐齒輪8 ;小錐齒輪13與微型電機(jī)15的輸出軸連接，左右大錐齒輪7、8分別與左右螺紋絲杠6、9的非螺紋端焊接為一體，當(dāng)微型電機(jī)15帶動(dòng)小錐齒輪13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左右大錐齒輪7、8通過齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)左右單頭螺紋絲杠6、9轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)速裝置總成III中包含三組完全相同的調(diào)速機(jī)構(gòu)14，三組調(diào)速機(jī)構(gòu)14沿著從動(dòng)軸17周向相隔120°均勻分布，從而保證了整個(gè)裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)工作中的平衡狀態(tài)，避免較大的偏心力，保證了裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與穩(wěn)定性。左單頭螺紋絲杠6和右單頭螺紋絲杠9的螺紋端的螺紋都采用梯形螺紋，內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)，工藝性好，壓根強(qiáng)度高，對(duì)中性好，且可雙向受力；微型電機(jī)15帶動(dòng)單頭螺紋絲杠6、9旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)的螺紋螺距精密，滿足左右從動(dòng)盤基體小位移的要求，達(dá)到小氣隙隨時(shí)改變的要求；單頭螺紋絲杠傳動(dòng)兩從動(dòng)盤的位移較小，螺紋螺距值為I. 5mm,以達(dá)到小位移變化的要求。實(shí)施例I的工作原理主動(dòng)軸I由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子基體11轉(zhuǎn)動(dòng)，由于外轉(zhuǎn)子基體11上粘裝了左永磁體5和右永磁體10,形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),磁力聯(lián)軸器內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體23上的左銅條22和內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體18上的右銅條20因切割永磁體的磁力線，在左銅條22和右銅條20上產(chǎn)生感應(yīng)渦流，而渦流的磁場(chǎng)和永磁體的磁場(chǎng)相互作用使得內(nèi)轉(zhuǎn)子左右基體23、18轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)施例I的調(diào)速原理當(dāng)磁力耦合器內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速差一定時(shí)，磁力耦合器內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間傳遞動(dòng)力能力的大小與相應(yīng)的內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間的嚙合面積大小有關(guān)，嚙合面積越大則傳遞動(dòng)力的能力越小，反之，嚙合面積越小則傳遞動(dòng)力的能力越大，因此，在一定的內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速差下，為達(dá)到負(fù)載所需的轉(zhuǎn)矩大小，可通過調(diào)節(jié)內(nèi)外轉(zhuǎn)子間的氣隙嚙合面積來實(shí)現(xiàn)；如圖6所示，若左單頭螺紋絲杠6和右單頭螺紋絲杠9的螺紋旋向均為右旋，在左永磁體5與左銅條22、右永磁體10與右銅條20完全嚙合的情況下，當(dāng)微型電機(jī)15正轉(zhuǎn)(順時(shí)針)帶動(dòng)小錐齒輪13時(shí)，減速機(jī)構(gòu)21中的左大錐齒輪7和右大錐齒輪8通過齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左單頭螺紋絲杠6和右單頭螺紋絲杠9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過螺旋副使得內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體23向右運(yùn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體18向左運(yùn)動(dòng)，左永磁體5與左銅條22、右永磁體10與右銅條20之間的嚙合面積減小，氣隙磁場(chǎng)作用力變小，輸出扭矩變小，直至內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體23運(yùn)至右極限位置，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體18運(yùn)動(dòng)至左極限位置，左永磁體5與左銅條22、右永磁體10與右銅條20之間的嚙合面積最小，氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度最小，此時(shí)微型電機(jī)15反轉(zhuǎn)(逆時(shí)針)帶動(dòng)小錐齒輪13，內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體23向左運(yùn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體18向右運(yùn)動(dòng)，外轉(zhuǎn)子左永磁體5與內(nèi)轉(zhuǎn)子左銅條22、外轉(zhuǎn)子右永磁體10與內(nèi)轉(zhuǎn)子右銅條20之間的嚙合面積逐漸增大，氣隙磁場(chǎng)作用力變大，輸出扭矩變大，直至內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體23運(yùn)至左極限位置，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體18運(yùn)動(dòng)至右極限位置，此時(shí)，左永磁體5與左銅條22、右永磁體10與右銅條20之間的哨合面積最大,氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度最大；若左單頭螺紋絲杠6和右單頭螺紋絲杠9的螺紋旋向均為左旋，則與之相反。
權(quán)利要求
1.一種嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器，包括外轉(zhuǎn)子總成、內(nèi)轉(zhuǎn)子總成和調(diào)速裝置總成組成，其特征在于所述調(diào)速裝置總成由三組完全相同的調(diào)速機(jī)構(gòu)組成，調(diào)速機(jī)構(gòu)沿著從動(dòng)軸周向相隔120°均勻分布，每組調(diào)速機(jī)構(gòu)由一個(gè)微型電機(jī)、一個(gè)減速機(jī)構(gòu)、兩個(gè)單頭螺紋絲杠組成；微型電機(jī)安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子總成的從動(dòng)軸上，減速機(jī)構(gòu)安裝在微型電機(jī)的輸出軸上，微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)通過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)左右單頭螺紋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，左右單頭螺紋絲杠的螺紋端分別與內(nèi)轉(zhuǎn)子總成中的內(nèi)轉(zhuǎn)子左右基體螺紋連接，由于左右單頭螺紋絲杠的螺紋旋向相同，但轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，當(dāng)單頭螺紋絲杠繞自身軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子總成中的內(nèi)轉(zhuǎn)子左右基體將會(huì)沿磁力聯(lián)軸器從動(dòng)軸相向或相背移動(dòng)，從而同時(shí)改變兩組永磁體與銅條之間的嚙合面積，改變氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度大小，實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的一種嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器，其特征在于所述的外轉(zhuǎn)子總成和內(nèi)轉(zhuǎn)子總成組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為圓筒式異步磁力聯(lián)軸器，外轉(zhuǎn)子總成與主動(dòng)軸連接，內(nèi)轉(zhuǎn)子總成與從動(dòng)軸連接，外轉(zhuǎn)子總成由套筒I、外轉(zhuǎn)子基體、左支承盤、右支承盤、左永磁體、右永磁體和螺栓組成，左支承盤安裝在主動(dòng)軸上，左端通過螺釘與套筒I固定在一起，右支承盤安裝在套筒》上，外轉(zhuǎn)子基體兩端分別通過螺栓與左右支承盤連接，左永磁體和右永磁體按N極、S極偶數(shù)相間緊密排列粘裝在外轉(zhuǎn)子基體的內(nèi)表面上；其內(nèi)轉(zhuǎn)子總成由內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體、內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體、左銅條、右銅條和套筒Il組成，左銅條和右銅條分別嵌入兩端面開槽的內(nèi)轉(zhuǎn)子左右基體內(nèi)，周向用銅包層包圍，形成電流回路；內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體、內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體安裝在從動(dòng)軸上形成間隙配合，能夠沿從動(dòng)軸軸向左右移動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體與安裝在從動(dòng)軸上的套筒H通過螺釘連接，左銅條和右銅條分別與左永磁體和右永磁體正對(duì)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器，其特征在于所述的減速機(jī)構(gòu)中包括兩個(gè)左右對(duì)稱的大錐齒輪，小錐齒輪通過平鍵連接安裝在微型電機(jī)的輸出軸上，微型電機(jī)帶動(dòng)小錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小錐齒輪驅(qū)動(dòng)大錐齒從而使得左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求I所述的一種嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器，其特征在于所述的左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠的螺紋端的螺紋都采用梯形螺紋，螺紋螺距值為I. 5mm。
5.如權(quán)利要求I所述的一種嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器的調(diào)速方法，其特征在于:若左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠的螺紋旋向均為右旋，在左永磁體與左銅條、右永磁體與右銅條完全嚙合的情況下，當(dāng)微型電機(jī)順時(shí)針正轉(zhuǎn)帶動(dòng)小錐齒輪時(shí)，減速機(jī)構(gòu)中的左大錐齒輪和右大錐齒輪通過齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過螺旋副使得內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體向右運(yùn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體向左運(yùn)動(dòng)，左永磁體與左銅條、右永磁體與右銅條之間的嚙合面積減小，氣隙磁場(chǎng)作用力變小，輸出扭矩變小，直至內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體運(yùn)至右極限位置，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體運(yùn)動(dòng)至左極限位置，左永磁體與左銅條、右永磁體與右銅條之間的嚙合面積最小，氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度最小;此時(shí)，微型電機(jī)逆時(shí)針反轉(zhuǎn)帶動(dòng)小錐齒輪，內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體向左運(yùn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體向右運(yùn)動(dòng)，外轉(zhuǎn)子左永磁體與內(nèi)轉(zhuǎn)子左銅條、外轉(zhuǎn)子右永磁體與內(nèi)轉(zhuǎn)子右銅條之間的嚙合面積逐漸增大，氣隙磁場(chǎng)作用力變大，輸出扭矩變大，直至內(nèi)轉(zhuǎn)子左基體運(yùn)至左極限位置，內(nèi)轉(zhuǎn)子右基體運(yùn)動(dòng)至右極限位置，此時(shí)左永磁體與左銅條、右永磁體與右銅條之間的嚙合面積最大，氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，若左單頭螺紋絲杠和右單頭螺紋絲杠的螺紋旋向均為左旋，則與之相反。
全文摘要
一種嚙合面積可調(diào)式異步磁力變矩器，涉及機(jī)械工程中的傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，由外轉(zhuǎn)子總成、內(nèi)轉(zhuǎn)子總成和調(diào)速裝置總成組成。通過控制微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)單頭螺紋絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，單頭螺紋絲杠的螺紋端與內(nèi)轉(zhuǎn)子總成中的內(nèi)轉(zhuǎn)子基體螺紋連接，由于同組的兩個(gè)單頭螺紋絲杠兩端的螺紋旋向相同，但轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，當(dāng)單頭螺紋絲杠繞自身軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子左右基體將會(huì)沿從動(dòng)軸移近或移出，從而同時(shí)改變左永磁體與左銅條、右永磁體與右銅條的嚙合面積，調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的輸出；另外，每組調(diào)速機(jī)構(gòu)是沿著從動(dòng)軸周向相隔120°均勻分布安裝的，從而保證了整個(gè)裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)工作中的平衡狀態(tài)，保證了裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02K51/00GK102931806SQ20121043436
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月5日
發(fā)明者楊超君, 孔令營, 周曰華, 陳志鵬 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)