多缸流體調(diào)速盤式磁力耦合器的制造方法
【專利摘要】多缸流體調(diào)速盤式磁力耦合器可劃歸動(dòng)力傳動(dòng)、節(jié)能減排、動(dòng)設(shè)備、磁力驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，分為四大系列：風(fēng)冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦(FTA)、液冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦(YTA)、串聯(lián)風(fēng)冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦(CFTA)、串聯(lián)液冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦(CYTA)。本發(fā)明為動(dòng)設(shè)備的調(diào)速節(jié)能找到了一種經(jīng)濟(jì)可行的方法。
【專利說明】多缸流體調(diào)速盤式磁力耦合器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 動(dòng)力傳動(dòng)、節(jié)能減排、動(dòng)設(shè)備、磁力驅(qū)動(dòng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 從人類利用地磁驅(qū)動(dòng)發(fā)明羅盤開始，磁場(chǎng)能量的利用研究便一直沒有停止過。伴 隨著現(xiàn)代磁學(xué)理論的發(fā)展，磁力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品在工業(yè)中的應(yīng)用便層出不窮，磁力泵、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(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展緩慢，直到1983年， 中國(guó)發(fā)明了高性能永磁材料釹鐵硼，磁力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品才得到快速發(fā)展應(yīng)用。
[0003] 磁力耦合器從磁力泵等磁力驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品中獨(dú)立出來作為單獨(dú)的分支發(fā)展以來，出現(xiàn) 了形形色色的產(chǎn)品，但都局限于結(jié)構(gòu)方面的原因，只能局限于中小功率、中小扭矩區(qū)間的動(dòng) 設(shè)備動(dòng)力傳動(dòng)應(yīng)用中，而且價(jià)格昂貴。像火電廠的一次風(fēng)機(jī)（6000KW，1496r/min)、二次風(fēng)機(jī) (4550KW，1495r/min)、碎煤機(jī)（1200KW，490r/min)和鋼廠、礦場(chǎng)的大型風(fēng)機(jī)等動(dòng)設(shè)備，現(xiàn)有 技術(shù)和產(chǎn)品都無法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
[0004] 節(jié)能減排是目前迫切需求。動(dòng)設(shè)備節(jié)能，目前比較高效的有變頻調(diào)速節(jié)能和溝槽 凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)速磁力耦合器調(diào)速節(jié)能。變頻器使用壽命較短，環(huán)境適應(yīng)能力差，占地空間大， 維護(hù)需求高，高壓變頻器故障率則更高，可靠性差。目前已進(jìn)行應(yīng)用的溝槽凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)速磁 耦（筒式和盤式）因結(jié)構(gòu)原因應(yīng)用范圍有限，且價(jià)格昂貴。液冷溝槽凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)速盤式磁 耦只能勉強(qiáng)應(yīng)用到2500KW以下中等轉(zhuǎn)速的動(dòng)設(shè)備中，風(fēng)冷溝槽凸輪機(jī)構(gòu)調(diào)速盤式磁耦只 能勉強(qiáng)應(yīng)用到350KW以下中等轉(zhuǎn)速的動(dòng)設(shè)備中。筒式磁耦則更差，只能應(yīng)用到800KW以下 中等轉(zhuǎn)速的動(dòng)設(shè)備中，且安全可靠性不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明重在找到一種解決大功率、高扭矩動(dòng)設(shè)備調(diào)速節(jié)能的技術(shù)方法，伴隨著這 種技術(shù)方法而引伸出四大系列多缸流體盤式磁力耦合器--風(fēng)冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦 (FTA系列）、液冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（YTA系列）、串聯(lián)風(fēng)冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦 (CFTA系列）、串聯(lián)液冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（CYTA系列）。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1為風(fēng)冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（FTA系列），圖2為液冷多缸流體調(diào)速盤式磁 耦（YTA系列），圖3為串聯(lián)風(fēng)冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（CFTA系列），圖4為串聯(lián)液冷多缸 流體調(diào)速盤式磁耦（CYTA系列）。
[0007] 四大系列多缸流體調(diào)速盤式磁耦，都包含如下幾個(gè)部分：圖中標(biāo)號(hào)1和5為感應(yīng) 盤，2和4為磁塊固定盤，3為多缸流體調(diào)速機(jī)構(gòu)，6為高速回轉(zhuǎn)接頭。
[0008] 對(duì)于液冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（YTA系列、CYTA系列），外殼上有冷卻液進(jìn)出的 接口，圖中標(biāo)號(hào)7為高速回轉(zhuǎn)密封組件，保證磁耦內(nèi)部的冷卻液（油或水）不會(huì)泄露。
[0009] 對(duì)于串聯(lián)多缸流體調(diào)速盤式磁耦（CFTA系列、CYTA系列），理論上可串聯(lián)任意組， 可根據(jù)需要決定，圖3和圖4所示均為3組串聯(lián)，圖中標(biāo)號(hào)8為中間串聯(lián)的感應(yīng)盤和磁塊固 定盤。
[0010] 四大系列多缸流體調(diào)速盤式磁耦中，所有的感應(yīng)盤由限位螺栓聯(lián)結(jié)組成外轉(zhuǎn)子， 所有的磁塊固定盤串聯(lián)在中心傳動(dòng)軸上，和多缸流體調(diào)速機(jī)構(gòu)一起組成內(nèi)轉(zhuǎn)子，中心傳動(dòng) 軸中有流道連接高速回轉(zhuǎn)接頭，高速回轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)轉(zhuǎn)子和中心傳動(dòng)軸相對(duì)靜止，高速回轉(zhuǎn) 接頭的外轉(zhuǎn)子連接外部液壓或氣動(dòng)回路。液控單向閥或氣控單向閥控制流體的進(jìn)出，從而 改變活塞的軸向移動(dòng)方向，活塞桿（和磁塊固定盤固定在一起）帶動(dòng)磁塊固定盤沿中心傳 動(dòng)軸滑動(dòng)，從而改變磁塊固定盤和感應(yīng)盤之間的距離（磁場(chǎng)耦合間隙），以達(dá)到調(diào)速節(jié)能的 目的（磁場(chǎng)耦合間隙的變化，將導(dǎo)致磁耦內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差的變化，也就是輸入輸出轉(zhuǎn)速的變 化）。
[0011] 圖5、圖6、圖7所示為多缸流體調(diào)速機(jī)構(gòu)，圖中清楚示出了流道的情況，因流道設(shè) 計(jì)可較隨意，比起復(fù)雜的機(jī)械調(diào)速系統(tǒng)，流體調(diào)速機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。液壓調(diào)速可用于精確調(diào) 速，氣動(dòng)調(diào)速由于氣體具有壓縮性，可用于調(diào)速精度要求不高的系統(tǒng)中。外部液壓回路或氣 動(dòng)回路中液控單向閥或氣控單向閥作為控制調(diào)速的開關(guān)，調(diào)速速度的控制則由精確計(jì)算的 流道通徑來決定，為保壓，可在外部回路中設(shè)置蓄能器或在中心傳動(dòng)軸中集成蓄能器。
[0012] 圖8、圖9所示為高速回轉(zhuǎn)接頭，采用模塊化串聯(lián)結(jié)構(gòu)，可串聯(lián)任意通道，圖8中所 示為兩通道，密封環(huán)6-19、6-20可根據(jù)工作流體的情況選用用碳化鎢、石墨等材料，6-5為 彈簧，用來平衡接觸壓力，彈簧處的導(dǎo)向銷6-7對(duì)彈簧起導(dǎo)向限位作用，防止高速回轉(zhuǎn)時(shí)彈 簧在離心力作用下失效。高速回轉(zhuǎn)接頭可由專業(yè)廠家生產(chǎn)配套，成組工藝裝配，由緊定螺釘 固定在中心傳動(dòng)軸上。
[0013] 圖10所示為液冷流體調(diào)速盤式磁耦（YTA系列、CYTA系列）外殼與內(nèi)部的高速回 轉(zhuǎn)密封組件，密封環(huán)7-3、7-4、7-6、7-7為動(dòng)密封，根據(jù)冷卻液的不同可選用碳化鎢、石墨等 材料，彈簧7-11用來補(bǔ)償密封環(huán)的磨損，平衡密封壓力，彈簧處的導(dǎo)向銷7-2對(duì)彈簧起導(dǎo)向 限位作用，防止高速回轉(zhuǎn)時(shí)彈簧在離心力作用下失效，定位銷7-U7-10與導(dǎo)向銷7-2組合 起定位作用，7-5、7-8、7-9為靜密封，用0形圈即可。
[0014] 圖11為串聯(lián)流體調(diào)速盤式磁耦（CFTA系列、CYTA系列）中間串聯(lián)的感應(yīng)盤和磁 塊固定盤，定位套8-1、8-2將感應(yīng)盤定位于磁耦外轉(zhuǎn)子的聯(lián)結(jié)螺桿上，限位套8-8對(duì)磁塊固 定盤在中心傳動(dòng)軸上滑動(dòng)起限位作用。
[0015] 圖12、圖13為感應(yīng)盤，盤面上分布有凸起葉片，已助散熱。未知設(shè)備旋向時(shí)，可選 用圖12所示形狀，如已知設(shè)備旋向，可選用圖13所示的流線形狀，已增加散熱量并減小擾 流噪聲。對(duì)于低負(fù)荷動(dòng)設(shè)備，感應(yīng)盤使用平盤即可滿足散熱需求時(shí)，可不要凸起葉片，以簡(jiǎn) 化加工工藝。
[0016] 圖14所示為中心傳動(dòng)軸中細(xì)長(zhǎng)孔的嵌套方案。 關(guān)于中心傳動(dòng)軸中細(xì)長(zhǎng)孔的制造工藝，可直接進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)孔加工。為簡(jiǎn)化加工工藝，降低 制造成本，也可采用鋁擠型成型，然后與中心傳動(dòng)軸進(jìn)行嵌套的方法，見圖14。
[0017] 圖15所示為FTA系列磁耦取下內(nèi)部?jī)啥酥С休S承的結(jié)構(gòu)示意，傳動(dòng)軸之間聯(lián)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(yīng)盤1和5由螺栓聯(lián)結(jié)組成外轉(zhuǎn)子，磁塊固定盤2和4與調(diào)速機(jī)構(gòu)3、回轉(zhuǎn)接頭6由中 心傳動(dòng)軸連接組成內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)外轉(zhuǎn)子互不接觸，但由于裝配時(shí)很難保證感應(yīng)盤與磁塊固定 盤的平行度，所以會(huì)對(duì)電機(jī)中心軸軸承支承處和負(fù)載傳動(dòng)軸軸承支承處造成交變應(yīng)力（磁 場(chǎng)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(huì)造成不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán) 重時(shí)會(huì)造成事故?？偟膩碚f，此種方案要慎用。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 多缸流體調(diào)速盤式磁耦所包含的各組成零部件，現(xiàn)代工業(yè)制造技術(shù)均可加工制 造。高速回轉(zhuǎn)接頭、液壓缸或氣缸、磁塊、軸承均可由專業(yè)廠商配套生產(chǎn)，其它零部件機(jī)加 工、模具成形、焊接即可。
[0019] 多缸流體調(diào)速盤式磁耦作為一種動(dòng)設(shè)備，其成品要想成功應(yīng)用，必須具備以下兩 個(gè)條件：（1)功率標(biāo)定一建立完備的測(cè)試臺(tái)架（各功率扭矩區(qū)間），以完成系列化產(chǎn)品的 標(biāo)定。（2)動(dòng)平衡檢測(cè)--旋轉(zhuǎn)設(shè)備必須達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的動(dòng)平衡要求，以達(dá)到必要的安 全可靠性。
【權(quán)利要求】
1. 本發(fā)明重在找到一種解決大功率、高扭矩動(dòng)設(shè)備調(diào)速節(jié)能的技術(shù)方法一磁耦串聯(lián) 流體調(diào)速，伴隨著這種技術(shù)方法而引伸出四大系列多缸流體調(diào)速盤式磁力耦合器一風(fēng)冷 多缸流體調(diào)速盤式磁耦（FTA系列）、液冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（YTA系列）、串聯(lián)風(fēng)冷多 缸流體調(diào)速盤式磁耦（CFTA系列）、串聯(lián)液冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（CYTA系列）。
2. 磁耦串聯(lián)多缸流體調(diào)速的技術(shù)方法--此法用以解決大功率、高扭矩動(dòng)設(shè)備的調(diào)速 節(jié)能，其特征是通過中心傳動(dòng)軸中的主流道控制幾組多缸流體調(diào)速機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)動(dòng)。
3. 多缸流體調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)速的技術(shù)方法--其特征是通過精確設(shè)計(jì)的流道，以液壓或氣 動(dòng)促使活塞在缸內(nèi)沿軸向移動(dòng)，帶動(dòng)磁體固定盤沿中心傳動(dòng)軸滑動(dòng)，從而改變磁體固定盤 與感應(yīng)盤之間的距離（磁場(chǎng)耦合間隙），達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的。
4. 流體調(diào)速高速回轉(zhuǎn)接頭的技術(shù)方法--流體調(diào)速高速回轉(zhuǎn)接頭由內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子 兩大部分組成，外轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，用以連接外部液壓或氣動(dòng)回路，內(nèi)轉(zhuǎn)子和中心傳動(dòng)軸同步 高速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者相對(duì)靜止。
5. 高速回轉(zhuǎn)密封中利用導(dǎo)向銷來控制彈簧移動(dòng)的技術(shù)方法--存在于流體調(diào)速回轉(zhuǎn) 接頭采用的密封結(jié)構(gòu)中和液冷型流體調(diào)速盤式磁耦兩端的密封結(jié)構(gòu)中。
6. 風(fēng)冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（FTA系列）的結(jié)構(gòu)方案--其特征是高速回轉(zhuǎn)接頭、多 缸流體調(diào)速機(jī)構(gòu)。
7. 液冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（YTA系列）的結(jié)構(gòu)方案--其特征是高速回轉(zhuǎn)接頭、多 缸流體調(diào)速機(jī)構(gòu)、磁耦內(nèi)外轉(zhuǎn)子與外殼三者之間的高速回轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)。
8. 串聯(lián)風(fēng)冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（CFTA系列）的結(jié)構(gòu)方案--其特征是高速回轉(zhuǎn)接 頭、多缸流體調(diào)速機(jī)構(gòu)、串聯(lián)結(jié)構(gòu)（說明書中所示為三組串聯(lián)，可串聯(lián)兩組或多組，結(jié)構(gòu)一 樣）。
9. 串聯(lián)液冷多缸流體調(diào)速盤式磁耦（CYTA系列）的結(jié)構(gòu)方案--其特征是高速回轉(zhuǎn)接 頭、多缸流體調(diào)速機(jī)構(gòu)、磁耦內(nèi)外轉(zhuǎn)子和外殼三者之間的高速回轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)、串聯(lián)結(jié)構(gòu)（說 明書中所示為三組串聯(lián)，可串聯(lián)兩組或多組，結(jié)構(gòu)一樣）。
【文檔編號(hào)】H02K51/00GK104065238SQ201410241777
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】李啟飛 申請(qǐng)人:李啟飛