一種軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耦合調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是能耗大國(guó)，且能源儲(chǔ)備不足，能源利用率較低，節(jié)能降耗已成為全社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。風(fēng)機(jī)、水栗負(fù)載是量大面廣的常用設(shè)備，其耗能在交流電機(jī)總能耗中占很大的比例。電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的用電量約占全國(guó)用電量的60%，其中風(fēng)機(jī)用電占全國(guó)總用電量的10.4%，栗類電機(jī)占20.9%，壓縮機(jī)占9.4%，空調(diào)制冷機(jī)占6%，風(fēng)機(jī)、栗類用電量非常巨大，然而由于風(fēng)機(jī)、水栗等的驅(qū)動(dòng)設(shè)備陳舊落后，運(yùn)行效率比國(guó)外先進(jìn)水平低10%?20%，每年浪費(fèi)電能極其嚴(yán)重，有很大的節(jié)電潛力。
[0003]調(diào)速被國(guó)際上公認(rèn)為電機(jī)最佳的節(jié)能方式，如果對(duì)風(fēng)機(jī)、栗類負(fù)載采用調(diào)速控制，其節(jié)電可達(dá)20%?70%，不但節(jié)電效果顯著，而且對(duì)于滿足生產(chǎn)工藝的要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，起到了非常重要的作用，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。在此最大的突破便是液力耦合器和變頻器的產(chǎn)生及應(yīng)用，其大大提高了生產(chǎn)率及能源的優(yōu)化利用，使節(jié)能環(huán)保這一理念在工程機(jī)械的應(yīng)用當(dāng)中得到了充分體現(xiàn)。
[0004]液力耦合器作為一種常見(jiàn)的調(diào)速設(shè)備，工作時(shí)利用液體介質(zhì)傳遞電機(jī)輸入的轉(zhuǎn)速，它的主動(dòng)輸入軸端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸相聯(lián)，從動(dòng)輸出軸端與負(fù)載軸端聯(lián)接，通過(guò)調(diào)節(jié)液體介質(zhì)的壓力，來(lái)改變輸出軸的轉(zhuǎn)速。在理想狀態(tài)下，當(dāng)壓力趨于無(wú)窮大時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速相等，相當(dāng)于剛性聯(lián)軸器;當(dāng)壓力減小時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，連續(xù)改變介質(zhì)壓力，輸出轉(zhuǎn)速可以得到低于輸入轉(zhuǎn)速的無(wú)極調(diào)速，其調(diào)速范圍寬，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低，對(duì)精度要求低，具有一定的節(jié)能效果。然而，在液力耦合器產(chǎn)品逐漸成熟并被大量應(yīng)用后，其劣勢(shì)也逐漸顯現(xiàn)，如能量轉(zhuǎn)換效率低，液壓油要定期更換，調(diào)速精度低等。之后隨著微處理技術(shù)的快速發(fā)展及變壓變頻調(diào)速的發(fā)展，在20世紀(jì)80年代中后期，發(fā)達(dá)國(guó)家的變頻技術(shù)開(kāi)始逐漸實(shí)用化，變頻器這個(gè)新產(chǎn)品逐漸被熟知并廣泛應(yīng)用。
[0005]變頻器是通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式，控制交流電動(dòng)機(jī)，從而改變電機(jī)輸出的電力控制設(shè)備，它基于變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，工作時(shí)通過(guò)變頻器改變電源的頻率，達(dá)到改變電源電壓的目的，從而提供給電機(jī)實(shí)際所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，其性能上要優(yōu)于液力耦合器。但是，隨著變頻器在設(shè)備中大范圍的應(yīng)用，它的不足及劣勢(shì)也逐漸凸顯出來(lái)，變頻器的干擾即是其最大的劣勢(shì)。變頻器干擾主要有:一是變頻器中普遍使用了晶閘管或整流二極管等非線性整流器件，其產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)將產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，弓丨起電網(wǎng)電壓畸變(電壓畸變率用THDV表示，變頻器產(chǎn)生諧波引起的THDV在10?40%左右)，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量;二是變頻器的輸出部分一般采用的是IGBT等開(kāi)關(guān)器件，在輸出能量的同時(shí)將在輸出線上產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊電器的正常工作。另外，在電機(jī)與負(fù)載的剛性連接中，由于對(duì)準(zhǔn)性不好而造成機(jī)器穩(wěn)定性及安全性問(wèn)題，無(wú)不要求人們提出更優(yōu)的方案來(lái)彌補(bǔ)現(xiàn)有變頻器的缺點(diǎn)。
[0006]永磁調(diào)速器是透過(guò)氣隙傳遞轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)設(shè)備，電動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間無(wú)需機(jī)械連接，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)導(dǎo)磁盤(pán)在裝有強(qiáng)力稀土磁鐵的永磁盤(pán)所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁力線，從而在導(dǎo)磁盤(pán)中產(chǎn)生渦電流，該渦電流在導(dǎo)磁盤(pán)上產(chǎn)生反感應(yīng)磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間的轉(zhuǎn)矩傳輸，獲得可調(diào)節(jié)、可控制、可重復(fù)的負(fù)載轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。但是現(xiàn)有的永磁調(diào)速器基本上都是氣隙調(diào)整式永磁調(diào)速器，也就是通過(guò)調(diào)整導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間的氣隙間距來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)整，如附圖1所示，這種氣隙間距的調(diào)整機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，而且基于氣隙間距調(diào)整進(jìn)行的轉(zhuǎn)速調(diào)整精度較低。因此有必要對(duì)現(xiàn)有永磁調(diào)速器的調(diào)速方式及其性能進(jìn)行改進(jìn)，這在調(diào)速驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對(duì)目前各類調(diào)速裝置的能量轉(zhuǎn)換效率不高、系統(tǒng)可靠性不足、技術(shù)要求高、對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格等缺點(diǎn)，首創(chuàng)的提出一種軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置，通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)永磁轉(zhuǎn)子組件和導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子組件在軸線水平方向上的相對(duì)位置來(lái)改變相互作用的嚙合面積，進(jìn)而改變導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子組件和永磁轉(zhuǎn)子組件之間傳遞的扭矩大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)速的變換，達(dá)到調(diào)速節(jié)能目的。本發(fā)明所提供的永磁耦合調(diào)速裝置在不改變電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的情況下，可在電機(jī)的輸出端根據(jù)負(fù)載的變化進(jìn)行無(wú)極平滑的速度調(diào)整，不但高效節(jié)能、綠色環(huán)保，而且調(diào)速過(guò)程不會(huì)造成電流諧波和電磁干擾等污染，并且負(fù)載與電機(jī)之間無(wú)接觸連接，在過(guò)載的情況下可保護(hù)電機(jī)不受損傷，能夠廣泛應(yīng)用于發(fā)電、冶金、石化、采礦、造紙、供水、水務(wù)、水泥、灌溉等行業(yè)的離心式負(fù)載，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下:
一種軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置，包括:導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子組件100、永磁轉(zhuǎn)子組件200、軸承座組件300、傳動(dòng)螺桿組件400、齒輪箱組件500和調(diào)速輸出軸，所述導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子組件100的一端連接動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子組件100的另一端形成為內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，所述永磁轉(zhuǎn)子組件200能夠伸入所述導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子組件100的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)中，且所述永磁轉(zhuǎn)子組件200的外側(cè)壁面與所述導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子組件100的內(nèi)筒壁面之間具有固定的徑向氣隙，所述永磁轉(zhuǎn)子組件200安裝于所述軸承座組件300上，且所述永磁轉(zhuǎn)子組件200能夠相對(duì)于所述軸承座組件300進(jìn)行周向轉(zhuǎn)動(dòng)，并能夠與所述軸承座組件300進(jìn)行同步軸向移動(dòng)，所述傳動(dòng)螺桿組件400的一端固定連接于所述軸承座組件300，另一端螺紋連接于所述齒輪箱組件500，所述齒輪箱組件500能夠驅(qū)動(dòng)所述傳動(dòng)螺桿組件400進(jìn)行軸向移動(dòng)，所述調(diào)速輸出軸的前部通過(guò)花鍵連接于所述永磁轉(zhuǎn)子組件200，所述調(diào)速輸出軸的后部通過(guò)軸承安裝于所述齒輪箱組件500上。
[0009]進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置，其中所述齒輪箱組件500包括齒輪箱殼體13、輪固定盤(pán)22、行星齒輪25、太陽(yáng)輪26、調(diào)節(jié)端圓錐齒輪14、調(diào)節(jié)端輸入軸15、主動(dòng)齒輪10和從動(dòng)圓錐齒輪12，所述輪固定盤(pán)22安裝于所述齒輪箱殼體13的前端開(kāi)口，所述行星齒輪25、太陽(yáng)輪26和主動(dòng)齒輪10通過(guò)軸承安裝于所述輪固定盤(pán)22上，且所述行星齒輪25嚙合于所述太陽(yáng)輪26上，所述主動(dòng)齒輪10嚙合于所述太陽(yáng)輪26上，所述從動(dòng)圓錐齒輪12連接于所述主動(dòng)齒輪10上，所述調(diào)節(jié)端圓錐齒輪14連接于所述調(diào)節(jié)端輸入軸15上，所述從動(dòng)圓錐齒輪12嚙合于所述調(diào)節(jié)端圓錐齒輪14，所述調(diào)速輸出軸的后部通過(guò)軸承安裝于所述太陽(yáng)輪26和所述齒輪箱殼體13上，所述傳動(dòng)螺桿組件400的另一端螺紋連接于所述行星齒輪25。
[0010]進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置，其中所述行星齒輪25包括有三個(gè)，并沿周向均勻分布于所述太陽(yáng)輪26的外周，每個(gè)行星齒輪25的中央開(kāi)設(shè)有螺紋孔，所述主動(dòng)齒輪10設(shè)置于其中兩個(gè)行星齒輪之間，所述從動(dòng)圓錐齒輪12通過(guò)平鍵固定連接于所述主動(dòng)齒輪10，所述調(diào)節(jié)端圓錐齒輪14通過(guò)平鍵固定連接于所述調(diào)節(jié)端輸入軸15，所述傳動(dòng)螺桿組件400包括有三根傳動(dòng)螺桿27，每根傳動(dòng)螺桿27的外壁均形成有外螺紋，且每根傳動(dòng)螺桿27的一端均固定連接于所述軸承座組件300，每根傳動(dòng)螺桿27的另一端螺紋連接于對(duì)應(yīng)的一個(gè)行星齒輪26的螺紋孔內(nèi)。
[0011]進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置，其中所述調(diào)節(jié)端輸入軸15包括手動(dòng)端輸入軸38和自動(dòng)端輸入軸41，所述調(diào)節(jié)端圓錐齒輪14包括手動(dòng)端圓錐齒輪39和自動(dòng)端圓錐齒輪40，所述手動(dòng)端圓錐齒輪39通過(guò)平鍵固定連接于所述手動(dòng)端輸入軸38上，所述手動(dòng)端圓錐齒輪39嚙合于所述從動(dòng)圓錐齒輪12的一側(cè)，所述手動(dòng)端輸入軸38通過(guò)軸承安裝在所述齒輪箱殼體13上，所述自動(dòng)端圓錐齒輪40通過(guò)平鍵固定連接于所述自動(dòng)端輸入軸41上，所述自動(dòng)端圓錐齒輪40嚙合于所述從動(dòng)圓錐齒輪12的另一側(cè)，所述自動(dòng)端輸入軸41通過(guò)軸承安裝在所述齒輪箱殼體13上。
[0012]進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置，其中所述齒輪箱組件500還包括有手輪33、手輪軸34、手輪支座35、步進(jìn)電機(jī)46、步進(jìn)電機(jī)支座45和軸套式聯(lián)軸器44，所述手輪33安裝在所述手輪軸34上，所述手輪軸34通過(guò)間隙配合安裝于所述手輪支座35上，所述手輪支座35固定于所述齒輪箱殼體13上，所述手輪軸34與所述手動(dòng)端輸入軸38之間通過(guò)凸牙凹牙卡嵌結(jié)合方式進(jìn)行扭矩傳遞，所述步進(jìn)電機(jī)46安裝于所述步進(jìn)電機(jī)支座45上，所述步進(jìn)電機(jī)支座45固定于所述齒輪箱殼體13上，所述步進(jìn)電機(jī)46的輸出轉(zhuǎn)軸通過(guò)所述軸套式聯(lián)軸器44連接于所述自動(dòng)端輸入軸41。
[0013]進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置，其中所述自動(dòng)端輸入軸41與步進(jìn)電機(jī)支座45之間設(shè)置有第一唇形密封圈，所述手動(dòng)端輸入軸38與手輪支座35之間設(shè)置有第二唇形密封圈。
[0014]進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置，其中所述太陽(yáng)輪26的中央開(kāi)設(shè)有安裝孔，所述齒輪箱殼體13的后壁面上與所述安裝孔正對(duì)的形成有安裝密封腔室，所述調(diào)速輸出軸的后部通過(guò)軸承安裝于所述太陽(yáng)輪26的安裝孔和所述齒輪箱殼體13的安裝密封腔室上，所述安裝密封腔室內(nèi)設(shè)置有機(jī)械油封18，所述調(diào)速輸出軸的后端伸出于所述齒輪箱殼體13的后壁之外。
[0015]進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的軸向嚙合面積調(diào)整式永磁耦合調(diào)速裝置，其中還包括有外殼