Wc/d型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器的制造方法
【專利摘要】WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)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，其利用溝槽凸輪和行星輪系組合形成調(diào)速機(jī)構(gòu)，分為八大系列：風(fēng)冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTWC/D)、串聯(lián)風(fēng)冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTWC/D)，液冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTWC/D)、串聯(lián)液冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTWC/D)。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】
WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)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，磁力栗、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]磁力耦合器從磁力栗等磁力驅(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)速盤式磁力耦合器只能勉強(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)速盤式磁力耦合器只能勉強(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，液冷調(diào)速產(chǎn)品只能勉強(qiáng)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WC型和四大系列WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器一一風(fēng)冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTWC/D系列)、串聯(lián)風(fēng)冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTWC/D系列)，液冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTWC/D)、串聯(lián)液冷WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTWC/D)。
[0006]WC型和WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器的區(qū)別在于WC型用了一個(gè)磁塊固定盤組件，WC型較WD型結(jié)構(gòu)緊湊，WD型用了兩個(gè)磁塊固定盤組件。
【附圖說明】
[0007]圖1、圖2為風(fēng)冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTWC系列)，液冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTWC系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進(jìn)出，強(qiáng)制液冷。
[0008]圖12、圖13為風(fēng)冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTWD系列)，液冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTWD系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進(jìn)出，強(qiáng)制液冷。
[0009]圖14、圖15為串聯(lián)風(fēng)冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTffC系列)，串聯(lián)液冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTWC系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進(jìn)出，強(qiáng)制液冷。
[0010]圖16、圖17為串聯(lián)風(fēng)冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTffD系列)，串聯(lián)液冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTWD系列)加裝外殼，冷卻液通過外殼上管道進(jìn)出，強(qiáng)制液冷。
[0011]圖2、圖15、圖13、圖17中加裝了輔助中心齒輪3_12，并利用軸承3_13來隔離內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速影響，并且將限位軸承4的擋板3-10和3-11固定在輔助中心齒輪3-12上。圖
13、圖17中支承輔助中心齒輪3-12的軸承3-13直接固定于內(nèi)中心傳動(dòng)軸的限位套上，從而減小支承軸承的尺寸，以滿足高速工況需求。
[0012]四大系列WC型和四大系列WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器，都包含如下幾個(gè)部分:圖中標(biāo)號(hào)I和8為感應(yīng)盤組件，2和7為磁塊固定盤組件，15為中間傳動(dòng)軸，13為外中心傳動(dòng)軸，12為內(nèi)中心傳動(dòng)軸，6為傳動(dòng)桿，5為限位擋圈，4為限位軸承，10為輔助支承筒，11為軸承，3為溝槽凸輪行星輪系組合調(diào)速機(jī)構(gòu)。溝槽凸輪行星輪系組合調(diào)速機(jī)構(gòu)3中，3-5為主中心齒輪，3-6為行星齒輪，3-4為環(huán)形壓板，3-3為軸承，3-2為壓板軸承，3-1和3-7為溝槽凸輪組件(左右旋)，3-8為主支架。
[0013]對(duì)于串聯(lián)WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTWC/D系列、CYTWC/D系列)，理論上可串聯(lián)任意組，可根據(jù)需要決定，圖14、圖15、圖16和圖17所示均為3組串聯(lián)。各串聯(lián)磁耦單元的磁塊固定盤組件之間以限位套定位。
[0014]四大系列WC型和四大系列WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器中，外中心傳動(dòng)軸13、中間傳動(dòng)軸15、感應(yīng)盤組件I和8、傳動(dòng)桿6等聯(lián)結(jié)組成外轉(zhuǎn)子，內(nèi)中心傳動(dòng)軸12、磁塊固定盤組件2和7等聯(lián)結(jié)組成內(nèi)轉(zhuǎn)子。內(nèi)、外中心傳動(dòng)軸與負(fù)載及原動(dòng)機(jī)的中心傳動(dòng)軸聯(lián)結(jié)使用脹套，也可采用鍵聯(lián)接。行星齒輪3-6、主中心齒輪3-5等組成行星輪系，行星輪系和溝槽凸輪組件(溝槽凸輪、滾子和滾子固定軸等組成)組成調(diào)速機(jī)構(gòu)。磁耦工作時(shí)，外轉(zhuǎn)子和溝槽凸輪組件同步高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)調(diào)速時(shí)，驅(qū)動(dòng)主中心齒輪自轉(zhuǎn)，由于差速的作用，行星齒輪開始自轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)溝槽凸輪組件運(yùn)動(dòng)，從而改變感應(yīng)盤和磁塊固定盤之間的距離(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)。
[0015]圖3所示為A-A剖視圖。
[0016]圖4所示為B-B剖視圖，可看出以半軸形式傳遞扭矩，也可采用導(dǎo)向平鍵或花鍵。
[0017]圖5所示為C-C剖視圖，可看出以半軸形式傳遞扭矩，也可采用導(dǎo)向平鍵或花鍵。
[0018]圖6所示為D-D剖視圖，可看出以半軸形式傳遞扭矩，也可采用導(dǎo)向平鍵或花鍵。
[0019]圖8、圖9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8所示形狀，如已知設(shè)備旋向，可選用圖9所示的流線形狀，已增加散熱量并減小擾流噪聲。在散熱量足夠的情況下，使用平盤即可，去除凸起葉片，以簡(jiǎn)化制造工藝。
[0020]圖10所示為E向視圖。
[0021 ] 圖11所示為F-F剖視圖。
[0022]圖18所示為FTWC系列磁耦的一種調(diào)速驅(qū)動(dòng)方案示意圖，圖19所示為CFTWC系列磁耦的一種調(diào)速驅(qū)動(dòng)方案示意圖，兩者均為軸向電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)轉(zhuǎn)子與主支架3-8固定在一起，電機(jī)定子與外中心傳動(dòng)軸用脹套固定在一起，高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭用來連接外部電源給電機(jī)供電。磁親工作時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子與磁親外轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，調(diào)速時(shí)，由雙向開關(guān)控制進(jìn)入電機(jī)的電流方向以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)定子之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)主中心齒輪3-5自轉(zhuǎn)，從而使溝槽凸輪行星輪系組合調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)耦合間隙，改變磁耦輸出轉(zhuǎn)速以滿足實(shí)際應(yīng)用工況需求。FTffD系列、CFTWD系列磁親也可米用此種驅(qū)動(dòng)方案軸向電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0023]圖7所示為高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭，采用模塊化結(jié)構(gòu)，滑環(huán)的數(shù)量根據(jù)需要確定，圖中所示為三個(gè)滑環(huán)(可為六個(gè)或任意個(gè))，連通三根導(dǎo)線，中間環(huán)16-2、防護(hù)層16-7、防護(hù)層16-1采用電絕緣材料，16-5為電刷，16-4為滑環(huán)(鑲嵌于防護(hù)層16_1內(nèi)，固定在電機(jī)定子上)，16-8為微調(diào)彈簧(用來平衡接觸壓力)，16-3為導(dǎo)線。電刷內(nèi)接滑環(huán)，外接外部電源。電刷16-5裝配在絕緣材料內(nèi)部與支架保持相對(duì)靜止。高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭以電刷和滑環(huán)作為動(dòng)態(tài)接觸，也可以將電刷和滑環(huán)反裝，由滑環(huán)內(nèi)接電刷，外接外部電源。
[0024]圖20所示為所示為電動(dòng)調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭，采用模塊化串聯(lián)結(jié)構(gòu)，可串聯(lián)任意通道，圖中所示為三通道，兩端密封環(huán)16-16、16-17可采用碳化鎢、石墨等材料，中間有電線進(jìn)出部分的16-3、16-4、16-10可采用電絕緣材料，16-19采用電接觸材料，16-18采用電絕緣材料鑲嵌電接觸材料的組合結(jié)構(gòu)，16-12為彈簧，用來平衡接觸壓力，彈簧處的導(dǎo)向銷16-11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。
[0025]高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭可使用電動(dòng)調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭替代。高速回轉(zhuǎn)導(dǎo)電接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而電動(dòng)調(diào)速專用高速回轉(zhuǎn)接頭密封性能優(yōu)良。
[0026]圖21所示為FTWC系列磁耦的又一種調(diào)速驅(qū)動(dòng)方案示意圖，圖22所示為CFTWC系列磁耦的又一種調(diào)速驅(qū)動(dòng)方案示意圖，兩者均為側(cè)面電機(jī)驅(qū)動(dòng)。加裝了一輔助行星輪系以保證調(diào)速時(shí)的穩(wěn)定性。FTWD系列、CFTffD系列磁耦也可采用此種驅(qū)動(dòng)方案一一側(cè)面電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器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。齒輪、電機(jī)、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。
[0028]WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器作為一種動(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:(I)功率標(biāo)定一一建立完備的測(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)一一旋轉(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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.風(fēng)冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTWC系列)的結(jié)構(gòu)方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)，磁耦外轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)盤沿軸向可滑動(dòng)，而磁耦內(nèi)轉(zhuǎn)子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動(dòng)。2.液冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTWC系列)的結(jié)構(gòu)方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)，磁耦外轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)盤沿軸向可滑動(dòng)，而磁耦內(nèi)轉(zhuǎn)子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動(dòng)，加裝外殼，強(qiáng)制液冷。3.串聯(lián)風(fēng)冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTWC系列)的結(jié)構(gòu)方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)，磁耦外轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)盤沿軸向可滑動(dòng)，而磁耦內(nèi)轉(zhuǎn)子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動(dòng)，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)。4.串聯(lián)液冷WC型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTWC系列)的結(jié)構(gòu)方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)，磁耦外轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)盤沿軸向可滑動(dòng)，而磁耦內(nèi)轉(zhuǎn)子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動(dòng)，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)，加裝外殼，強(qiáng)制液冷。5.風(fēng)冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(FTWD系列)的結(jié)構(gòu)方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)，磁耦外轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)盤沿軸向可滑動(dòng)，而磁耦內(nèi)轉(zhuǎn)子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動(dòng)。6.液冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(YTWD系列)的結(jié)構(gòu)方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)，磁耦外轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)盤沿軸向可滑動(dòng)，而磁耦內(nèi)轉(zhuǎn)子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動(dòng)，加裝外殼，強(qiáng)制液冷。7.串聯(lián)風(fēng)冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CFTWD系列)的結(jié)構(gòu)方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)，磁耦外轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)盤沿軸向可滑動(dòng)，而磁耦內(nèi)轉(zhuǎn)子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動(dòng)，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)，加裝外殼，強(qiáng)制液冷。8.串聯(lián)液冷WD型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器(CYTWD系列)的結(jié)構(gòu)方案一一其特征是溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)，磁耦外轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)盤沿軸向可滑動(dòng)，而磁耦內(nèi)轉(zhuǎn)子中的磁塊固定盤沿軸向不可滑動(dòng)，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)，加裝外殼，強(qiáng)制液冷。9.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3、權(quán)利要求4、權(quán)利要求5、權(quán)利要求6、權(quán)利要求7、權(quán)利要求8所述的WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)速的技術(shù)方法一一行星齒輪、主中心齒輪等組成行星輪系，行星輪系和溝槽凸輪組件(溝槽凸輪、滾子和滾子固定軸等組成)組成調(diào)速機(jī)構(gòu)，磁耦工作時(shí)，外轉(zhuǎn)子和溝槽凸輪組件同步高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)調(diào)速時(shí)，驅(qū)動(dòng)主中心齒輪自轉(zhuǎn)，由于差速的作用，行星齒輪開始自轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)溝槽凸輪組件運(yùn)動(dòng)，從而改變感應(yīng)盤和磁塊固定盤之間的距離(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)。10.根據(jù)權(quán)利要求3、權(quán)利要求4、權(quán)利要求7、權(quán)利要求8所述的串聯(lián)型WC/D型溝槽凸輪行星輪系組合電動(dòng)調(diào)速盤式磁力耦合器，其特征是使用磁耦串聯(lián)并利用溝槽凸輪和行星輪系組合驅(qū)動(dòng)磁耦外轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)盤沿軸向移動(dòng)來改變磁場(chǎng)耦合間隙達(dá)到調(diào)速目的的技術(shù)方法一一控制幾組串聯(lián)的由溝槽凸輪和行星輪系組合的調(diào)速機(jī)構(gòu)同時(shí)調(diào)節(jié)各串聯(lián)單元磁耦的磁場(chǎng)耦合間隙，此法用以解決大功率、高扭矩動(dòng)設(shè)備的調(diào)速節(jié)能。
【文檔編號(hào)】H02K51/00GK105896902SQ201410853492
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日
【發(fā)明人】李啟飛
【申請(qǐng)人】李啟飛