[发明专利]一种磁性联轴器

说明书

技术领域

本发明涉及机电传动装置技术领域，具体涉及一种磁性联轴器。

背景技术

联轴器广泛应用在各种通用机械上，用来联接两根轴使其一同旋转，以传递扭矩和运动。传统的联轴器皆为接触式联轴器，必须通过主动轴与从动轴的相互联结来传递扭矩，其结构复杂，制造精度高，超载时容易导致部件的破坏。特别是主动轴与从动轴工作在需要相互隔离的两种不同介质中时，必须使用密封元件进行动密封，这样就存在要么加大旋转阻力来保证密封可靠，要么密封不严产生泄漏的问题。另外，随着密封元件的磨损、老化，会加剧泄漏，尤其是在有害气体(有害液体)存在的系统中，一旦泄漏就会污染环境，危及生命。

为了克服传统联轴器的上述缺陷，现有技术出现了磁力传动联轴器，磁力传动联轴器属非接触式联轴器，其最大的特点在于它打破传统联轴器的结构形式，采用全新的磁耦合原理，实现主动轴与从动轴之间不通过直接接触便能进行力与力矩的传递，并可将动密封化为静密封，实现零泄漏。因此它广泛应用于对泄漏有特殊要求的场合。

目前，磁力传动联轴器分为同步磁力联轴器和异步磁力联轴器。其中，同步磁力联轴器主要有两种结构：平面磁联轴器和同轴传动联轴器；异步磁力联轴器主要也是两种结构：永磁涡流联轴器和鼠笼式异步磁力联轴器。

现有技术的磁力传动联轴器最大的缺陷是：不能在转差大或者打滑的状态下运行，否则会严重发热烧毁联轴器。

例如，平面磁力联轴器，如图1所示，在两个相同直径的圆盘上，按照NS极交叉的方式安装磁铁。使用时，把两个圆盘分别安装到主动轴和从动轴上，中间留有一定气隙。由于A磁体的N极吸引对面B磁体的S极，同时排斥B磁体两侧的N极，从而保证在一定力矩范围内，从动轴与主动轴保持同步转动。在实际工作中，真正NS相对的状态，只存在于无力矩输出的状态下。只要有力矩产生，从动盘就会与主动盘存在一定的相位夹角。这种角向的错动，一直保持并增加到力矩足够大到N极与对面的N极相对，然后传动器发生“打滑”，两个转盘旋转错动，跳向下一对耦合状态。这种平面性传动器，结构简单，安装时对两个轴的同轴度要求不高。由于是采用平面相吸的原理，因此气隙越小，扭矩越大。但同时，在磁场的作用下，轴向力(互相吸引)也成正比变化。轴向力是这种平面磁力联轴器的主要缺点。另外，由于传递的扭矩大小与圆盘面积有关，因此，这种传动器的扭矩不能做的太大，否则会导致尺寸过大，安装困难。

例如，同轴磁力联轴器，如图2所示，图中1表示输入轴；2表示机体；3表示内磁体；4表示内转子；5表示输出轴；6表示隔离套；7表示外转子；8表示外磁体；9表示密封圈；所述同轴磁力联轴器包括：外转子7，内转子4，隔离套6，轴承系统。其中，隔离套和轴承系统主要用于磁力传动密封的结构中。在内转子的外圆周部分，和外转子的内圆周部分，分别装上磁体3和磁体8。磁体为偶数极，按照NS交叉方式圆周排列。内外转子之间有一定的气隙，用于隔离主动和从动部件。气隙的大小多在2mm-8mm之间。气隙越小，磁体的有效利用越高，同时隔离也越困难；气隙越大，越方便隔离，但是磁体磁场的有效利用越差。一般来说，此类传动器的工作扭矩为传动器最大扭矩的60％左右。当负载超过最大扭矩时，传动器开始“打滑”，即磁体从当前的偶合状态，圆周错动跳转到下一个耦合状态。在这种打滑过程中，气隙内的磁场迅速变化，内外转子的磁体同时被对方充退磁，产生热量。短时间内温度即可迅速上升到100摄氏度以上，从而导致磁体退磁，联轴器报废。

例如，永磁涡流联轴器，如图3所示，是把同步异步磁力联轴器的从动部分的永磁材料，更换成导电性能良好的非铁磁性材料，如铜、铝材料，都可以实现涡流传动，采用是电磁感应原理。主动盘上，按照N、S交叉的方式安装高性能磁体。从动盘由导电性能良好的铜材制成。磁力线穿过铜盘，主动盘旋转，铜盘产生涡流带动从动盘跟随转动，主动盘与从动盘存在一定的转速差；由公式

P_m＝sP_m+(1-s)P_m

式中：P_m为输入功率，sP_m为转差功率，(1-s)P_m为输出功率

可以看出，输入功率不变时，当转差率s越大，转差功率也越大，输出功率就变小。