超低速磁力耦合装置及其磁力传动方法与流程

1.本发明涉及磁力传动技术领域，特别是属于一种超低速磁力耦合装置及其磁力传动方法。


背景技术：

2.磁力耦合技术作为一种新型的传动方式，其通过气隙隔空传递扭矩，具有传动平稳、隔振降噪、绿色节能等优势。且作为一种纯机械设备，还具有可靠性高，使用寿命长的优点，能够适用各种恶劣工况，目前在工业传动领域应用广泛。
3.磁力耦合装置的原理是通过永磁转子和导体转子之间的相对转动，使导体转子在磁场作用下感应产生电涡流和电磁力，从而传动力矩。由于磁力耦合装置属于滑差传动，其传递能力正比于滑差。因此，在相同的转矩下，输入转速越低，传动效率也越低。目前，现有的磁力耦合装置因其结构带来的局限性，一般只能应用于转速400rpm以上的工况中。但工业上存在很多低转速运行的情况，比如舰船的螺旋桨，经常会在几十转每分钟的超低速工况运行，这样，传统的磁力耦合装置就无法满足上述超低速工况的要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的即在于提供一种超低速磁力耦合装置及其磁力传动方法，以达到满足超低速工况的运行要求，并进一步提高传动能力和效率的目的。
5.本发明所提供的超低速磁力耦合装置，其特征在于，包括驱动转子组件、从动转子组件，驱动转子组件包括主轴、转子铁芯、导体条、左导体盘、右导体盘，转子铁芯固定在主轴上，导体条沿转子铁芯的轴向环列布置在转子铁芯外周侧；左导体盘和右导体盘分别固定在转子铁芯的左右两端；从动转子组件包括壳体、主永磁体、左盖板、右盖板、左永磁体、右永磁体，主永磁体沿转子铁芯的轴向环列布置在壳体内侧，壳体两端连接有左盖板和右盖板，左永磁体环列布置在左盖板内侧，右永磁体环列布置在右盖板内侧，其中，主轴的左右两端分别通过左轴承、右轴承转动连接在左盖板、右盖板上，主轴的输入端连接有驱动端法兰，右盖板的外端部连接有从动端法兰。
6.进一步的，主永磁体与转子铁芯之间、主永磁体与导体条之间以及左导体盘与左永磁体之间、右导体盘与右永磁体之间具有气隙。
7.进一步的，左盖板和右盖板内侧分别沿径向向内延伸出左固定壳和右固定壳，所述的左永磁体、右永磁体分别固定在左固定壳、右固定壳内。
8.进一步的，左右两端的导体条分别通过左端环、右端环连通在一起。
9.进一步的，左导体盘、右导体盘采用导电材料，所述的导电材料包括铝、铜；壳体、左端盖、右端盖采用导磁材料；左固定壳和右固定壳采用不导磁材料。
10.进一步的，在左盖板和右盖板上分别设置有左轴承座和右轴承座。
11.进一步的，壳体内侧相邻的主永磁体采用n极s极交替的环列布置方式，左端盖内侧相邻的左永磁体、右端盖内侧相邻的右永磁体亦采用n极s极交替的环列布置方式。
12.本发明所提供的超低速磁力耦合装置的磁力传动方法，其特征在于，包括以下实现过程：
13.外部动力通过驱动端法兰带动驱动转子组件转动，驱动转子组件的导体条、左导体盘和右导体盘分别切割主永磁体、左永磁体和右永磁体产生的磁场，产生感应电涡流并产生电磁力，带动整个从动转子组件运转，通过从动端法兰向外传递动力。
14.本发明所提供的超低速磁力耦合装置及其磁力传动方法，与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
15.1、驱动转子组件共有3个产生感应电磁力的区域，包括转子铁芯外侧的导体条以及左右两端的左导体盘、右导体盘都能传递力，因此相比于现有的磁力耦合器，在传动能力上具有大大提升。
16.2、驱动转子组件的主轴通过左轴承、右轴承转动连接在从动转子组件的左盖板、右盖板上，能够有效避免传统悬臂梁结构的局限性，使得轴承受力更小更均匀，从而可以有效提升轴承寿命和系统可靠性，且采用轴承型号越小，结构越紧凑。特别是在超低转速大功率所配置驱动转子组件重量大的情况下，本发明通过在左盖板和右盖板上分别设置左轴承座和右轴承座，能够将整个装置的重力通过轴承座传递至外部支撑，避免给前端驱动设备和后端负载设备造成过大的轴向力。
17.3、基于优点1和2，本发明的超低速磁力耦合装置，即使在低转速下也能保持高的传动效率和可靠性，适用于一般磁力耦合器所无法适用的各种低速运行的工况中，适用范围广泛且可靠性高。
附图说明
18.图1为本发明正视状态下的剖面示意图；
19.图2为本发明a-a侧视剖面示意图；
20.图3为本发明b-b侧视剖面示意图。
具体实施方式
21.如图1-3所示，本发明所提供的超低速磁力耦合装置，是由驱动转子组件和从动转子组件组成的，驱动转子组件和从动转子组件同心布置，可以实现相对转动。其中，驱动转子组件又是由主轴14，转子铁芯5、导体条4及左导体盘19和右导体盘10共同组成的；从动转子组件又是由左盖板1、壳体2、右盖板7、主永磁体3、左永磁体18、右永磁体9共同组成的。
22.具体地，转子铁芯固定在主轴上。若干导体条均匀环列布置在转子铁芯的外周面上。为了实现感应电流的闭环，各导体条于左端通过左端环21连通在一起，各导体条于右端通过右端环6连通在一起，构成鼠笼状结构。优选地，左导体盘和右导体盘采用铝或者铜等导电材料制作，左导体盘和右导体盘分别固定在转子铁芯的左右两端，主轴的输入端连接有驱动端法兰15，通过驱动端法兰与外部进行动力传递。左盖板和右盖板与壳体固定连接，若干主永磁体沿转子铁芯的轴向环列布置在壳体内侧，若干左永磁体环列布置在左盖板内侧，若干右永磁体环列布置在右盖板内侧，值得说明的是，相邻的主永磁体为n极s极交替排布；相邻的左永磁体n极s极交替排布；相邻的右永磁体n极s极交替排布。此外，左盖板和右盖板内侧分别沿径向向内延伸出左固定壳和右固定壳，所述的左永磁体、右永磁体分别固
定在左固定壳20、右固定壳8内。优选地，壳体、左端盖、右端盖采用导磁材料；左固定壳和右固定壳采用不导磁材料。在右盖板的外端部还安装有从动端法兰12，可以用于向外传递动力。主轴通过左轴承17和右轴承13与左盖板和右盖板转动连接，这样，整个驱动转子组件的重量可以通过轴承均匀分布于从动转子组件两侧上，从而起到避免传统悬臂支撑结构所存在的受力不均的问题。且主永磁体与转子铁芯之间、主永磁体与导体条之间以及左导体盘与左永磁体之间、右导体盘与右永磁体之间具有气隙，以保证驱动转子组件和从动转子组件可以相对转动。
23.根据具体应用需要，特别是在超低转速大功率所配置驱动转子组件重量大的情况下，在左盖板还可以设置左轴承座16，右盖板上设置右轴承座11，以此将整个装置的重力通过轴承座传递至外部支撑，避免给前端驱动设备和后端负载设备造成过大的轴向力。
24.本发明的超低速磁力耦合装置，在运行状态下的动力传递过程如下：外部动力通过驱动端法兰带动整个驱动转子组件转动，驱动转子组件的导体条、左导体盘和右导体盘分别切割主永磁体、左永磁体和右永磁体产生的磁场，产生感应电涡流并产生电磁力，从而带动整个从动转子组件运转，并通过从动端法兰向外传递动力。本发明通过采用径向和轴向磁力传动的耦合结构，大大提升了装置整体的传递能力，实现了在很低的转速下也能保持高效率的技术效果，从而满足工业中的超低速工况中的运行需求。

技术特征：
1.一种超低速磁力耦合装置，其特征在于，包括驱动转子组件、从动转子组件，驱动转子组件包括主轴、转子铁芯、导体条、左导体盘、右导体盘，转子铁芯固定在主轴上，导体条沿转子铁芯的轴向环列布置在转子铁芯外周侧；左导体盘和右导体盘分别固定在转子铁芯的左右两端；从动转子组件包括壳体、主永磁体、左盖板、右盖板、左永磁体、右永磁体，主永磁体沿转子铁芯的轴向环列布置在壳体内侧，壳体两端连接有左盖板和右盖板，左永磁体环列布置在左盖板内侧，右永磁体环列布置在右盖板内侧，其中，主轴的左右两端分别通过左轴承、右轴承转动连接在左盖板、右盖板上，主轴的输入端连接有驱动端法兰，右盖板的外端部连接有从动端法兰。2.根据权利要求1所述的超低速磁力耦合装置，其特征还在于，主永磁体与转子铁芯之间、主永磁体与导体条之间以及左导体盘与左永磁体之间、右导体盘与右永磁体之间具有气隙。3.根据权利要求2所述的超低速磁力耦合装置，其特征还在于，左盖板和右盖板内侧分别沿径向向内延伸出左固定壳和右固定壳，所述的左永磁体、右永磁体分别固定在左固定壳、右固定壳内。4.根据权利要求3所述的超低速磁力耦合装置，其特征还在于，左导体盘、右导体盘采用导电材料，所述的导电材料包括铝、铜；壳体、左端盖、右端盖采用导磁材料；左固定壳和右固定壳采用不导磁材料。5.根据权利要求4所述的超低速磁力耦合装置，其特征还在于，左右两端的导体条分别通过左端环、右端环连通在一起。6.根据权利要求1-5中的任意一项所述的超低速磁力耦合装置，其特征还在于，在左盖板和右盖板上分别设置有左轴承座和右轴承座。7.根据权利要求6所述的超低速磁力耦合装置，其特征还在于，壳体内侧相邻的主永磁体采用n极s极交替的环列布置方式，左端盖内侧相邻的左永磁体、右端盖内侧相邻的右永磁体亦采用n极s极交替的环列布置方式。8.根据权利要求7所述的超低速磁力耦合装置的磁力传动方法，其特征在于，包括以下实现过程：外部动力通过驱动端法兰带动驱动转子组件转动，驱动转子组件的导体条、左导体盘和右导体盘分别切割主永磁体、左永磁体和右永磁体产生的磁场，产生感应电涡流并产生电磁力，带动整个从动转子组件运转，通过从动端法兰向外传递动力。

技术总结
超低速磁力耦合装置及其磁力传动方法，涉及磁力传动技术领域，特别是属于一种超低速磁力耦合装置及其磁力传动方法。包括驱动转子组件、从动转子组件，驱动转子组件包括主轴、转子铁芯、导体条、左导体盘、右导体盘，转子铁芯固定在主轴上，导体条沿转子铁芯的轴向环列布置在转子铁芯外周侧；左导体盘和右导体盘分别固定在转子铁芯的左右两端；从动转子组件包括壳体、主永磁体、左盖板、右盖板、左永磁体、右永磁体，主永磁体沿转子铁芯的轴向环列布置在壳体内侧，壳体两端连接有左盖板和右盖板，左永磁体环列布置在左盖板内侧，右永磁体环列布置在右盖板内侧。本发明满足了超低速工况的运行要求，具有提高传动能力和效率的积极效果。具有提高传动能力和效率的积极效果。具有提高传动能力和效率的积极效果。


技术研发人员：夏家平 柏流广 过孝红 过孝筌 夏静静 过孝弟
受保护的技术使用者：鸿鲲新能源（海南）有限公司
技术研发日：2022.03.16
技术公布日：2022/5/25