一種磁性聯(lián)軸器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及機(jī)電傳動(dòng)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁性聯(lián)軸器。
【背景技術(shù)】
[0002] 聯(lián)軸器廣泛應(yīng)用在各種通用機(jī)械上，用來聯(lián)接兩根軸使其一同旋轉(zhuǎn)，以傳遞扭矩 和運(yùn)動(dòng)。傳統(tǒng)的聯(lián)軸器皆為接觸式聯(lián)軸器，必須通過主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的相互聯(lián)結(jié)來傳遞扭 矩，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，超載時(shí)容易導(dǎo)致部件的破壞。特別是主動(dòng)軸與從動(dòng)軸工作在 需要相互隔離的兩種不同介質(zhì)中時(shí)，必須使用密封元件進(jìn)行動(dòng)密封，這樣就存在要么加大 旋轉(zhuǎn)阻力來保證密封可靠，要么密封不嚴(yán)產(chǎn)生泄漏的問題。另外，隨著密封元件的磨損、老 化，會(huì)加劇泄漏，尤其是在有害氣體(有害液體)存在的系統(tǒng)中，一旦泄漏就會(huì)污染環(huán)境，危 及生命。
[0003] 為了克服傳統(tǒng)聯(lián)軸器的上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)了磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器，磁力傳動(dòng)聯(lián) 軸器屬非接觸式聯(lián)軸器，其最大的特點(diǎn)在于它打破傳統(tǒng)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)形式，采用全新的磁 耦合原理，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間不通過直接接觸便能進(jìn)行力與力矩的傳遞，并可將動(dòng) 密封化為靜密封，實(shí)現(xiàn)零泄漏。因此它廣泛應(yīng)用于對(duì)泄漏有特殊要求的場(chǎng)合。
[0004] 目前，磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器分為同步磁力聯(lián)軸器和異步磁力聯(lián)軸器。其中，同步磁力聯(lián) 軸器主要有兩種結(jié)構(gòu):平面磁聯(lián)軸器和同軸傳動(dòng)聯(lián)軸器;異步磁力聯(lián)軸器主要也是兩種結(jié) 構(gòu):永磁渦流聯(lián)軸器和鼠籠式異步磁力聯(lián)軸器。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)的磁力傳動(dòng)聯(lián)軸器最大的缺陷是：不能在轉(zhuǎn)差大或者打滑的狀態(tài)下運(yùn) 行，否則會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱燒毀聯(lián)軸器。
[0006] 例如，平面磁力聯(lián)軸器，如圖1所示，在兩個(gè)相同直徑的圓盤上，按照NS極交叉的方 式安裝磁鐵。使用時(shí)，把兩個(gè)圓盤分別安裝到主動(dòng)軸和從動(dòng)軸上，中間留有一定氣隙。由于A 磁體的N極吸引對(duì)面B磁體的S極，同時(shí)排斥B磁體兩側(cè)的N極，從而保證在一定力矩范圍內(nèi)， 從動(dòng)軸與主動(dòng)軸保持同步轉(zhuǎn)動(dòng)。在實(shí)際工作中，真正NS相對(duì)的狀態(tài)，只存在于無力矩輸出的 狀態(tài)下。只要有力矩產(chǎn)生，從動(dòng)盤就會(huì)與主動(dòng)盤存在一定的相位夾角。這種角向的錯(cuò)動(dòng)，一 直保持并增加到力矩足夠大到N極與對(duì)面的N極相對(duì)，然后傳動(dòng)器發(fā)生"打滑"，兩個(gè)轉(zhuǎn)盤旋 轉(zhuǎn)錯(cuò)動(dòng)，跳向下一對(duì)耦合狀態(tài)。這種平面性傳動(dòng)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝時(shí)對(duì)兩個(gè)軸的同軸度要 求不高。由于是采用平面相吸的原理，因此氣隙越小，扭矩越大。但同時(shí)，在磁場(chǎng)的作用下， 軸向力(互相吸引）也成正比變化。軸向力是這種平面磁力聯(lián)軸器的主要缺點(diǎn)。另外，由于傳 遞的扭矩大小與圓盤面積有關(guān)，因此，這種傳動(dòng)器的扭矩不能做的太大，否則會(huì)導(dǎo)致尺寸過 大，安裝困難。
[0007] 例如，同軸磁力聯(lián)軸器，如圖2所示，圖中1表示輸入軸;2表示機(jī)體;3表示內(nèi)磁體;4 表不內(nèi)轉(zhuǎn)子;5表不輸出軸;6表不隔離套;7表不外轉(zhuǎn)子;8表不外磁體;9表不密封圈；所述同 軸磁力聯(lián)軸器包括:外轉(zhuǎn)子7,內(nèi)轉(zhuǎn)子4,隔離套6,軸承系統(tǒng)。其中，隔離套和軸承系統(tǒng)主要用 于磁力傳動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)中。在內(nèi)轉(zhuǎn)子的外圓周部分，和外轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓周部分，分別裝上磁體 3和磁體8。磁體為偶數(shù)極，按照NS交叉方式圓周排列。內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙，用于隔 離主動(dòng)和從動(dòng)部件。氣隙的大小多在2mm-8mm之間。氣隙越小，磁體的有效利用越高，同時(shí)隔 離也越困難;氣隙越大，越方便隔離，但是磁體磁場(chǎng)的有效利用越差。一般來說，此類傳動(dòng)器 的工作扭矩為傳動(dòng)器最大扭矩的60%左右。當(dāng)負(fù)載超過最大扭矩時(shí)，傳動(dòng)器開始"打滑"，即 磁體從當(dāng)前的偶合狀態(tài)，圓周錯(cuò)動(dòng)跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)耦合狀態(tài)。在這種打滑過程中，氣隙內(nèi)的磁 場(chǎng)迅速變化，內(nèi)外轉(zhuǎn)子的磁體同時(shí)被對(duì)方充退磁，產(chǎn)生熱量。短時(shí)間內(nèi)溫度即可迅速上升到 100攝氏度以上，從而導(dǎo)致磁體退磁，聯(lián)軸器報(bào)廢。
[0008] 例如，永磁渦流聯(lián)軸器，如圖3所示，是把同步異步磁力聯(lián)軸器的從動(dòng)部分的永磁 材料，更換成導(dǎo)電性能良好的非鐵磁性材料，如銅、鋁材料，都可以實(shí)現(xiàn)渦流傳動(dòng)，采用是電 磁感應(yīng)原理。主動(dòng)盤上，按照N、S交叉的方式安裝高性能磁體。從動(dòng)盤由導(dǎo)電性能良好的銅 材制成。磁力線穿過銅盤，主動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)，銅盤產(chǎn)生渦流帶動(dòng)從動(dòng)盤跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)盤與從動(dòng) 盤存在一定的轉(zhuǎn)速差；由公式
[0009] Pm=sPm+(l-s)Pm
[0010] 式中:Pm為輸入功率，SPm為轉(zhuǎn)差功率，（l_S)P m為輸出功率
[0011]可以看出，輸入功率不變時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)差率S越大，轉(zhuǎn)差功率也越大，輸出功率就變小。
[0012] 永磁禍流聯(lián)軸器是由永磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子構(gòu)成的，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子中的電流是一種禍 流，則轉(zhuǎn)差功率就會(huì)在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子中變成熱能存在，當(dāng)轉(zhuǎn)差越大時(shí)，轉(zhuǎn)差功率越大，發(fā)熱越嚴(yán) 重。另外，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子為銅盤，那么，導(dǎo)體中的電流會(huì)趨向?qū)w表面，呈現(xiàn)集膚效應(yīng)，這種效應(yīng) 相當(dāng)于導(dǎo)體的有效截面積減小了，使得導(dǎo)體電阻變大，越靠近導(dǎo)體表面電流密度越大。且 頻率越高，集膚深度越小，也就是說，頻率越高，集膚效應(yīng)越明顯。
[0013] 基于以上兩點(diǎn)分析，可以得出，永磁渦流聯(lián)軸器在打滑時(shí)(轉(zhuǎn)差率s = l)，銅盤中的 轉(zhuǎn)差功率變大，同時(shí)由于轉(zhuǎn)差頻率變大，集膚效應(yīng)增強(qiáng)，將熱量集中在導(dǎo)體表面，有可能瞬 間將銅盤或鼠籠導(dǎo)體熔化，聯(lián)軸器報(bào)廢。
[0014] 中國(guó)專利文獻(xiàn)CN201478984U公開了一種高效的傳動(dòng)軸永磁耦合裝置，其說明書內(nèi) 容部分公開了"永磁耦合裝置由電樞繞組轉(zhuǎn)子盤和與其相適配的電樞繞組盤聯(lián)軸機(jī)構(gòu)、永 磁轉(zhuǎn)子盤和與其相適配的永磁盤聯(lián)軸機(jī)構(gòu)以及對(duì)應(yīng)的輸入聯(lián)軸器和輸出聯(lián)軸器構(gòu)成，永磁 轉(zhuǎn)子盤由一組至少兩個(gè)永磁體和裝配永磁體安裝盤的永磁體安裝盤組成，電樞繞組轉(zhuǎn)子盤 與永磁轉(zhuǎn)子盤之間設(shè)置有氣隙間距，電樞繞組轉(zhuǎn)子盤通過相適配的電樞繞組盤聯(lián)軸機(jī)構(gòu)與 對(duì)應(yīng)的輸入聯(lián)軸器或輸出聯(lián)軸器相聯(lián)接，永磁轉(zhuǎn)子盤通過相適配的永磁盤聯(lián)軸機(jī)構(gòu)與對(duì)應(yīng) 的輸出聯(lián)軸器或輸入聯(lián)軸器聯(lián)接"。
[0015] 中國(guó)專利文獻(xiàn)CN201478984U還公開了其電樞繞組具有以下幾種推薦方案:①多匝 型電樞繞組結(jié)構(gòu)，每個(gè)多匝電樞繞組至少有兩匝絕緣良導(dǎo)體繞制，呈矩形、扇形或梯形，并 且首端和末端短接。②匝與匝獨(dú)立絕緣型電樞繞組結(jié)構(gòu)，匝與匝獨(dú)立絕緣電樞繞組至少有 兩匝相互獨(dú)立絕緣的、每匝是閉環(huán)短路的、大小形狀相同的線圈構(gòu)成，并扎成一束；匝與匝 獨(dú)立絕緣電樞繞組的特點(diǎn)是，由于電樞繞組所產(chǎn)生的磁扭矩是其每個(gè)獨(dú)立線圈的總和，其 中有一匝線圈斷路或短路時(shí)，不會(huì)引發(fā)整組線圈徹底損壞而不能夠不能夠工作，可靠性較 高。③多芯電樞繞組結(jié)構(gòu)，多芯電樞繞組是用多股或多芯良導(dǎo)線制成的，是一種橫截面積較 大的、單圈閉環(huán)短路的矩形、扇形或梯形電樞繞組，當(dāng)然也可以采用橫截面積相當(dāng)?shù)莫?dú)體 閉環(huán)短路的矩形、扇形或梯形制作成電樞繞組，只不過由于導(dǎo)體的集膚效應(yīng)，相同橫截面積 的導(dǎo)體，其表面積越大，導(dǎo)電性越好、電阻率越低、發(fā)熱量越少。④鍋箅式電樞繞組結(jié)構(gòu)及其 制作方法，鍋箅式電樞繞組的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、效率高，是本發(fā)明重點(diǎn)推薦的電樞繞組技術(shù)方 案，它由嵌在電樞槽里的金屬條組成，兩端分別與外圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)聯(lián)成一體形成自身閉合 的短接的回路。通過對(duì)電樞繞組的"多匝電樞繞組至少有兩匝絕緣良導(dǎo)體的首端和尾端短 接"、"兩匝相互獨(dú)立絕緣的、每匝是閉環(huán)短路的、大小形狀相同的線圈"、"單圈閉環(huán)短路的 矩形、扇形或梯形電樞繞組"或者"外圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)聯(lián)成一體形成自身閉合的短接的回路的 金屬導(dǎo)條"這些文字描述，再結(jié)合上中國(guó)專利文獻(xiàn)CN201478984U的說明書附圖的圖2、圖5、 圖8以及圖12,可以毫無疑義地得出CN201478984U公開的電樞繞組并不能稱為繞組，其實(shí)質(zhì) 上是至少一匝首尾短接以形成閉環(huán)的線圈，線圈之間獨(dú)立存在。在永磁耦