一种盘式限矩型同步永磁联轴器的制作方法

1.本发明涉及联轴器领域，具体来说是一种盘式限矩型同步永磁联轴器。


背景技术：

2.同步永磁联轴器通过主从动转子永磁体之间同极相吸异极相斥的作用力，实现非接触传递转矩，已经在磁力泵领域推广应用。
3.中国发明专利(授权公告号：cn104038020b、cn109600016b)公开的同步永磁联轴器由外永磁转子部件和内永磁转子部件组成，外永磁转子部件的磁瓦为径向充磁，相邻两块磁瓦极性相反紧密安装在外钢筒的内圆，内永磁转子部件的磁瓦为径向充磁，相邻两块磁瓦极性相反紧密安装在内钢筒的外圆，内外永磁转子部件之间具有气隙。这种结构的同步永磁联轴器，由于不可避免的内外转子同心度偏差，引起附加的径向力，作用在设备轴上，会产生振动、轴的弯扭，甚至断轴，而且一旦过载会失步，磁铁中产生涡流热，导致磁铁退磁。
4.所以为了避免上述技术问题，就需要对现有联轴器结构进行优化设计。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种避免因充磁而产生径向力的同步永磁联轴器结构。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种盘式限矩型同步永磁联轴器，包括外转子部件和内转子部件；所述外转子部件包括输入端扼铁盘和输出端扼铁盘；所述内转子部件包括连接轴，所述连接轴上设有套接有磁盘机构；所述输入端扼铁盘和输出端扼铁盘分布在磁盘机构两侧；所述输入端扼铁盘与输出端扼铁盘上设有外磁部；所述磁盘机构包括两个套设在连接轴上永磁盘；所述永磁盘上设有内磁部；所述连接轴上至少设有一个平切面；所述永磁盘上设有与连接轴相适配的套设孔。
8.所述外磁部包括设置在输入端扼铁盘或者输出端扼铁盘上的外连接铝盘，所述外连接铝盘内设有磁铁组；所述内磁部包括设置在永磁盘上的内连接铝盘，所述内连接铝盘上设有磁铁组。
9.所述磁铁组包括多个磁铁块；多个所述磁铁块依次相邻环形分布；相邻所述磁铁块磁极分布方向相反。
10.每个磁铁组中的各个磁铁块呈对称分布。
11.每个所述磁铁块都包括块体，所述块体上具有下端面、上端面和连接侧面；所述下端面通过连接侧面与上端面相连接；所述连接侧面包括第一侧面、第二侧面、第三侧面以及第四侧面；所述第一侧面、第二侧面、第三侧面以及第四侧面依次首尾连接；所述下端面与上端面相对设置；第一侧面与第三侧面相对设置，第二侧面与第四侧面相对设置；所述下端面、第一侧面和第三侧面为平面结构。
12.所述第一侧面与第三侧面对称布置，所述第一侧面和第三侧面倾斜布置；并且第一侧面所述平面与第二侧面所处平面相交设置。
13.所述第二侧面与第四侧面为弧形面。
14.所述输出端扼铁盘与连接轴之间设有柔性防尘圈。
15.所述输入端扼铁盘和输出端扼铁盘间通过多个连接板相连接；多个所述连接板在输入端扼铁盘和输出端扼铁盘之间区域呈环形分布。
16.相邻所述连接板侧面相贴合。
17.本发明的优点在于：
18.本发明公开了一种盘式限矩型同步永磁联轴器；首先，本发明公开的是一个盘式结构的同步永磁联轴器，也就是本发明内转子部件与外转子部件沿纵向布置，并且本发明内转子部件与外转子部件沿联轴器轴向方向充磁，可以避免内转子部件与外转子部件间的径向充磁；进而本发明公开的永磁联轴器对设备无附加径向力，不会引起设备振动、轴的弯扭；同时本发明布置有两个永磁盘，在设备过载时，永磁盘可以沿着连接轴进行横向移动，自动将联轴器自身气隙变大，切断动力传递，负载停止，电机空转，实现保护功能。
附图说明
19.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
20.图1为本发明的结构示意图
21.图2为本发明过载保护后的结构图；
22.图3为本发明限矩型同步永磁联轴器采用矩形磁铁的布置示意图；
23.图4为本发明限矩型同步永磁联轴器采用扇形磁铁的布置示意图；
24.图5为本发明限矩型同步永磁联轴器采用梯形磁铁的布置示意图；
25.图6为本发明限矩型同步永磁联轴器中连接轴具有两个平切面时的侧视图；
26.图7为本发明限矩型同步永磁联轴器中连接轴具有四个平切面时的侧视图；
27.图8为本发明中单个磁铁块的立体结构。
28.上述图中的标记均为：
29.1、外转子部件；11、输入法兰；12、输入端扼铁盘；13、磁铁；14、永磁盘；15、连接板；16、输出端扼铁盘；17、柔性防尘圈、2、内转子部件；21、输出法兰；22、连接轴；23、永磁盘；24、背部扼铁；25、挡板，3、气隙。
具体实施方式
30.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
31.一种盘式限矩型同步永磁联轴器，包括外转子部件1和内转子部件2；所述外转子部件1包括输入端扼铁盘12和输出端扼铁盘16；所述内转子部件2包括连接轴22，所述连接轴22上设有套接有磁盘机构；所述输入端扼铁盘12和输出端扼铁盘16分布在磁盘机构两侧；所述输入端扼铁盘12与输出端扼铁盘16上设有外磁部1-1；所述磁盘机构包括两个套设在连接轴22上永磁盘23；所述永磁盘23上设有内磁部2-1；所述连接轴22上至少设有一个平切面221；所述永磁盘23上设有与连接轴22相适配的套设孔；本发明公开了一种盘式限矩型
同步永磁联轴器；首先，本发明公开的是一个盘式结构的同步永磁联轴器，也就是本发明内转子部件2与外转子部件1沿纵向布置，并且本发明内转子部件2与外转子部件1沿联轴器轴向方向充磁，可以避免内转子部件2与外转子部件1间的径向充磁；进而本发明公开的永磁联轴器对设备无附加径向力，不会引起设备振动、轴的弯扭；同时本发明布置有两个永磁盘23，在设备过载时，永磁盘23可以沿着连接轴22进行横向移动，自动将联轴器自身气隙3变大，切断动力传递，负载停止，电机空转，实现保护功能。
32.具体，本发明公开的永磁联轴器，主要包括外转子部件1和内转子部件2；本发明通过外转子部件1和内转子部件2的相互转动，实现动力的传递；具体，在本发明中所述外转子部件1包括输入端扼铁盘12和输出端扼铁盘16；所述内转子部件2包括连接轴22，所述连接轴22上设有套接有磁盘机构；所述输入端扼铁盘12和输出端扼铁盘16分布在磁盘机构两侧；所述输入端扼铁盘12与输出端扼铁盘16上设有外磁部1-1；本发明磁盘机构、下文的内磁部2-1、输入端扼铁盘12、输出端扼铁盘16以及外磁部1-1的相互配合作用，可以实现动力从内转子部件2向外转部件的传递，或者动力由外转子部件1向内转子部件2一侧的传递，换而言之，本发明公开的同步联轴器，两侧都可以作为驱动或者从动部，具体可以根据需要进行选择。
33.另外，本发明所述磁盘机构包括两个套设在连接轴22上永磁盘23；所述永磁盘23上设有内磁部2-1；本发明在连接轴22上设置两个永磁盘23；可以在实际使用过程中更改联轴器传递动力的大小。
34.另外，在本发明中所述连接轴22上至少设有一个平切面221；这里通过平切面221的设置，使得连接轴22不是一个圆柱形结构，这样的设置，很好的保证了永磁盘23与连接轴22转动的联动性；方便永磁盘23后续带动连接轴22转动，反之亦然；同时为了避免连接轴22相对于永磁盘23发生转动，在本发明中连接轴22可以为四棱柱结构，也就是连接轴22上具有四个平切面221；也可以是设置两个平切面221，两个平切面221对称分布在连接轴22两侧；这样的设置，可以很好的保证连接轴22与永磁盘23连接的稳定性，避免永磁盘23相对于连接轴22发生转动，同时，为了保证永磁盘23与连接轴22之间的配合度，在本发明中要求永磁盘23上的套设孔与对应连接轴22的截面形状相同；也即是永磁盘23上的套设孔与连接轴22相适配。
35.进一步的，在本发明中所述外磁部1-1包括设置在输入端扼铁盘12或者输出端扼铁盘16上的外连接铝盘，所述外连接铝盘内设有磁铁组；本发明通过优化输入端扼铁盘12和输出端扼铁盘16上的外磁部1-1，可以增加外转子部件1与内转子部件2之间的动力传递效率；所述内磁部2-1包括设置在永磁盘23上的内连接铝盘，所述内连接铝盘上设有磁铁组；另外，在本发明中通过外连接铝盘和内连接铝盘的布置；可以更方便磁铁组的装配连接，方便后续根据需要安装不同类型的磁铁块13。
36.具体，在本发明中所述磁铁组包括多个磁铁块13；多个所述磁铁块13依次相邻环形分布；相邻所述磁铁块13磁极分布方向相反；这样的设置，使得外转子部件1外磁部1-1与内转子部件2上的内磁部2-1相互作用，实现非接触传递转矩；同时，本发明外磁部1-1和内磁部2-1都可以采用同一种磁铁块13进行布置，减少了磁铁块13种类，增加了部件的通用性，在一定程度上降低了同步联轴器的生产成本。
37.进一步的，在本发明中每个磁铁组中的各个磁铁块13呈对称分布；这样的布置方
式，可以使得本发明公开的磁铁组的磁铁块13成对减少或者增加，目的是可以适用不同设备的扭矩需求，在一定程度上增加了本发明磁铁组的适用范围。
38.进一步的，在本发明中每个所述磁铁块13都包括块体，所述块体上具有下端面131、上端面132和连接侧面；所述下端面131通过连接侧面与上端面132相连接；所述连接侧面包括第一侧面133、第二侧面134、第三侧面135以及第四侧面136；所述第一侧面133、第二侧面134、第三侧面135以及第四侧面136依次首尾连接；所述下端面131与上端面132相对设置；第一侧面133与第三侧面135相对设置，第二侧面134与第四侧面136相对设置；所述下端面131、第一侧面133和第三侧面135为平面结构；本发明通过这样的结构设计，方便了各个磁铁块13后续的装配；本发明上述下端面131、上端面132和连接侧面是以俯视图作为参考标准，以永磁盘23、输入端扼铁盘12和输出端扼铁盘16中的一个作为基础参考面进行的陈述；在实际装配连接时，磁铁块13的下端面131与外连接铝盘或者内连接铝盘底面相连接，一般磁铁块13嵌入在对应连接铝盘内部的；另外，本发明第一侧面133和第三侧面135处于磁铁块13的两侧，方便后续与相邻磁铁块13贴合或者相互标定；方便磁铁块13的安装定位；同时为了避免因为磁铁块13上具有凸起而引起磁铁块13与相邻部件间的安装干涉，所以本发明中第一侧面133、第二侧面134以及下端面131为平面结构。
39.同时当下端面131、上端面132、第一侧面133、第二侧面134、第三侧面135以及第四侧面136均为平面结构，并且相对端面相互平行设置，则磁铁块13的结构为矩形块结构；也就是，本发明中磁铁块13水平投影呈矩形；基于这样的设置，也就使得本发明中的磁铁块13侧面均为平面，一个作用可以减少材料的使用，另外一个作用是增加其通用性，在实际装配时只需要要求相邻磁铁块13极性布置相反即可，具有如附图所示；在本发明中矩形结构的磁铁块，原材料利用率高，成本低，而且改变安装数量就可以改变传递扭矩能力，通用性好。
40.进一步的，在本发明中所述第一侧面133与第三侧面135对称布置，所述第一侧面133和第三侧面135倾斜布置；并且第一侧面133所述平面与第二侧面134所处平面相交设置；本发明基于这样的结构设计，使得本发明公开的磁铁块13相当于梯形块结构，本发明磁铁块13基于这样的结构设计，本发明通过这样的结构设计，可以在实际排列磁铁组时，使得各个磁铁块13紧密排列；紧密排列的传递扭矩能力更大，磁铁与磁铁之间没有空白区域。
41.进一步的，在本发明中所述第二侧面134与第四侧面136为弧形面；这样的设置，使得本发明的磁铁块相当于内侧和外侧凸起的扇形块结构，本发明基于这样的结构设计，可以实现本发明各个磁铁组中的磁铁块13实现聚磁排列；也可以是紧密排列的一种；扇形结构的磁铁块之间是没有间隙的，矩形磁铁的磁铁之间是有一个三角形区域空白，所以在相同直径布置磁铁，扇形结构磁铁面积最大，传递扭矩能力更大。
42.本发明通过上述磁铁块13的设置，不仅可以优化磁铁组的磁化效果，还通过限定磁铁块13的结构和排布方式，可以减少组成对应磁铁组中所需要的磁铁块13种类；进而使得磁铁块13型号的减少，不仅可以减少同步联轴器部件成本，还可以方便提高装配效率；具体，本发明公开的联轴器只使用一种类型的磁铁块13，可以增加磁铁块13的通用性，还能减少材料的使用，降低了产品成本；同时在本发明中相邻磁铁块13可以根据需要选用贴合或者不贴合的方式进行布置，这样可以规避在要求极性相反布置时需要两种磁铁块13的问题；换言之，就是，本发明通过限定磁铁块13的结构，很好的减少了磁铁块13库存品种和数量，间接的降低了产品成本。
43.进一步的，在本发明中所述输出端扼铁盘16与连接轴22之间设有柔性防尘圈17；柔性防尘圈17的设置，很好的起到了阻挡作用；避免外部杂物通过输出端扼铁盘16与连接轴22之间进入联轴器内部；另外，在本发明中柔性防尘圈17可以是橡胶圈，也可以是其他密封结构。
44.进一步的，在本发明所述输入端扼铁盘12和输出端扼铁盘16间通过多个连接板15相连接；多个所述连接板15在输入端扼铁盘12和输出端扼铁盘16之间区域呈环形分布；本发明通过连接板15的设置，方便了输入端扼铁盘12与输出端扼铁盘16之间的连接装配，保证了输入端扼铁盘12与输出端扼铁盘16的整体性；另外本发明公开的连接板15在后续组装永磁联轴器时还充当定位件，方便了外转子部件1与内转子部件2间的连接装配。
45.进一步的，在本发明中相邻所述连接板15侧面相贴合；这样的设置，使得多个连接板15组成一个环形封闭空间，配合上文中的柔性防尘圈17，可以实现外转子部件1与内转子部件2形成的内部空腔类似一个密封结构，避免外部杂物进入联轴器内部影响联轴器正常运行的问题。
46.一种所述盘式限矩型同步永磁联轴器的装配方法，所述装配方法包括如下步骤：
47.步骤1：先选用标准零件分别组装外转子部件1和内转子部件2；外转子部件1和内转子部件2分别组装完成后，外转子部件1和内转子部件2分别做动平衡校验；
48.步骤2：步骤1完成后，对外转子部件1进行拆装；先拆除外转子部件1的输出端扼铁盘16；同时在输入端扼铁盘12上至少保留3个连接板15；上述操作完成后，将外转子剩余部件转移，并放置在工作台上，要求输入端扼铁盘12靠近工作台布置，也就是输入端扼铁盘12在下方，连接板15在上方；
49.步骤3：步骤2完成后，在输入端扼铁盘12上的外连接铝盘上放置不导磁垫板；
50.步骤4：步骤3完成后，将内转子部件2吊入步骤2剩余连接板15组成的圆形空腔内，要求内转子部件2连接输出法兰21的一端处于上方，同时，内转子部件2吊装安装时，要求内转子部件2下落至，内转子部件2靠近输入端扼铁盘12一侧的永磁盘23落在步骤2中的不导磁垫板上；
51.步骤5：步骤4完成后，将步骤2移除的输出端扼铁盘16回装至输入端扼铁盘12上；
52.步骤6：步骤5完成后，在内转子部件2靠近输出端扼铁盘16一侧的永磁盘23的内连接铝盘上安放另一组不导磁垫板；随后将内转子部件2中的靠近输出端扼铁盘16一侧的永磁盘23向上推动，直至该永磁盘23上的不导磁垫板与输出端扼铁盘16内的外连接铝盘相贴合；
53.步骤7：步骤6完成后，在输出端扼铁盘16与连接轴22之间安装柔性防尘圈17；
54.步骤8：步骤7完成后，安装剩余连接板15；
55.步骤9：步骤8完成后，一个永磁联轴器装配完成，如果需要重复装配新的盘式限矩型同步永磁联轴器，重复上述步骤1-步骤8即可。
56.本发明通过上述装配布置的公开，可以实现外转子部件1与内转子部件2之间的装配，继而实现联轴器整体的装配。
57.具体；
58.装配步骤如下：
59.步骤1：先选用合格的零件分别组装外转子部件1和内转子部件2；外转子部件1和
内转子部件2分别组装完成后，外转子部件1和内转子部件2分别做动平衡校验；
60.步骤2：进行联轴器的总装，先拆除外转子部件1的输出端扼铁盘16与连接板15之间的连接螺栓，移除输出端扼铁盘16以及输出端扼铁盘16上的外磁组；随后再移除部分连接板15，保留至少3个连接板15，并要求保留的连接板15趋向于均匀间隔环形分布，随后把上述拆装后的外转子部件1剩余零部件放置在工作台上，要求输入端扼铁盘12在下方，连接板15沿纵向布置，也就是连接板15处于输入端扼铁盘12的上方；
61.步骤3：在步骤2的输入端扼铁盘12上的外连接铝盘上沿圆周边缘垫放若干与初始设定气隙3厚度相近(相同)的不导磁垫板，用于隔离外转子部件1中的磁铁组和内转子部件2中的磁铁组；随后将内转子部件2吊入步骤1剩余连接板15组成的圆形空腔，要求内转子部件2沿纵向吊装；参考是内转子部件2连接的输出法兰21在上方，对应的永磁盘23挡板25在下方；要求内转子部件2与上述圆形空腔对齐，虽然下落内转子部件2；直至沿纵向放置的内转子部件2中的下方永磁盘23落在上述不导磁垫板上；因为重量的原因，此时上方磁盘也落在下方，两个永磁盘23上的扼铁紧靠一起；
62.步骤4：将步骤2移除的输出端扼铁盘16以及外磁部1-1安装回输入端扼铁盘12，组成外转子部件1；具体连接时，是在输出端扼铁盘16上连接外磁部1-1后，再把连接有外磁部1-1的输出端扼铁盘16连接在连接板15的另一端；最终组成外转子部件1；
63.步骤5：步骤4完成后，在内转子部件2中的上方磁盘(靠近输出端扼铁盘16)上方圆周边缘加垫若干与设定气隙3厚度相近(或相同)的不导磁垫板；随后将内转子的上方磁盘向上推，直至上述不导磁垫板与出端扼铁盘相接触，具体还是与出端扼铁盘上的外磁部1-1相接触；
64.步骤6：安装柔性防尘圈17；
65.步骤7：安装剩余连接板15；至此一个盘式同步永磁联轴器装配完成。
66.本发明公开了一种限矩型同步永磁联轴器，包括同轴安装的外转子部件1和内转子部件2，外转子部件1中的输入端扼铁盘12与输出端扼铁盘16通过连接板15连接为一体，输入端扼铁盘12与输出端扼铁盘16的相对面内侧设有外磁部1-1；具体包括外连接铝盘，在外连接铝盘内设有磁铁组，磁铁组包括多个磁铁块13；另外，在本发明中内转子部件2包括连接轴22，所述连接轴22上设有永磁盘23，所述永磁盘23上设有内磁部2-1，内磁部2-1包括设置在永磁盘23上的内连接铝盘，在内连接铝盘内设有磁铁层，同时该磁铁层也包括多个磁铁块13；另外，在本发明中输入端扼铁盘12上设有输入法兰11，内转子部件2中的两个永磁盘23(本发明永磁盘23与上述内连接铝盘可以做成一体结构，可以为一个铝盘结构)；在本发明中永磁盘23上设有内磁部2-1；同时为了保证磁铁组安放的稳定性，在铝盘的背面安装有背部输出端扼铁盘4，两个铝盘背对背滑套在连接轴22上，连接轴22端部连接有输出法兰21连接。
67.另外，在本发明一端连接有输出法兰21，另一端安装有挡板25；挡板25的设置，起到限制铝盘(永磁盘23)的横向移动。
68.另外，在本发明中所述连接轴22的截面是圆上切对称的两个平面或四个平面，铝盘的内孔截面与轴的截面对应配合。
69.本发明与现有技术相比，本发明传动效率高，避免附加径向力引起的振动，并可以实现过载保护。
70.另外，本发明使用的磁铁块13可以是矩形、扇形、梯形等；本发明通过采用不同磁铁块13，可以组成不要类型的磁铁组；具体，本发明公开的磁铁组中的磁铁块13可以是松散排列、紧密排列、聚磁排列等方式。
71.另外，在本发明中每个所述磁铁组中的磁铁块13是对称布置的，为中心对称，基于这样的设置，可以把磁铁组中的磁铁块13成对减少，以适应不同设备扭矩需求。
72.另外，在本发明中通过多个连接板15依次相互连接，并且紧密排列形成密封结构。
73.本发明公开联轴器在使用时，当设备过载时，本发明公开的联轴器可以自动将气隙3变大，切断动力传递，负载停止，电机空转，实现保护功能。
74.显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。