永磁耦合联轴器自对中保护装置

《永磁耦合联轴器自对中保护装置》涉及一种用于在磁力联轴器两转子之间的自动对中和保护装置，具体地说是一种永磁耦合联轴器自对中保护装置。

截至2014年5月21日，磁力联轴器已大量进入商用阶段，其与传统联轴器相比的优势非常巨大，市场前景看好，但市场上所有的磁力联轴器，其基本结构是：内、外两转子分别安装磁钢，内转子固定在负载轴上，外转子固定在驱动轴上，这些结构都没有考虑到其安装调试的困难以及工作时的保护措施，安装调试极其不便，应用于密封泵的磁力联轴器也只是在磁转子外面增加了联接电机和泵体的支架，安装调试还是不便；也有些结构设计成整体式的，内、外转子间通过轴承联接固定，两端外伸出轴，外伸轴再通过联轴器与驱动轴和负载轴联接，但这增加了结构的复杂性和产品成本，工作时的状态是两转子一起旋转，没有考虑一旦发生偏心产生打滑现象，两转子磁钢之间直接摩擦损坏磁钢甚至损毁整个装置，而在安装时若意外不小心让两转子吸附在一起了，想要将其分离极其困难，特别是传递大扭矩的磁力联轴器，例如几千牛米转矩，其“粘”在一起的吸附力是几万牛，以上种种，都给磁力联轴器的安装调试、推广应用带来不便，抑制了客户的购买欲望，是个亟待解决的问题。

图1为《永磁耦合联轴器自对中保护装置》永磁耦合联轴器自对中保护装置的结构示意图。

2018年12月20日，《永磁耦合联轴器自对中保护装置》获得第二十届中国专利优秀奖。

如图所示，《永磁耦合联轴器自对中保护装置》的永磁耦合联轴器自对中保护装置，包括第一转子和第二转子，第一转子和第二转子上分别安装相互耦合并可传递扭矩的永磁体，其特征在于：所述第一转子和第二转子上分别安装有同轴的内锥部分和外锥部分，所述内锥部分和外锥部分具有锥度相配合的内外锥面，所述内锥部分和外锥部分中至少有一个能够通过轴向调节机构调节其轴向位置。

所说的第一转子为同轴设置的具有内外套筒结构的内永磁转子1，第二转子为具有内环槽的外永磁转子2，其中，两筒体保证同轴度，两筒体可做成整体式如图1，也可做成两部分通过止口联接，内永磁转子1安装在负载轴8上，外永磁转子2安装在驱动轴9上，永磁体分别为内永磁转子1中内套筒的外壁上外永磁体7和外永磁转子2的内壁上的内永磁体6，外永磁转子2套在内永磁转子1的内外套筒之间并能够使内永磁体6与外永磁体7位置对应；外锥部分为套在外永磁转子外围的外锥套3，外锥套的内表面与外永磁转子2的外表面之间间隙配合，由于是圆柱面配合很容易保证两者之间的同轴度；内锥部分为内永磁转子1中外套筒的内壁形成的能够与外锥套的外锥面相配合的内锥面，也就是说外锥套3的外锥面锥度与内转子外套筒的锥面锥度保证一样。

所说的调节机构包括外锥套3的后端面上分布有通孔和外锥套螺纹孔和外永磁转子2的后端面上设置有与通孔位置对应的外永磁转子螺纹孔，通孔的直径大于一号螺栓4的直径，外锥套3与外永磁转子2能够由一号螺栓4穿过通孔将其相互旋紧，外锥套螺纹孔能够旋入二号螺栓5并使其顶端顶压在外永磁转子2的后端面上。

进一步的，《永磁耦合联轴器自对中保护装置》内永磁转子1中内套筒的外壁与外永磁转子2的内壁之间形成气隙A，气隙A的取值范围为2-5毫米，优选取值为3毫米，气隙A符合磁力耦合设计要求，外锥套3与内永磁转子1中内套筒的外壁之间形成气隙B，气隙B的取值范围为0.3-0.8毫米，优选取值为0.5毫米，气隙B的设置可根据具体使用的驱动轴和负载轴径向跳动的情况来确定。

《永磁耦合联轴器自对中保护装置》的具体实施例数据如下：

其主要技术参数为：

额定功率：315千瓦

额定转速：1500转每分

额定转矩：2032.6牛米

考虑到一般异步电机的最大过载转矩1.8倍，则：

磁力联轴器的最大设计转矩为≥3658.7牛米。

其主要设计数据为：

极数：24对

最大外径：φ400毫米

气隙A：3；气隙B：0.5毫米

内转子外径：φ280毫米

磁钢轴向长度：75毫米

其具体工作过程是：安装前松开二号螺栓5旋压一号螺栓4，使外锥套3沿轴线向右移动，使合拢内外转子后的气隙B=0，这样内外转子在强磁力作用下通过锥面配合就形成了一个整体，且在锥面的挤压配合下保证了内、外转子的同轴度，也就保证了气隙A的均匀度和磁力联轴器的最佳性能；在驱动轴和负载轴上安装好之后，松开一号螺栓4旋压二号螺栓5，使外锥套3沿轴向左移调整气隙B，B的大小可根据具体使用的驱动轴和负载轴径向跳动的情况来确定，调整好气隙B后锁紧螺栓磁力联轴器即可以开始工作，如图1所示磁力联轴器处于工作状态。

通过上述的结构设计可见，《永磁耦合联轴器自对中保护装置》便于安装调试、内外转子永不会吸附在一起的装置，并且结构紧凑、简单，对安装精度要求低，使磁力联轴器传动平稳可靠，即使发生意外产生偏心联轴器打滑，也有可靠的保护，达到了《永磁耦合联轴器自对中保护装置》的目的。

永磁耦合联轴器自对中保护装置专利目的

《永磁耦合联轴器自对中保护装置》所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑简单，对安装精度要求低，传动平稳可靠的永磁耦合联轴器自对中保护装置。

永磁耦合联轴器自对中保护装置技术方案

《永磁耦合联轴器自对中保护装置》的永磁耦合联轴器自对中保护装置，包括第一转子和第二转子，第一转子和第二转子上分别安装相互耦合并可传递扭矩的永磁体，其特征在于：所述第一转子和第二转子上分别安装有同轴的内锥部分和外锥部分，所述内锥部分和外锥部分具有锥度相配合的内外锥面，所述内锥部分和外锥部分中至少有一个能够通过轴向调节机构调节其轴向位置。

所述第一转子为同轴设置的具有内外套筒结构的内永磁转子，所述第二转子为具有内环槽的外永磁转子，永磁体分别为内永磁转子中内套筒的外壁上外永磁体和外永磁转子的内壁上的内永磁体，外永磁转子套在内永磁转子的内外套筒之间并能够使内永磁体与外永磁体位置对应；所述外锥部分为套在外永磁转子外围的外锥套，所述内锥部分为内永磁转子中外套筒的内壁形成的能够与外锥套的外锥面相配合的内锥面。

所述调节机构包括外锥套的后端面上分布有通孔和外锥套螺纹孔和外永磁转子的后端面上设置有与通孔位置对应的外永磁转子螺纹孔，所述外锥套与外永磁转子能够由一号螺栓穿过通孔将其相互旋紧，所述外锥套螺纹孔能够旋入二号螺栓并使其顶端顶压在外永磁转子的后端面上。

所述外锥套的内表面与外永磁转子的外表面之间间隙配合。

所述通孔的直径大于一号螺栓的直径。

所述内永磁转子中内套筒的外壁与外永磁转子的内壁之间形成气隙A，所述气隙A的取值范围为2-5毫米，所述外锥套与内永磁转子中内套筒的外壁之间形成气隙B，所述气隙B的取值范围为0.3-0.8毫米。

永磁耦合联轴器自对中保护装置改善效果

《永磁耦合联轴器自对中保护装置》的优点在于：

1、采用锥面配合自动定心原理，能确保两永磁转子之间的气隙均匀度从而保证了磁力联轴器的耦合性能；

2、由于气隙B＜气隙A，因此内、外转子的磁钢永不会吸附到一起从而避免了两转子“粘”在一起难以分开的困难；

3、由于隙B＜气隙A，即使驱动轴或负载轴端产生横向位移，内外转子打滑，也不会导致内、外转子磁钢之间产生摩擦从而保护磁钢不被损毁，保证了磁力联轴器的安全。

1.一种永磁耦合联轴器自对中保护装置，包括第一转子和第二转子，第一转子和第二转子上分别安装相互耦合并可传递扭矩的永磁体，其特征在于：所述第一转子和第二转子上分别安装有同轴的内锥部分和外锥部分，所述内锥部分和外锥部分具有锥度相配合的内外锥面，所述内锥部分和外锥部分中至少有一个能够通过轴向调节机构调节其轴向位置，所述永磁体安置在非内外锥面上使内外锥面之间不传递扭矩。

2.按照权利要求1所述的永磁耦合联轴器自对中保护装置，其特征在于：所述第一转子为同轴设置的具有内外套筒结构的内永磁转子（1），所述第二转子为具有内环槽的外永磁转子（2），所述永磁体分别为内永磁转子（1）中内套筒的外壁上外永磁体（7）和外永磁转子（2）的内壁上的内永磁体（6），所述外永磁转子（2）套在内永磁转子（1）的内外套筒之间并能够使内永磁体（6）与外永磁体（7）位置对应，所述外锥部分为套在外永磁转子外围的外锥套（3），所述内锥部分为内永磁转子（1）中外套筒的内壁形成的能够与外锥套的外锥面相配合的内锥面。

3.按照权利要求1所述的永磁耦合联轴器自对中保护装置，其特征在于：所述调节机构包括外锥套（3）的后端面上分布有通孔和外锥套螺纹孔和外永磁转子（2）的后端面上设置有与通孔位置对应的外永磁转子螺纹孔，所述外锥套（3）与外永磁转子（2）能够由一号螺栓（4）穿过通孔将其相互旋紧，所述外锥套螺纹孔能够旋入二号螺栓（5）并使其顶端顶压在外永磁转子（2）的后端面上。

4.按照权利要求2所述的永磁耦合联轴器自对中保护装置，其特征在于：所述外锥套的内表面与外永磁转子（2）的外表面之间间隙配合。

5.按照权利要求3所述的永磁耦合联轴器自对中保护装置，其特征在于：所述通孔的直径大于一号螺栓（4）的直径。

6.按照权利要求2所述的永磁耦合联轴器自对中保护装置，其特征在于：所述内永磁转子（1）中内套筒的外壁与外永磁转子（2）的内壁之间形成气隙A，所述气隙A的取值范围为2-5毫米，所述外锥套（3）与内永磁转子（1）中内套筒的外壁之间形成气隙B，所述气隙B的取值范围为0.3-0.8毫米。

永磁联轴器它无需直接的机械联接，而是利用稀土永磁体之间的相互作用，利用磁场可穿透一定的空间距离和物质材料的特性，进行机械能量的传送。磁力联轴器的出现,彻底解决了某些机械装置中动密封存在的泄漏问题。这种产品广泛应用于化工、电镀、造纸、制药、食品、真空等行业的密封传动机械上。

磁性联轴器主要由外转子、内转子和隔离套组成。

永磁联轴器有的称磁力联轴器、磁力偶合器、同步偶合器、同步随动器等，是通过材料为永磁体的磁力将主动端半联轴器和从动端半联轴器联接起来。永磁联轴器与一般通常的机械式联轴器的区别是两半联轴器之间没有直接联接，也没有其他液态、粉末介质，而是由两组用永磁材料作成的磁体，中间用隔板分开，两组磁体靠磁力线联接，以实现传递转矩。

(1）永磁联轴器结构型式

l）KTR联轴器，ROTEX联轴器圆筒型永磁联轴器磁板分布在半联轴器1的外环内表面和半联轴器2内环外表面，隔板成筒形，传动半径大于圆盘型永磁联轴器，可传递较大转矩，轴向力很小，是普遍采用的结构型式，缺点是磁块制造较复杂，其结构型式见图4一125。

2）圆盘型永磁联轴器磁块布置在两个完全相同的平面圆盘上，制造工艺简单，由于两半联轴器之间的吸力，导致轴向力作用在轴承上，尤其是在启动、制动时，轴向力往往很大，此种结构较少采用，圆盘型永磁联轴器结构型式见图4一126。

(2）永磁联轴器的特点

l）由于永磁联轴器（圆筒型）其中一个半联轴器位于另一半联轴器的内部，轴联接时，未伸出半联轴器，因此无需轴的密封，变动密封为静密封，可实现无泄漏或绝对密封；

2）具有一定缓冲、减振性能；

3）具有良好的轴向（△x）、径向（△y、角向（△a）补偿性能；

4）可限定转矩传动，实现过载保护，起到安全联轴器的作用；

5）结构简单，不用润滑，装拆方便，维护简便；

6）可应用于有水和其他液态介质，需动密封的传动装置。

(3）永磁联轴器的应用永磁联轴器在国内尚属一种新型联轴器，还未被人们所广泛认识，目前仅应用在离心泵上，被称之为磁力驱动离心泵，简称磁力泵，其实并非是磁力“驱动”，而是磁力联接，实为永磁联轴器在泵上的应用，利用其良好的密封性能，解决了机械密封难以解决的跑、冒、滴、漏的缺点，效果显著。

永磁联轴器的上述特点，使它具有广泛的推广价值。永磁联轴器还可应用于螺杆泵、齿轮泵等各种类型泵和搅拌机，均可采用永磁联轴器，实现无密封泵，以防止腐蚀性液态介质通过轴密封造成的损害。永磁联轴器亦可应用于电力潜水设备，如潜水泵，以及各种真空技术和深海石油钻机等设备中。

随着永磁联轴器的系列化、标准化，将作为一种新型通用基础部件之一，提供给各有关行业选用和配套。

齿式联轴器分类

联轴器不对中分为偏角不对中、平行不对中和综合不对中。偏角不对中是 联轴器端面存在瓢偏,两个半联轴器的轴心线呈一个夹角，在旋转状态下产生 激振力而诱发振动响应。平行不对中是两个半联轴器的轴心线不在同一条直线 上，而是相互平行保持一段距离,在旋转状态下产生振动响应。综合不对中是 实际旋转机械中最为常见的不对中现象，它既有偏角不对中，又有平行不对 中，是两者的综合。

齿式联轴器原因

在制造过程中，由于工艺或测量等原因造成端面与轴心线不垂直或端面螺栓孔的圆心线与轴颈不同心。在安装过程中，拧紧连接螺栓（齿套螺栓）后使转轴产生变形,这时轴颈存在较大的晃度。有时也由于联轴器圆周方向连接螺 栓紧力存在差别,也会引起像联轴器端面瓢偏一样的情况。在运行过程中，如 果工况变化剧烈，如带负荷过程中，当负荷带到某一数值(即轴系扭矩增加到 一定值)时,联轴器发生相互错位,轴系对中状态发生变化,联轴器连接的转子振 动响应会发生突变。轴系扭矩在瞬间发生较大变化,对传递扭矩的联轴器形成 冲击，使联轴器相互错位，轴系对中状态发生变化。