[发明专利]绕组式永磁转差离合器及应用

说明书

技术领域

本发明是一种无摩擦离合器的新结构，属于离合器范畴，其工作过程中离合器没有机械动作，通过电气开关的通断来控制离合器的接合与分离，并且在此基础上还可实现超速保护、过载保护、软起动、调速等功能，固定一端则又可成为一种无摩擦的制动器。

背景技术

离合器是一种可以通过各种操纵方式来实现主、从动部分在同轴线上传递运动和功率时具有接合或分离功能的装置。传统离合器按接合元件传动的工作原理，可分为嵌合式离合器和摩擦式离合器，按实现离、合动作的过程可分为操纵式和自控式，按离合器的操纵方式又可分为机械式、气压式、液压式和电磁式等，以上种种的传统离合器，无不存在摩擦、磨损，或为实现离、合功能增加各种繁琐的执行机构等缺点。一种电磁转差离合器很好地解决了上面的种种问题，其离合器的接合与分离和本发明一样，也是通过电气开关的通断来控制的，但电磁转差离合器需要附加整流电路或直流电源，工作时需长期通以直流电流，效率低。另外，永磁离合器的研究在目前也取得了不少成果，例如：专利号为CN101030726A，也很好地解决了摩擦、磨损的问题，但其执行机构仍嫌繁琐，不能做到离、合自如。专利号CN101707461A为一种无摩擦的涡流制动器，与本发明的离合器实现制动功能时有点类似，其涡流转子为铜环加端环的结构，制动时能够做到无磨损，但缺点是：当涡流转子与永磁式定子间有相对运动时，其电磁制动力矩永远存在不能断开，当机构不需要制动时却无法控制、消除制动力矩，也就是说它没有离合器的分离功能。本发明机构很好地解决了以上种种问题，填补了此类离合器的空白。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：对传统离合器的彻底革新，对现有电磁或磁力离合器的进一步改进，提供一种安装、调试简单，结构紧凑，操控自如，无摩擦、磨损，安全可靠的离合器产品，并且还增加了离合器的超速保护、过载保护、软起动、调速等功能。

具体方案如下：

一种绕组式永磁转差离合器，包括有同轴设置的永磁转子和绕组转子，永磁转子与转轴一联接，绕组转子与转轴二联接，永磁转子和绕组转子之间有气隙，永磁转子包括永磁体和固定永磁体的壳体；绕组转子包括线圈绕组和叠片铁芯或者卷绕式铁芯，线圈绕组形成回路，通过电气开关控制回路的接通与断开；永磁转子与绕组转子的安装满足如下条件：线圈绕组回路闭合状态下，且两根转轴旋转方向一致、转速不同时，实现转矩传递，离合器处于结合状态；线圈绕组回路断开状态下，离合器处于分离状态。

永磁体N极、S极在壳体上交替排布；绕组线圈上缠绕一相绕组或者对称连接的任意多相绕组；叠片铁芯沿轴向开有若干个槽，线圈绕组嵌在槽内；槽是斜槽，斜槽度是一个齿槽宽度；叠片铁芯或卷绕式铁芯材料为电工硅钢片，片间为绝缘结构；电气开关直接固定在转轴二上，用无线控制其通断，或者转轴二上安装有集电环和与之配合的碳刷，线圈绕组通过集电环和碳刷与电气开关相连接；转轴二上还可以安装一个离心开关或速度传感器，实现超速保护功能；当然电气开关还可以是一种限流开关，电气开关还可外接可调电阻，电气开关也可外接串级调速控制系统。

一种绕组式永磁转差离合器的应用，固定永磁转子或绕组转子，永磁转子与绕组转子的安装满足如下条件:线圈绕组回路通电状态下，绕组转子转轴或永磁转子转轴逐步制动。

本发明的离合器工作原理是：当永磁转子和绕组转子之间有相对运动时，即转轴一和转轴二之间转速不同，存在转速差所以称为转差离合器，则线圈绕组就会在永磁转子产生的磁场中切割磁力线产生感应电动势，当线圈绕组回路的电气开关是处于联通状态时，则此时线圈绕组内就会产生感应电流，有电流的线圈绕组在永磁体产生的磁场中就会受到电磁力的作用从而实现转矩的传递，此时相当于离合器处于接合状态，这类似于绕线转子异步电动机的工作原理，只不过绕线转子异步电动机中的旋转磁场是定子三相绕组通以三相对称交流电流产生的，而本发明的永磁转差离合器的旋转磁场是通过驱动轴带动绕组转子或永磁转子使两者间发生相对运动而产生的。

当外接电气开关处于断开状态时，线圈绕组内虽然有感应电势但没有感应电流，因而不会产生电磁转矩，相当于离合器处于分离状态。

创新点：

1.本发明采用电气开关的通、断来控制永磁转差离合器的接合和分离，使得离合器的操控简单、自如，可手工控制离合也可自动控制离合。

2.本发明的永磁转差离合器没有摩擦和磨损，还可兼具超速保护、过载保护等功能。

3.本发明的永磁转差离合器外接可调电阻，例如：频敏电阻或水电阻，可做到软起动，且起动转矩大，非常适合大转动惯量负载的起动。