[发明专利]一种单极磁体旋转超导耦合器

说明书

本发明涉及机械工程中的传动技术领域，具体是一种新型单极磁体旋转超导耦合器。其由驱动永磁盘总成、从动导体盘总成和低温恒温装置组成，调速装置安装在驱动永磁盘总成上，从动导体盘总成置于低温恒温装置中，从动框架中安装有超导线圈。从动导体盘总成置于充满液氮的低温恒温器中。永磁盘可作为驱动盘带动导体盘转动，反之亦可。调速装置采用锥齿轮调速机构，通过改变驱动盘与从动盘之间的气隙厚度、正对面积以及永磁体排布方式，气隙磁密随之改变从而实现调速。此外，通过改变线圈的超导状态，可以改变磁力线的走向和聚磁程度，进而改变气隙磁密实现调速。

技术领域

本发明涉及机械工程中的传动技术领域，是一种非接触式传递转矩的磁力耦合器，具体是一种单极磁体旋转超导耦合器。它能够实现动力源与负载端之间的动力传递而无需机械接触，适用于需要在两个不同环境之间传递动力的场合。

背景技术

机械联轴器是机械传动系统的重要组成部分，广泛用于采矿，冶金，航空和化工等多个领域，但是由于安装过程中的轴向偏差造成的弹性力和力矩问题，以及径向和角向偏差往往会引起振动和噪声。而磁力耦合器具有非接触式连接的特性，可以有效解决这一问题，因此，在一些高转矩振动的场合，机械联轴器已逐渐被磁力耦合器取代。然而，传统的磁力耦合器并不能解决电机发热的问题，严重时甚至会在负载启动时失效。

在专利201710461913.7中，公开了一种基于锥齿轮传动的盘式调速磁力耦合器。该发明由主动盘总成和从动盘总成组成，并且调节机构安装在主动盘总成上。主动盘总成中若干同一充磁方向的永磁体粘贴在轭铁而固定不动，而若干另一充磁方向的永磁体粘贴在轭铁而可以发生旋转；从动盘总成的导体盘则采用环形导体与轭铁组成；通过调节轴向气隙厚度及单体磁体旋转，不仅改变永磁体与导体环之间的平均正对面积和气隙间距，而且同时逐渐改变永磁体N、S极交替排列，从而改变气隙磁密来实现调速过程。然而，该发明其导体盘为常见的由环形导体与轭铁组成的实心导体结构，而且对主、从动盘没有提出的材料性能要求，因而没有考虑主、从动盘的材料受高温影响而造成的性能下降，所以该耦合器在重载启动场合特别是在船舶推进和风力发电等重负载领域，容易产生高温发热问题，从而导致耦合器带负载能力不足的状况。

发明内容

本发明提出一种单极磁体旋转超导耦合器，它由单极磁体可以旋转的驱动永磁盘总成、具有超导隔磁特性的从动导体盘总成和低温恒温装置组成，其中驱动永磁盘总成上安装有调节机构，从动导体盘总成置于低温恒温装置中，它可以通过改变驱、从动盘的轴向距离、永磁体旋转角度、线圈超导状态以及复合调速等多种方式改变气隙磁密实现调速功能。

一种单极磁体旋转超导耦合器，由驱动永磁盘总成、从动导体盘总成和低温恒温装置组成，其中调节机构安装在驱动永磁盘总成上，从动导体盘总成置于低温恒温装置中。驱动永磁盘总成包括驱动框架、固定永磁体轭铁、固定永磁体、旋转永磁体、旋转永磁体轭铁、小齿轮轴、小锥齿轮、大锥齿轮套筒、驱动轴、键、拨块和拨块销，驱动框架采用轮辐式结构，材料采用铜导体，其左端面焊接有固定永磁体轭铁，固定永磁体粘结在固定永磁体轭铁表面且相邻两极之间留有轴向通孔用来安装可旋转的旋转永磁体和旋转永磁体轭铁，其中固定永磁体和旋转永磁体分别与固定永磁体轭铁和旋转永磁体轭铁的面积相同，驱动框架中的固定永磁体和旋转永磁体材料采用高性能永磁材料钕铁硼(NdFeB)，轴向均匀磁化，二者的充磁方向相反且在圆周方向呈N、S极交替排列，其中旋转永磁体可为N极或S极，旋转永磁体和旋转永磁体轭铁被铝制的钣金包裹，小齿轮轴通过旋转永磁体轭铁及驱动框架径向上开有的圆形通孔安装在驱动框架上，小齿轮轴上端与旋转永磁体轭铁固定且旋转永磁体和旋转永磁体轭铁可绕小齿轮轴在驱动框架的轴向通孔中旋转，小齿轮轴下端与小锥齿轮固定连接，小锥齿轮左侧与大锥齿轮套筒啮合，同时驱动框架左侧通过键与驱动轴连接，驱动轴外侧套有大锥齿轮套筒，其中，与拨块固定连接的拨块销插入大锥齿轮套筒两侧的斜槽中及驱动轴的凹槽中。