技术领域
[0001] 本公开涉及机械传动领域，具体地，涉及一种高速型同步永磁联轴器。
背景技术
[0002] 国内外对于高速型联轴器的研究成果较少，特别对于转速达20000r/min(线速度200m/s)以上的联轴器，目前仅有高
精度的膜片式联轴器有少量应用。对于高速场合，安装对中误差、
转子自身回转特性、振动传递特性等限制了高速型联轴器的发展。
[0003] 膜片式联轴器采用弹性膜片作为传递介质，该膜片虽具有一定的弹性，但仍会传递振动。同时，高精度膜片式联轴器对制造加工精度要求很高，安装时对
驱动轴与负载轴的对中精度要求也非常高，否则振动异常剧烈。
[0004] 另外，对于高速连接场合，往往将驱动轴与负载轴在未安装联轴器前进行找正
定位，需尽可能高地调整两轴的
同轴度，之后再固定驱动端与负载端部件，以免安装
位置改变而造成较大的安装误差从而引发剧烈的振动，这就需要高速联轴器能够实现径向安装，同时还要具备一定的轴向补偿能
力，以补偿径向安装时不可避免产生的轴向间隙值。但膜片式联轴器的轴向补偿能力较差。
[0005] 同步永磁联轴器因采用非
接触磁力传递
扭矩与转速的特性，且具备较大的径向、轴向及
角向误差补偿能力，并具备隔振减振特性，采用合理的结构能够满足高速联轴器的应用场合。但
现有技术中同步永磁联轴器多采用轴向安装方式，同时主动永磁转子和从动永磁转子由于存在永磁吸力，很难保证安装时两永磁转子的同轴度，稍有不慎两永磁转子会
吸附在一起而难以分离。
[0006] 中国
发明专利(授权公告号：CN104038020B)公开了一种永磁耦合联轴器自对中保护装置，该装置在安装时通过锥面配合对两永磁转子进行定位，安装完成后将定位锥套进行移位，保证两永磁转子的非接触扭矩传递。但是此结构存在一定的问题，即定位锥套仅在安装定位时使用，定位完成后仍需对其进行固定，这增加了元件及重量，结构较为复杂。同时，固定定位锥套所需螺钉的数量较多，而高速旋转时决不允许螺钉等
紧固件以悬臂形式安装于远离回转中心处。另外安装完毕后定位锥套移位，导致两转子锥面间隙偏大，
密封性差。因此，当此结构直接应用于高速回转场合时，安全可靠性不高，存在安全隐患，也无法实现径向安装。
[0007] 因此，需要提供一种两永磁转子定位准确，结构简单，可径向安装，密封性好，安全可靠的高速型同步永磁联轴器。实用新型内容
[0008] 本公开的目的是为克服现有技术中高速联轴器对中要求高、振动大、结构复杂且安全可靠性低的问题，提供一种高速型同步永磁联轴器。
[0009] 本公开提供一种高速型同步永磁联轴器，包括第一
法兰轴套、第二法兰轴套、可拆卸地进行同轴定位的外转子和内转子，所述外转子和所述内转子之间形成间隙密封；外转子和内转子分别与位于各自外侧的第一法兰轴套和第二法兰轴套可拆卸同轴联接；第一法兰轴套与驱动轴联接，第二法兰轴套与负载轴联接，或者反之，第一法兰轴套与负载轴联接，第二法兰轴套与驱动轴联接；所述外转子和所述内转子包括通过锥面相配合的定位止口以及外转子的内孔和内转子的外圆柱面形成的间隙。
[0010] 优选地，所述外转子呈筒式结构；所述内转子为具有法兰凸缘的筒式结构。
[0011] 优选地，所述外转子的端面具有端面
螺纹孔及端面内止口，所述内转子的法兰凸缘部分设置有光孔及外止口。
[0012] 优选地，所述外转子的端面内止口与所述内转子法兰凸缘部分的外止口配合，所述内转子的光孔与外转子的端面
螺纹孔配合，在所述光孔和端面螺纹孔中设置可拆卸的轴向调节机构。
[0013] 优选地，所述外转子靠近端面侧内孔与所述内转子的法兰凸缘部分之间形成间隙密封。
[0014] 优选地，所述外转子的端面内止口与所述内转子法兰凸缘部分的外止口具有相互配合的锥面。
[0015] 优选地，第一法兰轴套与外转子通过第一定位套筒或定位止口进行同轴定位并通过铰制孔用
螺栓联接。
[0016] 优选地，第二法兰轴套与内转子通过第二定位套筒或定位止口进行同轴定位并通过铰制孔用螺栓联接。
[0017] 优选地，第一定位套筒的内侧面同时与第一法兰轴套的凸缘及外转子的法兰凸缘进行配合定位；和/或第二定位套筒的内侧面同时与第二法兰轴套的凸缘及内转子的法兰凸缘进行配合定位。
[0018] 优选地，当外转子和内转子同轴定位并通过可拆卸的轴向调节机构联接后，外转子和内转子的实际磁耦合面轴向错开一距离C。
[0019] 优选地，所述外转子的筒式结构的内壁面设置有外转子永磁磁
钢；所述内转子的具有法兰凸缘的筒式结构的外壁面设置有内转子永磁磁钢，内转子永磁磁钢的圆柱外表面设置有紧固用非
铁磁性材料，或者，所述内转子整体采用非永磁材料。
[0020] 优选地，光孔和端面螺纹孔中设置的可拆卸的轴向调节机构是螺钉或铰制孔螺栓。
[0021] 优选地，所述外转子为主动转子，所述内转子为从动转子，或反之；主动转子一侧的法兰轴套与驱动轴联接，从动转子一侧的法兰轴套与负载轴联接。
[0022] 通过上述技术方案，本公开具有如下的技术效果：
[0023] 1、将外转子与内转子通过锥面定位进行整体安装，保证了外转子与内转子的同轴度，避免了外转子与内转子偏心吸附的技术难题。安装完成后将紧固螺钉拆除，保证高速回转时的安全可靠性。
[0024] 2、该高速型同步永磁联轴器采用双法兰轴套，同时利用两转子磁钢轴向错位一定的距离，以补偿轴向安装间隙值，可实现在驱动轴和负载轴精确找正条件下的径向安装，大大提高了安装精度，节省了安装时间，保证了驱动轴与负载轴的同轴度。
[0025] 3、外转子或内转子与法兰轴套通过定位套筒或定位止口进行定位，保证了外转子与驱动轴的同轴度及内转子与负载轴的同轴度。采用铰制孔用螺栓连接，大大减小了螺栓安装位置变化造成的动
不平衡量。法兰轴套及定位套筒均设置有轴向凸缘以减少高速旋转时螺栓剪切空气的阻力及噪声。
[0026] 4、外转子与内转子之间安装前依靠锥面进行定位联接，之后拆除两转子之间的联接螺钉，两转子沿轴向自动恢复至磁耦合平衡位置，外转子靠近端面侧内孔与内转子法兰凸缘处之间的径向间隙值不变，保证了密封间隙值，防止工作过程中吸附
铁磁性物质进入磁耦合区，导致磁路
短路，影响正常传递扭矩(即轴向移位，径向间隙值不变，保证密封间隙值一定)。
[0027] 本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0028] 附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0029] 图1是本公开的第一优选
实施例的高速型同步永磁联轴器示意图；
[0030] 图2是本公开的第一优选实施例的高速型同步永磁联轴器安装过程示意图；
[0031] 图3是本公开的第一优选实施例安装完成状态示意图；
[0032] 图4是本公开的第二优选实施例的高速型同步永磁联轴器安装过程示意图；
[0033] 图5是本公开的高速型同步永磁联轴器可采用的N-S交替排列磁路结构示意图；
[0034] 图6是本公开的高速型同步永磁联轴器可采用的磁阻式磁路结构示意图。
[0035] 附图标记说明
[0036] 1 第一法兰轴套 2 第一定位套筒
[0037] 3 铰制孔用螺栓 4 外转子
[0038] 5 永磁磁钢 6 磁钢紧固件
[0039] 7 永磁磁钢 8 螺钉
[0040] 9 内转子 10 第二定位套筒
[0041] 11 铰制孔用螺栓 12 第二法兰轴套
[0042] L0 两轴轴肩距离即安装轴向长度
[0043] L 同步永磁联轴器总长度
[0044] A 外转子与第一法兰轴套间轴向间隙值
[0045] B 内转子与第二法兰轴套间轴向间隙值
[0046] C 磁耦合面轴向错开距离
[0047] S1 外转子磁钢与内转子磁钢间的气隙间隙值
[0048] S2 外转子与内转子凸缘处的间隙值
具体实施方式
[0049] 以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0050] 在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“外侧”通常是指如图1所示的沿轴向远离磁耦合面的方向，使用的方位词如“内侧”通常是指如图1所示的沿轴向接近磁耦合面的方向。
[0051] 在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的限定词如“第一、第二”等只表述将相对描述对象进行区分，而并非意指相互之间具有任何程度上地优劣比较关系。
[0052] 实施例一
[0053] 如图1-3所示为本公开的具体实施方式的第一优选的高速型同步永磁联轴器及其安装方法。
[0054] 该高速型同步永磁联轴器由同轴设置的第一法兰轴套1、外转子4、第一定位套筒2，以及同轴设置的第二法兰轴套12、内转子9、第二定位套筒10；外转子永磁磁钢5、内转子永磁磁钢7、磁钢紧固件6及连接螺栓等组成。
[0055] 所述第一法兰轴套1与所述外转子4通过所述第一定位套筒2进行同轴定位，并通过铰制孔用螺栓3联接；所述第二法兰轴套12与所述内转子9通过所述第二定位套筒10进行同轴定位，并通过铰制孔用螺栓11联接。定位套筒2、10的内侧面分别同时与法兰轴套1、12的凸缘及外、内转子4、9的法兰凸缘进行配合定位，法兰轴套及定位套筒均设置有轴向凸缘以减少高速旋转时螺栓剪切空气的阻力及噪声。
[0056] 所述外转子4呈筒式结构，其内壁面设置有外转子永磁磁钢5；所述内转子9为具有法兰凸缘的筒式结构，其筒式部分的外壁面设置有内转子永磁磁钢7，永磁磁钢7的圆柱外表面采用高强度非铁磁性材料进行紧固，例如，内转子磁钢采用玻璃
纤维或
碳纤维等高强度非铁磁性材料进行紧固。
[0057] 外转子与内转子之间通过具有锥面的定位止口进行定位，通过可拆卸地轴向调节机构进行联接。具体地，所述内转子9的法兰凸缘部分设置有光孔，与所述外转子4上设置的端面螺纹孔配合；所述外转子筒式结构端面设置有内止口，所述内转子法兰凸缘部位设置有外止口，该内止口与外止口具有相互配合的锥面，并通过螺钉8连接实现外转子4和内转子9同轴定位联接。通过这样的结构设置，保证了外转子和内转子的同轴度。外转子靠近端面侧内孔与内转子的法兰凸缘部分之间还具有径向间隙，形成间隙密封。
[0058] 通过螺钉8紧固联接后，外转子4的外转子永磁磁钢5和内转子9的内转子永磁磁钢7的磁耦合面存在一定的轴向错位距离C，保证安装时补偿轴向间隙值。同时，外转子磁钢与内转子磁钢之间的气隙间隙值S1大于外转子与内转子凸缘处的间隙值S2，不致使两转子磁钢发生滑擦，保护联轴器内部磁钢，同时安装完成后，外、内转子之间形成气隙密封。
[0059] 如图5或图6所示，本实施例的磁路结构可采用内外转子N-S交替排列或磁阻式结构。当采用N-S交替排列磁路结构时，内转子磁钢需要用高强度材料进行
捆扎，防止高速回转时产生的
离心力将磁钢甩出；当选择磁阻式磁路结构时，永磁磁钢布置在外转子，内转子采用铁磁性材料(非永磁材料)与外转子磁钢相耦合。
[0060] 该高速型同步永磁联轴器的安装过程如下：
[0061] 一、先将该高速型同步永磁联轴器各部件组装完成，使得外转子4与内转子9磁钢轴向错开距离C，确定同步永磁联轴器总长度L。
[0062] 二、精确找正驱动轴与负载轴，使两轴轴线满足一定的同轴度要求，同时使得两轴轴肩距离即安装轴向长度L0＝L+C。
[0063] 三、分别拆卸外转子侧和内转子侧铰制孔螺栓3、11，将第一法兰轴套1与外转子4分离，同理将第二法兰轴套12与内转子9分离。
[0064] 四、将第一法兰轴套1与第一定位套筒2安装于驱动轴，装配至轴肩定位；将第二法兰轴套12与第二定位套筒10安装于负载轴，装配至轴肩定位；
[0065] 五、将刚性连接在一起的外转子4与内转子9整体沿径向放入第一法兰轴套1与第二法兰轴套12之间，两侧端面存在一定的轴向间隙值A、B。之后将外转子4或内转子9之一铰制孔螺栓紧固连接，另一转子侧铰制孔螺栓预连接。铰制孔用螺栓紧固连接通过定位套筒将法兰轴套与外转子或内转子同轴定位。
[0066] 六、拆除外转子4与内转子9之间的连接螺钉8，由于永磁磁钢轴向力的作用，外转子4与内转子9作相对轴向运动，两转子磁钢恢复轴向受力平衡位置(即两转子磁钢错位距离C消失，两转子磁钢平齐)。将步骤五中另一转子预连接铰制孔用螺栓紧固，使得磁钢错位距离C补偿外转子侧间隙值与内转子侧间隙值之和，即C＝A+B，至此完成安装过程。
[0067] 本公开的安装过程中，磁钢由错位一距离C至恢复正常磁耦合平衡位置，此过程中并不改变外转子与内转子之间的径向间隙值，形成间隙密封。通过这种密封结构设计，保证了密封间隙值，防止工作过程中吸附铁磁性物质进入磁耦合区，导致磁路短路，影响正常传递扭矩。
[0068] 本优选实施例安装完成状态示意图如图3所示。
[0069] 实施例二
[0070] 如图4所示为本公开的具体实施方式的第二优选的高速型同步永磁联轴器的安装方法。其结构上与实施例一的区别在于未采用双定位套筒，而是将一侧的转子与法兰轴套采用定位止口进行定位。
[0071] 具体地，该高速型同步永磁联轴器由同轴设置的第一法兰轴套、外转子、第一定位套筒，以及同轴设置的第二法兰轴套、内转子等组成。
[0072] 所述第一法兰轴套与所述外转子通过所述第一定位套筒进行同轴定位，并通过铰制孔用螺栓联接；所述第二法兰轴套与所述内转子通过定位止口进行同轴定位，并通过铰制孔用螺栓联接。
[0073] 所述外转子呈筒式结构，其内壁面设置有外转子永磁磁钢；所述内转子为具有法兰凸缘的筒式结构，其筒式部分的外壁面设置有内转子永磁磁钢，永磁磁钢的圆柱外表面采用高强度非铁磁性材料进行紧固，例如，内转子磁钢采用玻璃纤维或
碳纤维等高强度非铁磁性材料进行紧固。
[0074] 外转子与内转子之间通过具有锥面的定位止口进行定位，通过可拆卸地轴向调节机构进行联接。具体地，所述内转子的法兰凸缘部分设置有光孔，与所述外转子上设置的端面螺纹孔配合；所述外转子筒式结构端面设置有内止口，所述内转子法兰凸缘部位设置有外止口，该内止口与外止口具有相互配合的锥面，并通过螺钉连接实现外转子和内转子同轴定位联接。通过这样的结构设置，保证了外转子和内转子的同轴度。外转子靠近端面侧内孔与内转子的法兰凸缘部分之间还具有径向间隙，形成间隙密封。
[0075] 通过螺钉紧固联接后，外转子的外转子永磁磁钢和内转子的内转子永磁磁钢的磁耦合面存在一定的轴向错位距离C，保证安装时补偿轴向间隙值。同时，外转子磁钢与内转子磁钢之间的气隙间隙值S1大于外转子与内转子凸缘处的间隙值S2，不致使两转子磁钢发生滑擦，保护联轴器内部磁钢，同时安装完成后，外、内转子之间形成气隙密封。
[0076] 如图5或图6所示，本实施例的磁路结构可采用内外转子N-S交替排列或磁阻式结构。当采用N-S交替排列磁路结构时，内转子磁钢需要用高强度材料进行捆扎，防止高速回转时产生的离心力将磁钢甩出；当选择磁阻式磁路结构时，永磁磁钢布置在外转子，内转子采用铁磁性材料(非永磁材料)与外转子磁钢相耦合。
[0077] 该高速型同步永磁联轴器的安装过程如下：
[0078] 一、先将该高速型同步永磁联轴器各部件组装完成，使得外转子与内转子磁钢轴向错开距离C，确定同步永磁联轴器总长度L。
[0079] 二、精确找正驱动轴与负载轴，使两轴轴线满足一定的同轴度要求，同时使得两轴轴肩距离即安装轴向长度L0＝L+C。
[0080] 三、分别拆卸外转子侧和内转子侧铰制孔螺栓，将第一法兰轴套与外转子分离，同理将第二法兰轴套与内转子分离。
[0081] 四、将第一法兰轴套与第一定位套筒安装于驱动轴，装配至轴肩定位；将第二法兰轴套安装于负载轴，装配至轴肩定位。
[0082] 五、将刚性连接在一起的外转子与内转子整体沿径向放入第一法兰轴套与第二法兰轴套之间，两侧端面存在一定的轴向间隙值A、B。之后将外转子或内转子之一铰制孔螺栓紧固连接，另一转子侧铰制孔螺栓预连接。铰制孔用螺栓紧固连接在具有定位套筒的一侧通过定位套筒将法兰轴套与外转子或内转子同轴定位，或者，在具有定位止口的一侧通过定位止口将法兰轴套与外转子或内转子同轴定位。
[0083] 六、拆除外转子与内转子之间的连接螺钉，由于永磁磁钢轴向力的作用，外转子与内转子作相对轴向运动，两转子磁钢恢复轴向受力平衡位置(即两转子磁钢错位距离C消失，两转子磁钢平齐)。将步骤五中另一转子预连接铰制孔用螺栓紧固，使得磁钢错位距离C补偿外转子侧间隙值与内转子侧间隙值之和，即C＝A+B，至此完成安装过程。
[0084] 实施例三
[0085] 本公开的具体实施方式还包括实施例三，本实施例与前述实施例的区别在于不采用定位套筒结构，而是将两侧的转子与法兰轴套均采用定位止口进行定位。
[0086] 该高速型同步永磁联轴器的安装过程如下：
[0087] 一、先将该高速型同步永磁联轴器各部件组装完成，使得外转子与内转子磁钢轴向错开距离C，确定同步永磁联轴器总长度L。
[0088] 二、精确找正驱动轴与负载轴，使两轴轴线满足一定的同轴度要求，同时使得两轴轴肩距离即安装轴向长度L0＝L+C。
[0089] 三、分别拆卸外转子侧和内转子侧铰制孔螺栓，将第一法兰轴套与外转子分离，同理将第二法兰轴套与内转子分离。
[0090] 四、将第一法兰轴套安装于驱动轴，装配至轴肩定位；将第二法兰轴套安装于负载轴，装配至轴肩定位。
[0091] 五、将刚性连接在一起的外转子与内转子整体沿径向放入第一法兰轴套与第二法兰轴套之间，两侧端面存在一定的轴向间隙值A、B。之后将外转子或内转子之一铰制孔螺栓紧固连接，另一转子侧铰制孔螺栓预连接。铰制孔用螺栓紧固连接通过定位止口将法兰轴套与外转子或内转子同轴定位。
[0092] 六、拆除外转子与内转子之间的连接螺钉，由于永磁磁钢轴向力的作用，外转子与内转子作相对轴向运动，两转子磁钢恢复轴向受力平衡位置(即两转子磁钢错位距离C消失，两转子磁钢平齐)。将步骤五中另一转子预连接铰制孔用螺栓紧固，使得磁钢错位距离C补偿外转子侧间隙值与内转子侧间隙值之和，即C＝A+B，至此完成安装过程。
[0093] 实施例四
[0094] 本公开的具体实施方式还包括实施例四，本实施例与前述实施例的区别在于外转子和内转子互换，即外转子设置为内转子，内转子设置为外转子；相应地，外转子为具有法兰凸缘的筒式结构，内转子呈筒式结构。
[0095] 实施例五
[0096] 本公开的具体实施方式还包括实施例五，本实施例与前述实施例的区别在于外转子和内转子间不设置内部相互配合的定位止口，即在安装时外转子和内转子间不采用内部相互配合的定位止口及连接螺钉进行同轴定位；而是在安装时在外转子和内转子的外部利用固定夹套从外部进行同轴定位。在待安装状态下，利用固定夹套使外转子和内转子间处于夹紧状态，然后将刚性夹紧连接在一起的外转子与内转子整体沿径向放入第一法兰轴套与第二法兰轴套之间。在之后的安装过程中逐步松开固定夹套。在拆卸的过程中可使用固定夹套再次夹紧并固定转子使之顺利分离。
[0097] 以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0098] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0099] 此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
