Page 66 - 电力与能源2023年第六期

612 杨宇冬，等：带电作业专用绝缘电动工器具的设计研究

的可靠工作。这样的结构设计有望提供更高水平 有受到其他任何附加的外力。基于作用力与反作
的安全性和可靠性。 用力等效的原理，液压没作用在涡轮上所产生的
液力耦合器是一种非刚性联轴器，以液体作 扭矩应当等同于泵轮作用在液压油上所产生的
为工作媒介，亦被称为液力联轴器。液力耦合器 扭矩。
内含泵轮和涡轮，两者共同构成密闭工作腔，使得 考虑液力耦合器工作原理的绝缘电力扳手内

液体能够循环流动。泵轮装配在输入轴上，涡轮 部结构示意如图 2 所示。
装配在输出轴上。当动力机，例如内燃机或电动
机启动时，输入轴被驱动旋转，并将液体由离心式
泵轮甩出。此时高速液体被导入涡轮，推动涡轮
旋转，从而将从泵轮获得的能量传递给输出轴，最
终液体返回泵轮，形成循环流动。液力耦合器通

过液体与泵轮以及涡轮叶片的互动产生动量矩变 图 2 绝缘电力扳手内部结构示意
化来传递扭矩。设备输出的扭矩是输入扭矩减去 绝 缘 电 力 扳 手 内 部 结 构 中 ：1 为 绝 缘 外 壳 ，
因摩擦损失的力矩，因此输出扭矩总是小于输入 2 为绝缘伞裙，3 为花柄转轴，4 为涡轮，5 为导轮，
扭矩。通过液体，输入轴与输出轴保持连接，设备 6 为泵轮，7 为热熔喷嘴，8 为直流电机，9 为散热叶
构件间并无刚性连接。 轮，10 为锂电池，11 为整流电路，12 为次级感应线
液力耦合器具备如下特性：能够抵消冲击和 圈，13 为初级感应线圈，14 为干簧管，15 为磁性手
震动；输出速度较输入速度低，而两轴间的速度差 环。绝缘外壳为圆柱形密封结构，内部充满四氯

随着负荷的增加而增大；过载保护性能良好，具备 化碳溶液。绝缘伞裙有 3～4 环，设置于绝缘外壳
良好的启动性能，在负荷过重停止转动时输入轴 的一端外圈，其他结构均设置于绝缘外壳内部，并
照旧可以运转，以避免对动力机造成损坏；当负荷 且与外壳内壁保持至少 1 cm 距离。花柄转轴一
减小时，输出轴速度增加以接近输入轴速度，使传 端从绝缘外壳的一个底面中间伸出，另一端安装
递扭矩接近零。液力耦合器的传输效率等于输出 于涡轮圆心部位，导轮安装于泵轮圆心位置，泵轮

轴转速与输入轴转速之比，通常当转速比在 0.95 安装于直流电机前部转轴上，涡轮与导轮以及泵
以上时，液力耦合器可达到较高的效率。液力耦 轮的圆心同轴，构成液力耦合器结构。热熔喷嘴
合器的特性因工作腔以及泵轮和涡轮形状的不同 设 置 于 花 柄 转 轴 的 一 侧 ，喷 嘴 的 熔 化 温 度 为
可能会有所差异，通常设备由外壳自然散热，无需 100 ℃。直流电机的后部转轴与散热叶轮连接，锂
额外的冷却供油系统。 电池与整流电路的直流侧连接，并通过干簧管与
当电动机运行时，液力耦合器的壳体和泵轮 直流电机的电源输入端连接。次级感应线圈与整

同步旋转，液压油也同泵轮一同转动，液压油在离 流电路的交流侧连接，初级感应线圈与交流电源
心力作用下，被甩向泵轮叶片外缘，然后冲向涡轮 插头连接，磁性手环为永磁材料构成的戒指形状。
叶片，推动涡轮旋转。液压油沿着涡轮叶片从外 本文利用简单可靠的方法，实现了电动作业
缘流向内缘，返回到泵轮内缘，然后再次被泵轮甩 工器具在结构上的全绝缘，尤其是机械旋转的动
向外缘。液压油如此循环流动，是因为泵轮和涡 力部分，通过采用脂环族环氧树脂绝缘材料代替
轮具有共存的转速差，于两轮叶片外缘处产生压 电工作业工器具原有的传动部分，在保证绝缘性

力差。液力耦合器的运作原理是电动机的动能通 能的同时，使强度达到应用标准。利用泵轮、导轮
过泵轮传递给液压油，而液压油通过循环流动的 与涡轮，通过四氯化碳液体的流动，构成了具备力
过程将动能输出给涡轮。在循环流动的过程中， 矩放大功能的液力耦合器，实现了小型电动工器
液压油除了受到泵轮和涡轮之间的作用力外，没 （下转第 621 页）