CN102157997B - 带有冷却风罩的永磁调速机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够有效对永磁磁钢进行降温，能保证永磁磁钢不退磁，结构简单、造价角度的带有冷却风罩的永磁调速机，它包括驱动转子部分，被驱动转子部分，永磁磁钢固定在驱动转子周边，被驱动转子与被驱动主轴在周向成传力连接、在轴向成滑动连接；被驱动转子的外周有导磁钢环，导磁钢环外圆周安装有感应铜环；导磁钢环上开有导磁钢环冷却通道，还包括用于调节被驱动转子相对于被驱动主轴的轴向位置的调节装置及冷却风罩，冷却风罩上具有冷却风罩出风口，驱动转子上开有驱动转子冷却风通道；从冷却风罩出风口吹出的冷却风经驱动转子冷却风通道后吹向导磁钢环冷却通道以及感应铜环与永磁磁钢之间的气隙。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用永磁材料制造的电机调速机，尤其是具有冷却风罩的调速机。
技术背景
目前多数企业的风机、水泵系统调速方式主要有风门挡板、阀门、液压耦合器、变频器等。其中，风门挡板、阀门易引起系统振动，且电能浪费现象严重。液压耦合器效率低且不稳定。变频器虽然节能效果较好，但其核心部件由多种电子元件组成，故障点多且使用寿命短，同时还会造成一定的电磁干扰，在粉尘较多或有较大湿度的环境中不宜使用。永磁调速设备中，由于永磁磁钢的温度不能过高，若超过临界值，则磁钢会迅速退磁，进而无法实现调速功能。
中国专利200910027817.7(申请号)公开了一种电磁感应节能调速机，(与电机输出轴或其他驱动主轴连接的)驱动转子旋转时，由于电磁感应作用，在被驱动转子上产生扭矩，使被驱动转子圆盘旋转，进而驱动(与负载相连的)被驱动主轴旋转，这样就实现了从电机到负载的扭矩传递。其调速过程：通过调节装置调节被驱动转子相对于被驱动主轴的轴向位置时，被驱动转子上的永磁铁就相对于感应铜环沿被驱动主轴的轴向移动，这样就改变了永磁铁与感应铜环在轴向相叠合的长度，也就改变了磁通量，从而改变传递的功率，实现调速目的。也就是说，将驱动转子部分与被驱动转子部分设计成可变化轴向相对位置，进而改变磁通量实现调速，在相同体积下做到功率大、效率高，并且有结构简单、成本低、可靠性高、维护费用低、使用寿命长、能够实现无级调速等优点。但是该专利有两个缺点，一是将当匀速(一般情况均是匀速)改变驱动转子部分与被驱动转子部分的轴向相对位置时，磁通量改变是匀速的，调速虽然均匀但比较缓慢。而是该专利是在其永磁铁的外周面上开有深度为2～30mm、轴线与被驱动主轴轴线成夹角β＝0°～45°的冷却槽，通过冷却槽有效地解决了感应铜环因感应电流产生的热量而导致永磁铁失效的难题。但是这种冷却槽加工难度大，加工成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效对永磁磁钢进行降温，能保证永磁磁钢不退磁，结构简单、造价角度的带有冷却风罩的永磁调速机，其具有软启动、隔离振动、宽幅调节设备转速的功能，它可靠性高，使用寿命超过20年。
本发明的带有冷却风罩的永磁调速机，包括主要由驱动转子2、永磁磁钢3组成的驱动转子部分，主要由被驱动转子16、感应铜环4、导磁钢环5、被驱动主轴10组成的被驱动转子部分，永磁磁钢3固定在驱动转子2周边，和驱动转子同轴线的被驱动转子16与被驱动主轴10在周向成传力连接、在轴向成滑动连接；被驱动转子的外周有与永磁磁钢3在径向相对的导磁钢环5，导磁钢环5外圆周安装有感应铜环4；它还包括用于调节被驱动转子相对于被驱动主轴的轴向位置的调节装置；导磁钢环5上开有导磁钢环冷却通道17，它还包括设置在驱动转子2旁的用于通过冷却风的冷却风罩20，冷却风罩上具有冷却风罩出风口19，驱动转子2的端面上开有与冷却风罩出风口19相对的驱动转子冷却风通道18；驱动转子冷却风通道18与导磁钢环冷却通道17相对；从冷却风罩出风口19吹出的冷却风经驱动转子冷却风通道18后吹向导磁钢环冷却通道17以及感应铜环4与永磁磁钢3之间的气隙。
本发明的有益效果：冷却风进入冷却风罩，通过冷却风罩出风口进入驱动转子冷却风通道18，从驱动转子冷却风通道18出来的风分成两路，一路进入通过导磁钢环冷却通道17吹出，对导磁钢环进行冷却。另一路通过永磁磁钢3和感应铜环4之间气隙排出，对感应铜环4和永磁磁钢3降温冷却。冷却风可以是电机的风扇产生的冷却风，也可是其它动力源带动风机产生的冷却风。本发明通过简单的结构，解决了永磁磁钢3失效的难题。
上述的永磁调速机，感应铜环4的壁厚沿轴向方向是逐渐增大的。例如，感应铜环4的外壁与其轴线呈小于30度的夹角。优选，感应铜环4的外壁与其轴线呈10-20度的夹角。通过调节装置调节被驱动转子相对于被驱动主轴的轴向位置时，被驱动转子上的感应铜环就相对于永磁磁钢沿被驱动主轴的轴向移动，这样就改变了永磁磁钢与感应铜环在轴向相叠合的长度，也就改变了磁通量，从而改变传递的功率，实现调速目的。由于感应铜环4的壁厚沿轴向方向是逐渐增大的，在匀速改变驱动转子部分与被驱动转子部分的轴向相对位置时，磁通量的改变不是匀速的，而是具有加速度的，调速十分快速。
上述的永磁调速机，被驱动转子16与被驱动主轴在周向成传力连接、在轴向成滑动连接的连接结构为：被驱动转子16固定在一花键盘15上，花键盘15与被驱动主轴以花键副连接。
上述的永磁调速机，调节装置包括调节轴承6、调节滑套7、定位轴承8、调节滑套7、转动调节拉杆14；花键盘15通过调节轴承6与调节滑套7转动连接，被驱动主轴通过定位轴承8与定位滑套9转动连接；调节滑套7与定位滑套9成螺纹连接；调节滑套7上连接有转动调节拉杆14。该调节装置的具体工作过程：当转动调节拉杆14转动时，由于调节滑套7与固定的定位滑套9成螺纹连接，调节滑套7即转动并轴向移动，这样调节滑套7就通过调节轴承6带动花键盘15和被驱动转子一起轴向移动，因此，感应铜环4就相对于永磁磁钢轴向移动，进而改变磁通量。
附图说明
图1是永磁调速机在被驱动转子推进状态时的结构示意图；
图2是永磁调速机在被驱动转子拉出状态时的结构示意图；
图3是感应铜环4外壁与轴线成夹角a的示意图；
图4是永磁调速机的冷却风流动示意图；
图5是驱动转子冷却风通道18的示意图(图1中的驱动转子右视图)；
图6是被驱动转子16上的导磁钢环冷却通道17的示意图(图1中的被驱动转子右视图)；
具体实施方式
以下结合附图的实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示永磁调速机，电机联轴器1与电机联轴器胀套21相连，负载联轴器11与胀套负载联轴器12相连。电机联轴器1上安装驱动转子2，驱动转子2内圆周安装永磁磁钢3。负载联轴器11与花键主轴(被驱动主轴)10连接。
被驱动转子16连接至花键盘15，花键盘15与花键主轴10以花键副相连。被驱动转子圆周上安装有导磁钢环5，导磁钢环5外圆周安装有感应铜环4。感应铜环4外壁与轴线成夹角a，a＝0～30°，内壁与轴线平行。
花键盘15通过调节轴承6与调节滑套7转动连接，被驱动主轴10通过定位轴承8与定位滑套9转动连接；调节滑套7与定位滑套9成螺纹连接；调节滑套7上连接有转动调节拉杆14。定位滑套9通过定位拉杆13固定。当转动调节拉杆14转动时，由于调节滑套7与固定的定位滑套9成螺纹连接，调节滑套7即相对于定位滑套9转动并轴向移动，这样调节滑套7就通过调节轴承6带动花键盘15和被驱动转子16一起轴向移动，因此，感应铜环4就相对于永磁磁钢轴向移动，进而改变磁通量。也就是说，通过转动调节拉杆14，使得调节滑套7在定位滑套9上进行轴向运动，进而改变永磁磁钢3与感应铜环4的相对位置，实现磁通量大小的调节。磁通量大小将决定传递扭矩的大小，从而实现负载转速的调节。当调节滑套7向电机联轴器1方向移动的时候，磁通量增加，输出转速变大，如图1所示。当调节滑套7向负载联轴器11方向移动的时候，磁通量减小，输出转速变小，如图2所示。
参见图4、5、6，导磁钢环5上开有导磁钢环冷却通道17。驱动转子2旁安装冷却风罩20，冷却风罩上开有冷却风罩出风口19。驱动转子2的端面上开有驱动转子冷却风通道18。如图4所示，冷却风进入冷却风罩20，通过冷却风罩出风口19进入驱动转子冷却风通道18，再分别通过导磁钢环冷却通道17、永磁磁钢3和感应铜环4之间气隙排出。该冷却风可降低永磁磁钢3、感应铜环4和导磁钢环5的温度。
电机联轴器1与负载联轴器11均可既做为输入端，也均可做为输出端。
Claims (6)
1.带有冷却风罩的永磁调速机，包括主要由驱动转子（2）、永磁磁钢（3）组成的驱动转子部分，主要由被驱动转子（16）、感应铜环（4）、导磁钢环（5）、被驱动主轴（10）组成的被驱动转子部分，永磁磁钢（3）固定在驱动转子（2）周边，和驱动转子同轴线的被驱动转子（16）与被驱动主轴（10）在周向成传力连接、在轴向成滑动连接；被驱动转子的外周有与永磁磁钢（3）在径向相对的导磁钢环（5），导磁钢环（5）外圆周安装有感应铜环（4）；它还包括用于调节被驱动转子相对于被驱动主轴的轴向位置的调节装置；其特征在于：导磁钢环（5）上开有导磁钢环冷却通道（17），它还包括设置在驱动转子（2）旁的用于通过冷却风的冷却风罩（20），冷却风罩上具有冷却风罩出风口（19），驱动转子（2）的端面上开有与冷却风罩出风口（19）相对的驱动转子冷却风通道（18）；驱动转子冷却风通道（18）与导磁钢环冷却通道（17）相对；从冷却风罩出风口（19）吹出的冷却风经驱动转子冷却风通道（18）后吹向导磁钢环冷却通道（17）以及感应铜环（4）与永磁磁钢（3）之间的气隙。
2.根据权利要求1所述的带有冷却风罩的永磁调速机，其特征在于：感应铜环（4）的壁厚沿轴向方向是逐渐增大的。
3.根据权利要求2所述的带有冷却风罩的永磁调速机，其特征在于：感应铜环（4）的外壁与其轴线呈小于30度的夹角。
4.根据权利要求3所述的带有冷却风罩的永磁调速机，其特征在于：感应铜环（4）的外壁与其轴线呈10-20度的夹角。
5.根据权利要求1-4任一所述的带有冷却风罩的永磁调速机，其特征在于：被驱动转子（16）与被驱动主轴在周向成传力连接、在轴向成滑动连接的连接结构为：被驱动转子（16）固定在一花键盘（15）上，花键盘（15）与被驱动主轴以花键副连接。
6.根据权利要求5所述的带有冷却风罩的永磁调速机，其特征在于：调节装置包括调节轴承（6）、调节滑套（7）、定位轴承（8）、定位滑套（9）、转动调节拉杆（14）；花键盘（15）通过调节轴承（6）与调节滑套（7）转动连接，被驱动主轴通过定位轴承（8）与定位滑套（9）转动连接；调节滑套（7）与定位滑套（9）成螺纹连接；调节滑套（7）上连接有转动调节拉杆（14）。
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