CN101552510B - 电磁感应节能调速机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁感应节能调速机，其结构简单、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。它包括主要由驱动转子圆盘、导磁钢环(3)和感应铜环(4)组成的驱动转子部分，主要由被驱动转子圆盘(7)、永磁铁(16)、被驱动主轴(11)组成的被驱动转子部分，其特征在于：导磁钢环(3)和感应铜环(4)成圆桶形固定在驱动转子圆盘(2)周边，和驱动转子圆盘同轴线的被驱动转子圆盘(7)与被驱动主轴(11)在周向成传力连接、在轴向成滑动连接；被驱动转子圆盘的外周分布有与感应铜环(4)在径向相对的永磁铁(16)，它还包括用于调节被驱动转子圆盘相对于被驱动主轴的轴向位置的调节装置。

Description

电磁感应节能调速机

技术领域

本发明涉及电磁感应调速机。

技术背景

在电磁感应调速中，迄今为止，普遍采用的方式有两种：(1)滑差电机，滑差电机由两件东西构成，一个普通交流电机，一个转差离合器，通过调整离合器励磁线圈的电压，来调节输出速度，这种电机有个限制就是最高转速就是交流电机的转速，由于调速性能差、效率低，现在用得比较少了；(2)变频器：通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。感应式交流电机的旋转速度近似地取决于交流电机的极数和频率。由于极数值是2的倍数，所以不能用极数来连续调节交流电机的速度。另外，以控制频率为目的的变频器，是作为电机调速设备的较多选用设备。但因变频器成本高、使用寿命短而受到一定限制。应用电磁感应原理，采用永磁材料，通过改变磁通量实现调速，前人尚未尝试。

发明内容

本发明的目的是提供一种电磁感应节能调速机，其结构简单、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。

该电磁感应节能调速机，包括主要由驱动转子圆盘、导磁钢环3和感应铜环4组成的驱动转子部分，主要由被驱动转子圆盘7、永磁铁16、被驱动主轴11组成的被驱动转子部分；导磁钢环3和感应铜环4成圆桶形固定在驱动转子圆盘2周边，和驱动转子圆盘同轴线的被驱动转子圆盘7与被驱动主轴11在周向成传力连接、在轴向成滑动连接；被驱动转子圆盘的外周分布有与感应铜环4在径向相对的永磁铁16，它还包括用于调节被驱动转子圆盘相对于被驱动主轴的轴向位置的调节装置。

使用时，(与电机输出轴或其他驱动主轴连接的)驱动转子圆盘旋转时，由于电磁感应作用，在被驱动转子圆盘上产生扭矩，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圆盘相对于被驱动主轴的轴向位置时，被驱动转子圆盘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。因此本发明是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。

上述的节能调速机，被驱动转子圆盘7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可以有多种多样，如可以为：被驱动转子圆盘7固定在一花键盘18上，花键盘18与被驱动主轴以花键副连接。

上述的节能调速机，花键盘18通过第一轴向定位轴承19与被驱动滑套15转动连接，被驱动主轴通过第二轴向定位轴承10与驱动滑套12转动连接；被驱动滑套15与驱动滑套12成螺纹连接；它还包括用于限制被驱动环套转动但不限制其轴向滑动的限转机构；第一轴向定位轴承19、被驱动滑套15、驱动滑套12、第二轴向定位轴承10、限转机构即组成了所述调节装置。该调节装置的具体工作过程：当转动驱动滑套时，由于被驱动滑套15与驱动滑套12成螺纹连接，且被驱动滑套15不能转动，所以被驱动滑套15只能轴向移动，这样被驱动滑套15就通过第一轴向定位轴承19带动花键盘18和被驱动转子圆盘7一起轴向移动，因此，永磁铁16就相对于感应铜环4轴向移动，进而改变磁通量。

上述限转机构属于现有技术，结构多种，如其包括一位置固定的定位拉杆、固定在定位连杆上的定位滑套13及平键；定位滑套13通过平键与被驱动滑套15连接。该平键使得被驱动滑套只能顺着平键的轴向(平行于被驱动主轴的轴向)移动，而不能转动。

为了转动驱动滑套的方便，它还包括用于带动驱动滑套转动的包括相啮合的大圆锥齿轮9、小圆锥齿轮8在内的传动机构，大圆锥齿轮9与驱动滑套固定连接。通过转动小圆锥齿轮8，大圆锥齿轮9即转动，驱动滑套就随大圆锥齿轮9一起转动。

对于上述的任一节能调速机，永磁铁16的外周面之间具有深度为2～30mm、轴线与被驱动主轴轴线成夹角β＝0°～45°的冷却槽。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。

对于上述的任一节能调速机，所述的驱动转子圆盘2上开有驱动转子导流气孔20，感应铜环4与永磁铁16之间的间隙和驱动转子导流气孔20相对。在驱动转子导流气孔20附近的驱动转子圆盘2端面上设置有风叶17；驱动转子圆盘2转动时，风叶17产生的风经驱动转子导流气孔20吹向感应铜环4与永磁铁16之间的间隙。通过风叶17和驱动转子导流气孔20，产生并使得(冷却)风对感应铜环4与永磁铁16进行散热。最好风叶17与驱动转子圆盘2端面之间有夹角α＝15°～60°，以产生更大的风量。

对于上述的任一节能调速机，在被驱动转子圆盘7上开有被驱动转子圆盘导流气孔21。

与现有技术相比，本发明的节能调速机是通过改变感应铜环和永磁铁之间的有效相对面积，从而改变了磁通量的大小来达到实现调速的目的，该节能调速机结构简单、可靠性高、紧凑，所以特别适用于设备改造中无法重做基础、新建设备场地狭小的使用场合。

附图说明

图1是电磁感应节能调速机结构示意图；

图2是驱动转子圆盘结构示意图；

图3是被驱动转子圆盘结构示意图；

图4是风叶与驱动转子导流气孔截面图(图1中的A-A剖视放大图)；

图5是风叶示意图；

图6是冷却槽与永磁铁截面图(图1中的B-B剖视放大图)；

图7是图6的C向视图。

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1-7所示电磁感应节能调速机，其包括有驱动转子部分1和被驱动转子部分6。驱动转子部分1主要部件有：驱动转子圆盘2、导磁钢环3、感应铜环4、风叶17。被驱动转子部分6主要部件有：被驱动转子圆盘7、永磁铁16、花键盘18、花键盘主轴(被驱动主轴)11。调节被驱动转子圆盘相对于被驱动主轴的轴向位置的调节装置包括驱动滑套轴承(第二轴向定位轴承)10、驱动滑套12、被驱动滑套15、被驱动滑套轴承(第一轴向定位轴承)19、用于限制被驱动滑套转动但不限制其轴向滑动的限转机构、以及用于带动驱动滑套转动的传动机构。限转机构包括定位滑套13、定位拉杆14、平键。传动机构包括相啮合的大圆锥齿轮9、小圆锥齿轮8。

导磁钢环3和感应铜环4做成圆桶形固定在驱动转子圆盘2上，驱动转子圆盘2端面上安装风叶17。被驱动转子圆盘7外圆周分布有永磁铁16，被驱动转子圆盘7固定在花键盘18上，花键盘18与花键盘主轴11以花键副连接。花键盘18通过被驱动滑套轴承19与被驱动滑套15连接，被驱动滑套15通过螺纹与驱动滑套12连接。固定在花键盘主轴11上的驱动滑套轴承10连接驱动滑套12。固定连接在一位置固定的定位拉杆14上的定位滑套13通过平键与被驱动滑套15连接。大圆锥齿轮9固定在驱动滑套上，小圆锥齿轮8与大圆锥齿轮9啮合。

驱动转子圆盘2上开有驱动转子导流气孔20，感应铜环4与永磁铁16之间的间隙和驱动转子导流气孔20相对；在驱动转子导流气孔20附近的驱动转子圆盘2端面上设置有风叶17；风叶17与驱动转子圆盘2端面之间有夹角α＝15°～60°。永磁铁16的外周面之间具有深度为2～30mm、轴线与被驱动主轴轴线成夹角β＝0°～45°的冷却槽5。驱动转子圆盘2转动时，风叶17和驱动转子导流气孔20用于形成向永磁铁16方向流动的冷却风，该冷却风通过感应铜环4与永磁铁16之间的间隙和永磁铁16相互之间的冷却槽5，冷却感应铜环4、永磁铁16。

被驱动转子圆盘7上开有被驱动转子圆盘导流气孔21用于形成向负载方向流动的冷却风，该冷却风进一步冷却永磁铁16。

当驱动转子部分1旋转时，由于电磁感应作用，在被驱动转子部分6上产生扭矩，使被驱动转子部分旋转，进而驱动负载旋转，这样就实现了从电机到负载的扭矩传递。

当小圆锥齿轮8转动时，与其啮合的大圆锥齿轮9转动，驱动滑套12即旋转，通过螺纹作用，使被驱动滑套15沿着节能调速机花键盘主轴11的轴向滑动，被驱动滑套15带动被驱动转子圆盘7也沿着节能调速机花键盘主轴11的轴向滑动，这样就可改变永磁铁16与感应铜环4之间的有效相对面积，也就改变了磁通量，使电磁感应作用加强或减弱，产生的扭矩变大或变小，根据滑差原理，负载转速随着电磁感应作用加强或减弱变快或变慢，就实现了调速功能。

上述的驱动转子圆盘和被驱动转子圆盘上均采用了导流气孔技术，被驱动转子圆盘外圆周分布的永磁铁之间表面有冷却槽，深度为2～30mm，其轴线与被驱动主轴轴线成夹角β＝0°～45°，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。

Claims (6)

1.电磁感应节能调速机，包括主要由驱动转子圆盘、导磁钢环(3)和感应铜环(4)组成的驱动转子部分，主要由被驱动转子圆盘(7)、永磁铁(16)、被驱动主轴(11)组成的被驱动转子部分，导磁钢环(3)和感应铜环(4)成圆桶形固定在驱动转子圆盘(2)周边，和驱动转子圆盘同轴线的被驱动转子圆盘(7)与被驱动主轴(11)在周向成传力连接、在轴向成滑动连接；被驱动转子圆盘的外周分布有与感应铜环(4)在径向相对的永磁铁(16)，它还包括用于调节被驱动转子圆盘相对于被驱动主轴的轴向位置的调节装置；其特征在于：永磁铁(16)的外周面之间具有深度为2～30mm、轴线与被驱动主轴轴线成夹角β＝0°～45°的冷却槽；

被驱动转子圆盘(7)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：被驱动转子圆盘(7)固定在一花键盘(18)上，花键盘(18)与被驱动主轴以花键副连接；

花键盘(18)通过第一轴向定位轴承(19)与被驱动滑套(15)转动连接，被驱动主轴通过第二轴向定位轴承(10)与驱动滑套(12)转动连接；被驱动滑套(15)与驱动滑套(12)成螺纹连接；它还包括用于限制被驱动滑套转动但不限制其轴向滑动的限转机构；第一轴向定位轴承(19)、被驱动滑套(15)、驱动滑套(12)、第二轴向定位轴承(10)、限转机构即组成了所述调节装置。

2.根据权利要求1所述的节能调速机，其特征在于：限转机构包括一位置固定的定位拉杆、固定在定位连杆上的定位滑套(13)及平键；定位滑套(13)通过平键与被驱动滑套(15)连接。

3.根据权利要求1所述的节能调速机，其特征在于：它还包括用于带动驱动滑套转动的包括相啮合的大圆锥齿轮(9)、小圆锥齿轮(8)在内的传动机构，大圆锥齿轮(9)与驱动滑套固定连接。

4.根据权利要求1-3所述的任一节能调速机，其特征在于：所述的驱动转子圆盘(2)上开有驱动转子导流气孔(20)，感应铜环(4)与永磁铁(16)之间的间隙和驱动转子导流气孔(20)相对；在驱动转子导流气孔(20)附近的驱动转子圆盘(2)端面上设置有风叶(17)；驱动转子圆盘(2)转动时，风叶(17)产生的风经驱动转子导流气孔(20)吹向感应铜环(4)与永磁铁(16)之间的间隙。

5.根据权利要求4所述的节能调速机，其特征在于：风叶(17)与驱动转子圆盘(2)端面之间有夹角α＝15°～60°。

6.根据权利要求1所述的节能调速机，其特征在于：在被驱动转子圆盘(7)上开有被驱动转子圆盘导流气孔(21)。

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