CN102223130A - 一种电磁调速驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种电磁调速驱动系统，属于调速驱动系统技术领域。包括同心设置的输入轴和输出轴、套装在输入轴上的两个电滑环、安装在电滑环上的两个电刷、安装于输入轴端的电磁转子、安装于输出轴端导体转子、电流控制器、电源，所述电磁转子沿圆周安装绕有线圈的铁芯，线圈与两个电滑环分别连接，两电刷通过电流控制器与电源相连，所述导体转子上设有导电环，其导电环端面和电磁转子的铁芯端面对应设置，之间形成空气间隙。本发明由于输入轴和输出轴相对位置关系固定不变，在导体转子和电磁转子相对面间隔有固定的空气间隙，通过控制线圈电流产生磁场把二者耦合在一起。通过电流控制器可以改变电磁铁产生的磁场大小，从而改变转矩和转速，达到调速的目的。

Description

一种电磁调速驱动系统

技术领域

本发明属于调速驱动系统技术领域，特别是涉及一种电磁调速驱动系统。

背景技术

随着现代科技的发展，对于生产环境如噪音，粉尘，封闭，清洁等的要求越来越高，传统的刚性联轴器由于直接刚性连接产生噪音和摩擦且又需要润滑，已不能满足未来科技发展的需要，取而代之的是磁性耦合结构，由此磁耦合器应运而生。现有的磁耦合器调速系统大多用永磁体产生磁场，磁场穿过气隙把主从、动轴耦合在一起，通过调节气隙来调节耦合磁场大小实现调速。这种永磁调速系统利用永磁体实现调速不可避免永磁体的退磁现象；为了实现调速还必须装备一套调节气隙的装置，设计较复杂。在自动调速的场合，还需要增加伺服系统，使设计成本大大增加。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种电磁调速驱动系统。本发明采用电磁铁代替永磁体，避免了退磁现象，在固定气隙的情况下亦可以实现调速。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明包括同心设置的输入轴和输出轴、套装在输入轴上的两个电滑环、安装在电滑环上的两个电刷、安装于输入轴端的电磁转子、安装于输出轴端导体转子、电流控制器、电源，所述电磁转子沿圆周安装绕有线圈的铁芯，线圈与两个电滑环分别连接，两电刷通过电流控制器与电源相连，所述导体转子上设有导电环，其导电环端面和电磁转子的铁芯端面对应设置，之间形成空气间隙。

在所述电磁转子上，相邻两铁芯上缠绕的线圈方向相反，使得在电磁转子同一圆周面上相邻铁芯的磁极极性相反，即N、S极交替设置。所述电磁转子上的铁芯沿电磁转子圆周呈伞形设置。所述铁芯截面为T型结构，其T型长边端与导体转子的导电环对应设置，线圈缠绕在其T型结构的短边上，在线圈端部的短边上设有铁衬。所述的导体转子与导电环间设有铁背衬。所述的输入轴为中空结构，在相对于电刷位置开有用于铺设连接两电滑环和铁芯线圈的导线径向孔。

本发明具有如下优点：

本发明的输入轴、输出轴同心设置，减小轴间误差，在输入轴上套装有两个导电滑环，通过导电滑环把连接有电源的电刷和连接有线圈的导线连接在一起，使电流形成回路；通过电流控制器可以控制流经线圈的电流大小，从而可以在固定气隙的情况下控制耦合磁场大小，进而改变输出转矩和转速，没有相应机械装置参与转速调节，在设计闭环自动控制系统时可以避免伺服电机系统，使系统结构更简单。

本发明在电磁转子上相邻两铁芯上缠绕的线圈方向相反，使得电磁转子同一圆周面上电磁铁的N、S极均交替设置，在导体转子铜导电环的内部以及电磁转子的线圈端部均设有铁衬或铁背衬，有利于减少回路磁阻，形成闭合磁路，提高系统效率。

本发明由于输入轴和输出轴的相对位置关系固定不变，在导体转子和电磁转子相对面间隔有固定的空气间隙，通过控制线圈电流产生磁场把二者耦合在一起。电磁转子与输入轴固定连接，导体转子与输出轴相连，通过电流控制器可以改变电磁铁产生的磁场大小，从而改变转矩和转速，达到调速的目的。另外电磁转子和导体转子形成的耦合器过载时，能够实现自动卸载，起到保护作用，并且在同一电机带动多负载的场合，可以通过控制电流控制器的电源实现负载的加载和切除。

将本发明应用在自动调速系统中只需要增加一个比较反馈环节就可以实现自动控制，结构简单。

附图说明

图1是本发明的水平剖视示意图。

图2是图1中A-A剖面的放大示意图。

图3是图1中电磁转子的右视放大示意图。

图4是图1中导体转子的左视放大示意图。

图中：1.输入轴，2.电刷，3.电滑环，4’、4”.导线，5.铁衬，6.线圈，7.铁芯，8.电磁转子，9.导体转子，10.导电环，11.输出轴，12.螺帽，13.电流控制器，14.电源，15.螺母，16.空气间隙，17.铁背衬，18.径向孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：如图1所示，本发明包括同心设置的输入轴1和输出轴11、套装于输入轴1上的电滑环3、紧贴电滑环3的两个电刷2、安装于输入轴1端的电磁转子8、安装于输出轴11端的导体转子9、电流控制器13、电源14，所述电磁转子8沿圆周安装绕有线圈6的铁芯7，线圈6与两电滑环3分别通过导线4’、4”连接，两电滑环3上的两电刷2通过电流控制器13与电源14的正、负极相连，所述导体转子9上设有导电环10，其导电环10端面和电磁转子8的铁芯7端面对应设置，之间形成固定的空气间隙16。

如图1、图3所示，在所述电磁转子8上，铁芯7沿电磁转子8圆周呈伞形设置，相邻两铁芯7上缠绕的线圈6方向相反，使得在电磁转子8同一圆周面上相邻铁芯7的磁极极性相反，即N、S极交替设置。铁芯7截面为T型结构，其T型长边端与导体转子9的导电环10对应设置，线圈6缠绕在其T型结构的短边上，在线圈6端部的短边上设有铁衬5，通过螺母15固定，有利于磁路的形成、减少磁路的磁阻、提高系统的工作效率。连接电源14的通电线圈6使铁芯7磁化从而在其两端产生N、S极，不同的绕线方向磁通方向相反，因而产生的N、S极性也相反，为了减少磁路磁阻，提高系统效率，相邻的铁芯线圈6绕线方向相反，产生的磁极也相反，最终达到N、S极交替设置。

如图1、图2所示，所述输入轴1为中空结构，在相对于电刷2位置开有用于铺设连接两电滑环3和铁芯线圈6的导线径向孔18。

如图1、图4所示，所述导体转子9上设置的导电环10与导体转子9间设有铁背衬17，有利于磁路的形成、减少磁路的磁阻、提高系统的工作效率。导电环10为铜导电环，导电效果更好。

如图1、图3、图4所示，电磁转子8、导体转子9分别通过螺帽13固定在输入轴1和输出轴11的端部，使电磁转子8和输入轴1、导体转子9和输出轴11分别同步旋转。螺帽13防止电磁转子8和导体转子9沿轴向滑脱。

本发明的工作过程：电源14接通后，带铁芯7的通电线圈6产生磁场，铁芯7两端分化为N、S极。当输入轴1带动电磁转子8旋转时，在空气间隙16中就会产生相应变化的旋转磁场，变化的磁场在对面的导体转子9的铜导电环10中产生电流，电流在磁场中产生力矩，最终带动导体转子9与电磁转子8同方向旋转。由于空气间隙16不变，流经电磁转子线圈6的电流大小最终决定电磁转子8施加在导体转子9上的力矩大小，因此当需要调速时，只需通过电流控制器13改变电流即可达到调速的目的。当切除电源14后，输入轴有转速，但是其并不对输出轴产生力矩，相当于自动卸载，因此当输入电机带动多个负载时，通过此电磁调速系统不仅可以单独控制每一个载荷转速而且可以实现加载和卸载。另外，将本发明应用在自动调速系统中时，需要增加一个分别与输出轴和电流控制器13相连接的比较反馈环节，把输出转速与给定转速相比较后把结果输入到电流控制器13，由电流控制器13来改变电流的大小，从而容易实现系统的闭环控制，达到自控调速的目的。

Claims (6)

1.一种电磁调速驱动系统，其特征在于：包括同心设置的输入轴和输出轴、套装在输入轴上的两个电滑环、安装在电滑环上的两个电刷、安装于输入轴端的电磁转子、安装于输出轴端导体转子、电流控制器、电源，所述电磁转子沿圆周安装绕有线圈的铁芯，线圈与两个电滑环分别连接，两电刷通过电流控制器与电源相连，所述导体转子上设有导电环，其导电环端面和电磁转子的铁芯端面对应设置，之间形成空气间隙。

2.根据权利要求1所述的电磁调速驱动系统，其特征在于：在所述电磁转子上，相邻两铁芯上缠绕的线圈方向相反，使得在电磁转子同一圆周面上相邻铁芯的磁极极性相反，即N、S极交替设置。

3.根据权利要求2所述的电磁调速驱动系统，其特征在于：所述电磁转子上的铁芯沿电磁转子圆周呈伞形设置。

4.根据权利要求2所述的电磁调速驱动系统，其特征在于：所述铁芯截面为T型结构，其T型长边端与导体转子的导电环对应设置，线圈缠绕在其T型结构的短边上，在线圈端部的短边上设有铁衬。

5.根据权利要求1所述的电磁调速驱动系统，其特征在于：所述的导体转子与导电环间设有铁背衬。

6.根据权利要求1所述的电磁调速驱动系统，其特征在于：所述的输入轴为中空结构，在相对于电刷位置开有用于铺设连接两电滑环和铁芯线圈的导线径向孔。

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