CN103023273B - 一种永磁涡流柔性传动调速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种永磁涡流柔性传动调速装置，包括同心设置的输入轴及输出轴、与输入轴相连的导体转子、与输出轴相连的永磁转子、受外界装置调节的可控环，所述的永磁转子主要由铁芯、导槽嵌入的呈发射状均布的八个永磁滑块组成，永磁滑块通过伞状支架与可控环相连，可控环通过锯齿沿输出轴的轴向移动，对应永磁转子上的永磁滑块沿永磁转子的径向方向移动；所述的导体转子由两对导电铜环组成；所述的外界装置由伺服电机提供动力，带动可控环沿输出轴的轴向移动。本发明的优点是：结构简单、操作方便、适用于不同要求的场合， 实现兼有永磁耦合联轴器、软起动器以及永磁调速器三者的功能。

Description

一种永磁涡流柔性传动调速装置

技术领域

本发明涉及软起动与调速传动技术领域，尤其涉及一种永磁涡流柔性传动调速装置。

背景技术

目前，工业中广泛应用的联轴机构多为刚性连接，如果两轴没有严格对中，则会产生振动和噪音，缩短设备寿命。永磁耦合器由气隙实现了输入轴与输出轴的柔性连接，由于没有机械连接，所以摩擦损耗很小。电机的起动过程会有很高的起动电流产生，尤其是负载较大的场合，为了避免起动过程中电流过大造成危险，和减少对传动机构产生的冲击，引入软起动技术，可以实现系统的平滑起动。此种软起动器利用调节永磁结构气隙的方式逐步减小永磁传动结构的转差率，可以将负载的转矩慢慢加到动力输入轴，使起动电机的起动电流不至于过高，电磁柔性连接又可大大减少对传动机构的冲击。目前的电磁软起动器起动时间不可控，对要求比较高，或者工艺要求经常改变的场合，这种不可控就成为一种障碍。同时，这种永磁传动结构调节气隙改变转差率的方式还可以实现系统的调速，这种调速方式快速直接、操作简单，不涉及复杂的控制算法，实现也很方便。永磁耦合器、软起动器以及永磁调速器原理与结构相似，但是功能单一，这就需要一种兼有以上三者功能，并且可以实现对软起动的起动时间可控的系统。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种永磁涡流柔性传动调速装置，兼有耦合联轴器，调速器以及软起动器的功能，对软起动过程的进行精确控制，以满足对软起动的起动时间有不同要求的场合。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种永磁涡流柔性传动调速装置，包括同心设置的输入轴及输出轴、与输入轴相连的导体转子、与输出轴相连的永磁转子、受外界装置调节的可控环，所述的永磁转子主要由铁芯、导槽嵌入的呈发射状均布的八个永磁滑块组成，永磁滑块通过伞状支架与可控环相连，可控环通过锯齿沿输出轴的轴向移动，对应永磁转子上的永磁滑块沿永磁转子的径向方向移动；所述的导体转子由一对同轴的导电铜环组成。

所述的永磁滑块中固定有一个永磁体，相邻的两个永磁滑块中的永磁体磁极相反。

所述的锯齿两端设有限位楔。

所述的外界装置由伺服电机提供动力带动可控环沿输出轴的轴向移动。

所述的永磁转子的铁芯呈圆形结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

结构简单、操作方便、适用于不同要求的场合， 实现兼有永磁耦合联轴器、软起动器以及永磁调速器三者的功能。因为这种永磁涡流柔性传动调速装置的气隙可以调节，所以可以对软起动过程的进行精确控制，

附图说明

图1是本发明的剖视图。

图2是本发明的导体转子剖视图。

图3是本发明的永磁转子剖视图。

图4是本发明的永磁转子侧视图。

图中：1-导体转子  2-永磁转子  3-永磁滑块  4-输入轴5-输出轴  6-可控环  7-伞状支架  8-导电铜环  9-限位楔10-导槽  11-外界装置12-锯齿。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1-图4，一种永磁涡流柔性传动调速装置，包括同心设置的输入轴4及输出轴5、与输入轴4相连的导体转子1、与输出轴5相连的永磁转子3、受外界装置11调节的可控环6，所述的永磁转子2主要由铁芯、导槽10嵌入的呈发射状均布的八个永磁滑块3组成，永磁滑块3通过伞状支架7与可控环6相连，可控环6通过锯齿12沿输出轴5的轴向移动，对应永磁转子2上的永磁滑块3沿永磁转子2的径向方向移动；所述的导体转子1由一对同轴的导电铜环8组成。

所述的永磁滑块3永磁滑块中固定有一个永磁体，相邻的两个永磁滑块中的永磁体磁极相反。

所述的锯齿12两端设有限位楔9。

所述的外界装置11一端固定，另一端由伺服电机带动旋转，进而带动可控环6沿输出轴5的轴向移动。

所述的永磁转子2的铁芯呈圆形结构。

实施例：

导体转子1有两个导电铜环8，当输入轴4与输出轴5有相对运动时，如果永磁转子2与导体转子1的导电铜环8形成有效气隙，则会在导电铜环8感生出旋转涡流，涡流形成的磁极与永磁体间的耦合力，使输入轴4的力矩传递到输出轴5上，力的传递是实现联轴器、软起动及调速等的前提。

在永磁转子2的圆面内，发射状分布的导槽10嵌有八个磁极交替均匀分布的永磁滑块3，永磁滑块3在导槽10内可以沿圆面径向方向运动。伞状支架7与八个永磁滑块3相连，在输出轴5上通过锯齿12啮合有可控环6，可控环6是伞状支架7八个分支的收集端。由于伞状支架7几何数据已知，则可控环6的运动距离与八个永磁滑块3的运动距离之间存在着固定的数量关系。外接装置11作用于可控环6，达到调节可控环6在输出轴5轴向运动，间接驱使八个永磁滑块3在永磁转子2径向运动的目的。

输出轴5上的锯齿12与可控环6啮合，使可控环6与输出轴5有时刻相同的转速，而且可控环6可以沿轴向滑动。在锯齿12的两端有限位楔9，这样可控环6不会因运动超限而使伞状支架7或永磁滑块3造成损伤。可控环6在最靠近永磁转子2的位置时，永磁滑块3在永磁转子2圆面的最远端；可控环6在最远离永磁转子2位置时，永磁滑块3在永磁转子2圆面的最近端。

永磁滑块3在圆内的活动范围决定了气隙的变化范围，永磁滑块3的运动改变气隙的结果是可以使转差率从最大到最小的变化。这样，利用外接装置11调节可控环6的位置就可以间接使永磁滑块3进行径向运动，进而改变转差率，实现永磁耦合，软起动及调速等功能。

本发明的工作过程是：初始状态下，可控环6在距离永磁转子2的最远端，永磁滑块3在永磁转子2圆面内的最近端。此时，气隙最大，转差率为1。当输入轴4带动导体转子1旋转时，外界装置11调节可控环6向永磁转子2方向运动，永磁滑块3向永磁转子2圆面的径向远端运动，永磁滑块3与导体转子1上的导电铜环8相对面积变大，电磁气隙变小，由电磁感应产生电磁力增大。可控环6继续运动，电磁力大到可以驱动永磁转子2时，永磁转子2带动输出轴5跟着旋转。可控环6继续运动，气隙变小，转差率随之变小，输出轴5速度上升。直到可控环6运动到极限位置，此时永磁滑块3位于永磁转子2圆面内的最远端，转子之间的气隙最小，转差率最小，而输出轴5达到速度最大值。起动过程完成。如果可控环6变化位置，永磁滑块3的位置随之改变，则气隙和转差率改变，实现了对速度的调节，这种调速方式，方便快捷。由于本发明的电磁连接结构，也决定了具有永磁耦合器的柔性连接等优势。

本发明结构简单、操作方便、适用于不同要求的场合， 实现兼有永磁耦合联轴器、软起动器以及永磁调速器三者的功能：

1在可控环固定在某一要求位置时，此时的气隙和转差率固定，完全可以实现柔性连接的联轴器的作用。

2在运转过程中，根据需要，改变可控环的位置，则永磁滑块的位置进行相应的改变，改变气隙，进而改变转差率，实现对输出轴的速度控制，这就是永磁调速器的功能。

3如果设定初始状态为气隙最大，此时转差率为最大值，系统起动，输入轴转速快速上升，调节可控环，使永磁滑块从永磁转子沿径向向圆外移动，气隙随之变小，转差率随之降低，电磁力随之增大，输出轴的负载转矩逐步加到输入轴上，直到永磁转子到远离圆心的最大位置，此时气隙最小，电磁力达到最大，负载转矩完全加到输入轴上，最后，系统实现了平滑起动。改变可控环移动速度，可以改变气隙从最大到最小的过渡时间，进而改变负载转矩从0到完全加到输入轴上的时间，这就是可控转差率的软起动器，并且对软起动过程的气隙可以进行精确控制，以满足对软起动的起动时间有不同要求的场合。

Claims (1)

1.一种永磁涡流柔性传动调速装置，其特征在于，包括同心设置的输入轴及输出轴、与输入轴相连的导体转子、与输出轴相连的永磁转子、受外界装置调节的可控环，所述的永磁转子主要由铁芯、导槽嵌入的呈发射状均布的八个永磁滑块组成，永磁滑块通过伞状支架与可控环相连，可控环通过锯齿沿输出轴的轴向移动，对应永磁转子上的永磁滑块沿永磁转子的径向方向移动；所述的导体转子由一对同轴的导电铜环组成；

所述的永磁滑块中固定有一个永磁体，相邻的两个永磁滑块中的永磁体磁极相反；所述的锯齿两端设有限位楔；外界装置由伺服电机提供动力带动可控环沿输出轴的轴向移动；所述的永磁转子的铁芯呈圆形结构。