CN103904863A - 一种固定磁隙的永磁调速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固定磁隙的永磁调速器，包括筒形导体转子及其内的永磁转子，所述的永磁转子包括从动轴及围绕从动轴周向排列的至少一个可转动永磁体，可转动永磁体为圆柱形且沿直径方向为N极和S极，可转动永磁体两侧包裹有导磁体，两导磁体之间由非导磁体隔开，可转动永磁体通过一侧的导磁体与从动轴连接，可转动永磁体一端设有磁路调节器。本发明由于采用了固定磁隙结构，大大提高了调速器的啮合面积并降低了装配难度，节约了稀土材料的浪费，大大提高了扭矩传递能力。此外，大大减小了执行调节机构的功率消耗并大大缩小了调速器的整体体积，不但降低了材料消耗和节省了安装空间，更是给现场安装施工带来了方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁调速器，具体涉及一种固定磁隙的永磁调速器。
背景技术
永磁调速器是通过永磁体的磁力耦合调速，实现电动机和负载的软（磁）连接，无任何影响电网的谐波产生，可靠性高，并可在高温、低温、潮湿、肮脏、易燃易爆、电压不稳及雷电等各种恶劣环境下工作，大幅减轻机械振动，广泛应用于电力、钢铁、冶金、石化，造纸、市政、舰船、灌溉及采矿等行业。而目前常用的永磁调速器均是通过调整气隙来实现转速调整的，磁路调节器的功率消耗大，且存在扭矩传递能力差、装配难度高、浪费大量稀土资源等缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种可降低磁路调节器功率消耗、提高扭矩传递能力、降低装配难度、节约稀土资源的一种固定磁隙的永磁调速器。
目前的永磁调速器都是通过改变导体转子与永磁转子之间的气隙从而控制导体转子切割磁力线的多少，来实现转矩调整的，由于这种方式存在很多弊端，本发明基于电磁原理，从保持磁隙不变、改变磁力线的数量入手去设计新的永磁调速器，参考导磁材料和非导磁材料的特性，利用两种材料控制永磁体对外展现的磁性大小，从而达到改变转矩的目的。
为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：一种固定磁隙的永磁调速器，包括筒形导体转子及其内的永磁转子，所述的永磁转子包括从动轴及围绕从动轴周向排列的至少一个可转动永磁体，可转动永磁体为圆柱形且沿直径方向为N极和S极，可转动永磁体两侧包裹有导磁体，两导磁体之间由非导磁体隔开，可转动永磁体通过一侧的导磁体与从动轴连接，可转动永磁体一端设有磁路调节器，所述的磁路调节器用于旋转可转动永磁体，调节其磁极方向进而改变两侧导磁体的磁性强度。其中非导磁体的设置阻碍磁力线在导磁体内部形成短路而导致无论如何旋转可转动永磁体，导磁体对外都不显示磁性。导体转子转动时与永磁转子产生相对运动，永磁场在导体转子上产生涡流，同时涡流又产生感应磁场与永磁场相互作用，最终带动永磁转子沿与导体转子相同的方向转动，从而带动连接在永磁转子上的从动轴转动并输出动力。而输出的动力与永磁转子的磁场强度（磁力线强度）成正比，永磁转子的磁场强度由磁路调节器控制，故可以通过磁路调节器控制可转动永磁体的旋转来改变导磁体对外显示的磁性，从而引起导体转子与从动轴产生转速的差异变化最终实现调速的目的。具体调节过程：通过磁路调节器旋转可转动永磁体，当可转动永磁体的N极和S极连接面与导磁体和非导磁体接触面垂直时（90度夹角），磁力线被非导磁体隔断，穿越到空气中，导磁体被磁化成相对应极性的强磁体；相反，当可转动永磁体的N极和S极连接面与导磁体和非导磁体接触面平行（0度夹角）时，磁力线经导磁体顺利穿越，导磁体对外不显示磁性；根据可转动永磁体的旋转角度不同，受磁路改变的影响，导磁体对外显示的磁性从最弱变化到最强（或从最强变化到最弱）。此种方式相对于改变导体转子与永磁转子的轴向距离来说，降低了磁路调节器的功率消耗，提高了扭矩的传递能力。
可转动永磁体的安装方向可以有多种，只要保证导体转子旋转时能切割磁力线即可，优选的，所述的可转动永磁体与从动轴垂直。可转动永磁体围绕从动轴呈圆周分布。
为提高永磁转子对外展示的磁性以及增大磁性调节范围，每个可转动永磁体在沿从动轴轴向均并排设有一个固定永磁体，固定永磁体为圆柱形且沿直径方向为N极和S极，可转动永磁体周围的导磁体和非导磁体延伸至固定永磁体周围，固定永磁体的N极和S极分别位于两分隔开的导磁体中并且两磁极连接面垂直于导磁体和非导磁体的接触面。具体调节过程：通过磁路调节器旋转可转动永磁体，当固定永磁体和可转动永磁体的同磁极同向时，相对应的导磁体被磁化成相对应极性的强磁体，而且磁性最强，为两个磁体全部磁性的和；当固定永磁体和可转动永磁体的同磁极反向时，磁力线经相对应的导磁体顺利穿越，导磁体对外不显示磁性；当可转动永磁体的磁极旋转至与导磁体和非导磁体接触面平行时，可转动永磁体的磁力线经导磁体穿越，对外不显示磁性，只有固定永磁体的磁性；根据可转动永磁体的旋转角度不同，导磁体对外显示的磁性从最强变化到最弱（或从最弱变化到最强）。
可转动永磁体另一种优选设置方式是：所述的可转动永磁体与从动轴平行。可转动永磁体围绕从动轴呈圆周分布。
同样，为为提高永磁转子对外展示的磁性以及增大磁性调节范围，每个可转动永磁体在沿从动轴径向均并排设有一个固定永磁体，可转动永磁体周围的导磁体和非导磁体延伸至固定永磁体周围，固定永磁体的N极和S极分别位于两分隔开的导磁体中并且两磁极连接面垂直于导磁体和非导磁体的接触面。具体调节过程同上。
所述的磁路调节器包括用于接收控制信号的调节执行器和连接调节执行器和可转动永磁体的机械传动机构。使用过程中，将永磁调速器安装于某控制系统中，压力、流量、液位或其他控制信号被控制系统接收和处理，然后提供到调节执行器，由调节执行器通过机械传动机构来旋转可转动永磁体，改变磁场强度调节负载转速，满足控制要求。机械传动机构用来将调节执行器发出的控制动作传递给可转动永磁体，控制永磁体转动，其实现方式可以有多种，可以是伺服电机、杠杆传动机构、齿轮传动机构、齿轮齿条传动机构、导丝传动机构等，下面选取几种最可行的传动机构进行说明。
所述的机械传动机构为杠杆传动机构，包括套装在从动轴上并与从动轴键联接的传动套以及对应每个可转动永磁体设置的转动杆，传动套一端设有限位槽，转动杆一端与可转动永磁体端部固接，另一端通过限位轴卡在限位槽内连接传动套，传动套另一端通过套在从动轴上的轴承连接调节执行器。
所述的机械传动机构为齿轮传动机构，包括套在从动轴外的齿轮桶及与齿轮桶外周啮合连接的转动齿轮，转动齿轮与可转动永磁体一一对应，转动齿轮的轴与可转动永磁体端部连接，齿轮桶连接调节执行器。
所述的机械传动机构为齿轮齿条传动机构，包括与调节执行器连接的齿条桶、齿条桶内的齿条及与齿条啮合的转动齿轮，转动齿轮的轴与可转动永磁体端部连接。
本发明由于采用了固定磁隙结构，大大提高了调速器的啮合面积并降低了装配难度，节约了稀土材料，大大提高了扭矩传递能力。由于采用了磁路调节结构，大大减小了执行调节机构的功率消耗并最大限度的缩小了调节执行机构的体积，从而大大缩小了调速器的整体体积，不但降低了材料消耗和节省了安装空间，更是给现场安装施工带来了方便。
附图说明
图1为实施例1的主视剖视图；
图2 为实施例1磁极面示意图；
图3为实施例2的主视剖视图；
图4 为实施例2磁极面示意图；
图5为实施例3的主视剖视图；
图6为实施例3磁极面示意图；
图7为实施例4的主视剖视图；
图8 为实施例4磁极面示意图；
图9为齿轮齿条传动结构示意图；
图10为齿轮传动结构示意图；
1、导体转子，2、导磁体，3、固定永磁体，4、可转动永磁体，5、转动杆，6、传动套，7、从动轴，8、调节执行器，9、轴承，10、非导磁体，11、限位槽，12、限位轴，13、齿条桶，14、转动齿轮，15齿条，16、齿轮桶。
具体实施方式
实施例一
一种固定磁隙的永磁调速器，如图1、2所示，包括筒形导体转子1及其内的永磁转子，所述的永磁转子包括从动轴7及围绕从动轴7周向排列的至少一个可转动永磁体4，可转动永磁体4为圆柱形且沿直径方向为N极和S极，所述的可转动永磁体4与从动轴7垂直。可转动永磁体4两侧包裹有导磁体2，两导磁体2之间由非导磁体10隔开，可转动永磁体4通过一侧的导磁体2与从动轴7连接，可转动永磁体4一端设有磁路调节器，所述的磁路调节器用于旋转可转动永磁体4，调节其磁极方向进而改变两侧导磁体2的磁性强度。所述的磁路调节器包括用于接收控制信号的调节执行器8和连接调节执行器8和可转动永磁体4的机械传动机构。所述的机械传动机构为杠杆传动机构，包括套装在从动轴上7并与从动轴7键联接的传动套6以及对应每个可转动永磁体4设置的转动杆5，传动套6一端设有限位槽11，转动杆5一端与可转动永磁体4端部固接，另一端通过限位轴12卡在限位槽11内连接传动套6，传动套6另一端通过套在从动轴7上的轴承9连接调节执行器8。
实施例二
一种固定磁隙的永磁调速器，如图3、4所示，所述的可转动永磁体4与从动轴7平行，其他结构同实施例一。
实施例三
一种固定磁隙的永磁调速器，如图5、6所示，包括筒形导体转子1及其内的永磁转子，所述的永磁转子包括从动轴7及围绕从动轴7周向排列的至少一个可转动永磁体4，可转动永磁体4为圆柱形且沿直径方向为N极和S极，所述的可转动永磁体4与从动轴7垂直。可转动永磁体7两侧包裹有导磁体2，两导磁体2之间由非导磁体10隔开，可转动永磁体4通过一侧的导磁体2与从动轴7连接，可转动永磁体4一端设有磁路调节器，所述的磁路调节器用于旋转可转动永磁体4，调节其磁极方向进而改变两侧导磁体2的磁性强度。每个可转动永磁体4在沿从动轴7轴向均并排设有一个固定永磁体3，可转动永磁体周围的导磁体和非导磁体延伸至固定永磁体周围，固定永磁体的N极和S极分别位于两分隔开的导磁体中并且两磁极连接面垂直于导磁体和非导磁体的接触面。所述的磁路调节器包括用于接收控制信号的调节执行器8和连接调节执行器8和可转动永磁体4的机械传动机构。所述的机械传动机构为杠杆传动机构，包括套装在从动轴7上并与从动轴7键联接的传动套6以及对应每个可转动永磁体4设置的转动杆5，传动套6一端设有限位槽11，转动杆5一端与可转动永磁体4端部固接，另一端通过限位轴12卡在限位槽11内连接传动套6，传动套6另一端通过套在从动轴7上的轴承9连接调节执行器8。
实施例四
一种固定磁隙的永磁调速器，如图7、8所示，所述的可转动永磁体4与从动轴7平行，每个可转动永磁体4在沿从动轴7径向均并排设有一个固定永磁体3，其他结构同实施例三。
实施例五
一种固定磁隙的永磁调速器，如图9所示，所述的机械传动机构为齿轮齿条传动机构，包括与调节执行器8连接的齿条桶13、齿条桶13内的齿条15及与齿条15啮合的转动齿轮14，转动齿轮14的轴与可转动永磁体4端部连接。其他结构同实施例三。
实施例六
一种固定磁隙的永磁调速器，如图10所示，所述的机械传动机构为齿轮传动机构，包括套在从动轴7外的齿轮桶16及与齿轮桶16外周啮合连接的转动齿轮14，转动齿轮14与可转动永磁体4一一对应，转动齿轮14的轴与可转动永磁体4端部连接，齿轮桶16连接调节执行器。其他结构同实施例四。
本发明既可以采用成对的固定永磁体和可转动永磁体的结构，也可以采用仅有可转动永磁体的结构，不限于以上举例。凡是采用相同思路的发明均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种固定磁隙的永磁调速器，包括筒形导体转子（1）及其内的永磁转子，其特征在于：所述的永磁转子包括从动轴（7）及围绕从动轴（7）周向排列的至少一个可转动永磁体（4），可转动永磁体（4）为圆柱形且沿直径方向为N极和S极，可转动永磁体（4）两侧包裹有导磁体（2），两导磁体（2）之间由非导磁体（10）隔开，可转动永磁体（4）通过一侧的导磁体（2）与从动轴（7）连接，可转动永磁体（4）一端设有磁路调节器，所述的磁路调节器用于旋转可转动永磁体（4），调节其磁极方向进而改变两侧导磁体（2）的磁性强度。
2.根据权利要求1所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：所述的可转动永磁体（4）与从动轴（7）垂直。
3.根据权利要求2所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：每个可转动永磁体（4）在沿从动轴（7）轴向均并排设有一个固定永磁体（3），固定永磁体为圆柱形且沿直径方向为N极和S极，可转动永磁体（4）周围的导磁体（2）和非导磁体（10）延伸至固定永磁体（3）周围，固定永磁体的N极和S极分别位于两分隔开的导磁体中并且两磁极连接面垂直于导磁体和非导磁体的接触面。
4.根据权利要求1所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：所述的可转动永磁体（4）与从动轴（7）平行。
5.根据权利要求4所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：每个可转动永磁体（4）在沿从动轴（7）径向均并排设有一个固定永磁体（3），固定永磁体为圆柱形且沿直径方向为N极和S极，可转动永磁体（4）周围的导磁体（2）和非导磁体（10）延伸至固定永磁体（3）周围，固定永磁体的N极和S极分别位于两分隔开的导磁体中并且两磁极连接面垂直于导磁体和非导磁体的接触面。
6.根据权利要求1-5任一项所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：所述的磁路调节器包括用于接收控制信号的调节执行器（8）和连接调节执行器（8）和可转动永磁体（4）的机械传动机构。
7.根据权利要求6所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：所述的机械传动机构为杠杆传动机构，包括套装在从动轴（7）上并与从动轴（7）键联接的传动套（6）以及对应每个可转动永磁体（4）设置的转动杆（5），传动套（6）一端设有限位槽（11），转动杆（5）一端与可转动永磁体（4）端部固接，另一端通过限位轴（12）卡在限位槽（11）内连接传动套（6），传动套（6）另一端通过套在从动轴（7）上的轴承（9）连接调节执行器（8）。
8.根据权利要求6所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：所述的机械传动机构为齿轮传动机构，包括套在从动轴（7）外的齿轮桶（16）及与齿轮桶（16）外周啮合连接的转动齿轮（14），转动齿轮（14）与可转动永磁体（4）一一对应，转动齿轮（14）的轴与可转动永磁体（4）端部连接，齿轮桶（16）连接调节执行器（8）。
9.根据权利要求6所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：所述的机械传动机构为齿轮齿条传动机构，包括与调节执行器（8）连接的齿条桶（13）、齿条桶（13）内的齿条（15）及与齿条（15）啮合的转动齿轮（14），转动齿轮（14）的轴与可转动永磁体（4）端部连接。
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