CN104578629A - 一种圆筒式永磁调速器 - Google Patents
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Abstract
一种圆筒式永磁调速器，包括同轴向并由外向内顺次布置的外导磁圆筒、薄壁铜圆筒、永磁体块和内导磁圆筒，薄壁铜圆筒外壁紧密贴合固定于外导磁圆筒的内表面构成第一转子组件，若干个永磁体块沿周向方向贴合固定于内导磁圆筒的外表面构成第二转子组件，各永磁体块可以是扇形断面也可以是其他形状断面，且充磁方向满足给定计算公式，第一转子组件与第二转子组件同轴向安装，永磁体块外表面和薄壁铜圆筒内表面之间具有气隙。本发明具有的有益效果：磁极组的大部分磁能汇集在气隙内，磁能利用率高，转矩密度大。永磁调速器传输转矩或功率更大，结构尺寸较小，生产成本较低，所需安装空间小。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆筒式永磁调速器。
背景技术
圆筒式永磁调速器是通过主、从动转子之间的磁力耦合进行运动和转矩传输的，实现了在原动机和负载之间运动和力的无接触式传递，具有可控启动、可靠性高、环境适应性好、无电磁干扰等特点。
公知的圆筒式永磁调速器中永磁阵列的磁能密度如图2所示，同轴向并由外向内顺次布置的外导磁圆筒、薄壁铜圆筒、永磁体块和内导磁圆筒，永磁体块外表面和薄壁铜圆筒2内表面之间具有气隙，永磁转子上的永磁体均为径向充磁，其磁密分布近乎均匀地分布于永磁体的内外两侧，工作气隙内的磁密较小，因而永磁调速器磁能利用率低，转矩密度较小。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种磁能利用率高，转矩密度大的圆筒式永磁调速器。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种圆筒式永磁调速器，包括同轴向并由外向内顺次布置的外导磁圆筒1、薄壁铜圆筒2、永磁体块3和内导磁圆筒4，薄壁铜圆筒2外壁紧密贴合固定于外导磁圆筒1的内表面构成第一转子组件，若干个永磁体块3沿周向方向贴合固定于内导磁圆筒4的外表面构成第二转子组件，第一转子组件与第二转子组件同轴向安装，永磁体块3外表面和薄壁铜圆筒2内表面之间具有气隙5。
所述的第一转子组件、第二转子组件均可作为输入端或输出端；
所述的第一转子组件或第二转子组件可轴向移动，以改变二者的耦合长度。
n个环向紧密排列的永磁体块3构成一个磁极组，n为大于等于2的自然数。
两个相邻的磁极组构成一个磁极组对，磁极组对的数量为p，p为大于等于2的自然数。
所述永磁体块3的总数量为i，以任一磁极组对顺时针方向的第一个永磁体块3为i=1，其余永磁体块3的排列序号沿顺时针方向依次为i=2，3，…，2pn。
i=1的永磁体块3的充磁方向沿半径向外，称为充磁基准方向，充磁方向角为 。
第i个永磁体块3的充磁方向角度为。
磁极组中n个永磁体块3的扇形角不相等时，充磁方向接近径向的永磁铁块3扇形角应大于充磁方向接近切向充磁的永磁体块。
磁极组中相邻永磁体块3为反向扇形，即一个扇形角向内，另一个扇形角向外时，充磁方向接近径向的永磁铁块3应为扇形角向外，充磁方向接近切向的永磁体块（3）应为扇形角向内。
磁极组中相邻永磁体块3的接触边为圆弧时，充磁方向接近径向的永磁铁块（3）应为外凸圆弧，充磁方向接近切向充磁的永磁体块应为内凹圆弧。
采用上述技术方案，本发明具有的有益效果：
1）磁极组的大部分磁能汇集在气隙5内，磁能利用率高，转矩密度大。
2）与公知的永磁调速器结构尺寸相同时，所述永磁调速器传输转矩或功率更大，各永磁体块可以是扇形断面也可以是其他形状断面，且充磁方向满足给定计算公式。
3）与公知的永磁调速器传输转矩或功率相同时，所述永磁调速器的结构尺寸较小，生产成本较低，所需安装空间小。
4）本发明第一次提出了盘式永磁调速器的永磁体块扇形角可以不相等，并用证明磁极组中轴向充磁的磁极块的扇形角大于其他充磁方向的磁极块的扇形角时，可以具有更大的输出转矩。
5）本发明第一次提出了盘式永磁调速器的磁极组中相邻永磁体块可为反向扇形，并用证明充磁方向接近径向的永磁铁块扇形角向外，充磁方向接近切向的永磁体块扇形角向内时可以具有更大的输出转矩。
6）本发明第一次提出了盘式永磁调速器的磁极组中相邻永磁体块的接触边可为曲线，并用证明充磁方向接近径向的永磁铁块为外凸圆弧，充磁方向接近切向充磁的永磁体块为内凹圆弧时可以具有更大的输出转矩。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是现有公知的永磁调速器中永磁阵列的磁能密度分布图
图3是本发明中永磁体块阵列实施例一的示意图；
图4是本发明中永磁体块阵列磁能密度分布图；
图5是本发明中永磁体块阵列实施例二的示意图。
图6是本发明中永磁体块阵列实施例三的示意图。
图7是本发明中永磁体块阵列实施例四的示意图。
具体实施方式
如图1、图3、图4、图5、图6和图7所示一种圆筒式永磁调速器，包括同轴向并由外向内顺次布置的外导磁圆筒1、薄壁铜圆筒2、永磁体块3和内导磁圆筒4，薄壁铜圆筒2外壁紧密贴合固定于外导磁圆筒1的内表面构成第一转子组件，若干个永磁体块3沿周向方向贴合固定于内导磁圆筒4的外表面构成第二转子组件，第一转子组件与第二转子组件同轴向安装，永磁体块3外表面和薄壁铜圆筒2内表面之间具有气隙5。外导磁圆筒1和内导磁圆筒4可采用硅钢制造。
所述的第一转子组件、第二转子组件均可作为输入端或输出端。
所述的第一转子组件或第二转子组件可轴向移动，以改变二者的耦合长度。
n个环向紧密排列的永磁体块3构成一个磁极组，n为大于等于2的自然数。
两个相邻的磁极组构成一个磁极组对，磁极组对的数量为p，p为大于等于2的自然数。
所述永磁体块3的总数量为i，以任一磁极组对顺时针方向的第一个永磁体块3为i=1，其余永磁体块3的排列序号沿顺时针方向依次为i=2，3，…，2pn。
i=1的永磁体块3的充磁方向沿半径向外，称为充磁基准方向，充磁方向角为。
第i个永磁体块3的充磁方向角度为。
磁极组中n个永磁体块3的扇形角不相等时，充磁方向接近径向的永磁铁块3扇形角应大于充磁方向接近切向充磁的永磁体块。
磁极组中相邻永磁体块3为反向扇形，即一个扇形角向内，另一个扇形角向外时，充磁方向接近径向的永磁铁块3应为扇形角向外，充磁方向接近切向的永磁体块3应为扇形角向内。
磁极组中相邻永磁体块3的接触边为圆弧时，充磁方向接近径向的永磁铁块3应为外凸圆弧，充磁方向接近切向充磁的永磁体块应为内凹圆弧。
在下述4个实施例中，磁极组中永磁体块的数量n=2，磁极组对的数量p=12，永磁体块的总数量为2pn=48，第i个永磁体块的充磁角度为
充磁方向示意图如图3、5、6、7所示，。图中永磁体块中的箭头表示充磁方向。
本发明所述的永磁体阵列将大部分磁能汇集于工作气隙5，如图4所示，提高了永磁体的磁能利用率，能够传递更大的转矩。
图3为永磁阵列的实施例一，磁极组中各永磁体块3形状相同，扇形角相等，本实施例比各永磁体均为径向充磁时具有更大的输出转矩。
图5为永磁阵列的实施例二，磁极组中各永磁体块3形状相同，扇形角不相等。本实施例中，磁极组中永磁体块的扇形角满足如下原则时，较永磁阵列实施例一能够传递更大的转矩：近似径向充磁的永磁体块的扇形角大于近似切向充磁的永磁体块的扇形角。
图6为永磁阵列实施例三，磁极组中相邻永磁体块3为反向扇形，即一个扇形角向内，另一个扇形角向外。本实施例中，磁极组中永磁体块的扇形角满足如下原则时，较永磁阵列实施例一能够传递更大的转矩：充磁方向接近径向的永磁铁块3为扇形角向外，充磁方向接近切向的永磁体块3为扇形角向内。
图7为永磁阵列实施例四，磁极组中相邻永磁体块3的接触边为圆弧，本实施例中，磁极组中永磁体块的扇形角满足如下原则时，较永磁阵列实施例一能够传递更大的转矩：充磁方向接近径向的永磁铁块3为外凸圆弧，充磁方向接近切向充磁的永磁体块为内凹圆弧。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：包括同轴向并由外向内顺次布置的外导磁圆筒（1）、薄壁铜圆筒（2）、永磁体块（3）和内导磁圆筒（4），薄壁铜圆筒（2）外壁紧密贴合固定于外导磁圆筒（1）的内表面构成第一转子组件，若干个永磁体块（3）沿周向方向贴合固定于内导磁圆筒（4）的外表面构成第二转子组件，第一转子组件与第二转子组件同轴向安装，永磁体块（3）外表面和薄壁铜圆筒（2）内表面之间具有气隙（5）。
2.根据权利要求1所述的一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：所述的第一转子组件、第二转子组件均可作为输入端或输出端；
所述的第一转子组件或第二转子组件可轴向移动，以改变二者的耦合长度。
3.根据权利要求1或2所述的一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：n个环向紧密排列的永磁体块3构成一个磁极组，n为大于等于2的自然数。
4.根据权利要求1或2所述的一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：两个相邻的磁极组构成一个磁极组对，磁极组对的数量为p，p为大于等于2的自然数。
5.根据权利要求4所述的一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：所述永磁体块（3）的总数量为i，以任一磁极组对顺时针方向的第一个永磁体块（3）为i=1，其余永磁体块（3）的排列序号沿顺时针方向依次为i=2，3，…，2pn。
6.根据权利要求5所述的一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：i=1的永磁体块（3）的充磁方向沿半径向外，称为充磁基准方向，充磁方向角为 。
7.根据权利要求6所述的一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：第i个永磁体块（3）的充磁方向角度为。
8.根据权利要求7所述的一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：磁极组中n个永磁体块（3）的扇形角不相等时，充磁方向接近径向的永磁铁块（3）扇形角应大于充磁方向接近切向充磁的永磁体块。
9.根据权利要求8所述的一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：磁极组中相邻永磁体块（3）为反向扇形，即一个扇形角向内，另一个扇形角向外时，充磁方向接近径向的永磁铁块（3）应为扇形角向外，充磁方向接近切向的永磁体块（3）应为扇形角向内。
10.根据权利要求8所述的一种圆筒式永磁调速器，其特征在于：磁极组中相邻永磁体块（3）的接触边为圆弧时，充磁方向接近径向的永磁铁块（3）应为外凸圆弧，充磁方向接近切向充磁的永磁体块应为内凹圆弧。
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2014
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