CN104795934A - 水冷型永磁节能调速电机 - Google Patents
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Abstract
本技术公开了一种水冷型永磁节能调速电机，调速组件包括调速拉杆、螺旋槽传动轴、螺旋槽内滑套、螺旋槽外滑套和调速轴承；螺旋槽内滑套与电机壳体固定连接，螺旋槽外滑套套在螺旋槽内滑套外；螺旋槽内滑套上设有螺旋槽，螺旋槽传动轴嵌在螺旋槽内并且螺旋槽传动轴与螺旋槽外滑套固定连接；螺旋槽外滑套通过调速轴承与电机传动轴在轴向上成固定连接，在周向上成转动连接；所述调速拉杆固定安装在螺旋槽外滑套上；当旋转调速拉杆调速时，螺旋槽传动轴在螺旋槽内滑套的螺旋槽内滑动推动螺旋槽外滑套沿轴向移动，固定在螺旋槽外滑套上的调速轴承带动电机转子轴沿轴向移动。本技术实现了无级调速的目的，而且结构简单,可靠性好,维护费用少。
Description
技术领域
本技术设计机电领域的永磁节能调速电机，特别涉及一种水冷型永磁节能调速电机。
背景技术
目前在大型工业企业,例如化工、水泥、冶金等行业中，由于生产工艺流程中的需要以及节能目的，大量的变频器被应用于生产中。其中，在200千瓦以上的电机大多为高压电机。尤其额定功率在400千瓦以上的电机，基本上电压都为6000V或10000V。高压电机所配的高压变频器有着诸多缺点，主要包括：系统复杂、维护困难且费用高昂。此外，其产生的谐波还会污染电网。对于电磁感应调速机而言，由于其结构简单、维护方便且安全可靠，已可完全取代高压变频器。但风冷型电磁感应节能调速机最大适配电机的功率一般在355千瓦。如电机的功率大于355千瓦，则其永磁铁有较高的退磁风险，在工业化连续生产中不适用。
但是现有的水冷型永磁节能调速电机一般采用悬臂式结构，可靠性差，安装时需要重新做电机基础的被动局面，通用性差。总之，结构不合理，兼容性不好，互换性不好，投资大，安装时间长，成本高。
发明内容
本技术的目的是提供一种水冷型永磁节能调速电机,以克服现有电机调速技术复杂,可靠性差,维护费用高等不足。
为实现上述技术目的，本技术采用的技术方案为：水冷型永磁节能调速电机，包括电机壳体、位于电机壳体内的电机转子和电机定子、与电机壳体同轴并且穿过电机壳体的电机转子轴、固定设置在电机壳体左端用于驱动电机转子轴向移动的调速组件、固定设置在电机转子轴左端的瞬磁转子、位于在瞬磁转子内并且与负载轴固定连接的永磁转子、用于为瞬磁转子散热的冷却组件；所述负载轴与电机转子轴同轴线；所述永磁转子与瞬磁转子在周向成传力连接，在轴向成滑动连接；所述瞬磁转子周边间隔排列有永磁体，永磁转子的内周设有与永磁体在径向相对的铜导体；其特性在于：电机转子轴承通过电机前轴承和电机后轴承与电机壳体转动连接；所述电机前轴承和电机后轴承为圆柱滚子轴承；所述调速组件包括调速拉杆、螺旋槽传动轴、螺旋槽内滑套、螺旋槽外滑套和调速轴承；螺旋槽内滑套与电机壳体固定连接并且电机传动轴从螺旋槽内滑套内穿过，螺旋槽外滑套套在螺旋槽内滑套外；螺旋槽内滑套上设有螺旋槽，螺旋槽传动轴嵌在螺旋槽内并且螺旋槽传动轴与螺旋槽外滑套固定连接；螺旋槽外滑套通过调速轴承与电机传动轴在轴向上成固定连接，在周向上成转动连接；所述调速拉杆固定安装在螺旋槽外滑套上；当旋转调速拉杆调速时，螺旋槽传动轴在螺旋槽内滑套的螺旋槽内滑动推动螺旋槽外滑套沿轴向移动，固定在螺旋槽外滑套上的调速轴承带动电机转子轴沿轴向移动，安装于电机转子轴驱动端电机联轴器上的瞬磁转子也被带动沿轴向移动，使瞬磁转子和永磁转子之间的重叠面积发生改变。
作为本技术进一步改进的技术方案，瞬磁转子内表面设置4～6个环状铜导体，且铜导体内表面与轴线夹角α为1～8°。
作为本技术进一步改进的技术方案，永磁转子外表面设置4～6个环状排列的永磁体，永磁体按N、S极相间排列，且永磁体外表面与轴线夹角β为1～8°。
作为本技术进一步改进的技术方案，瞬磁转子通过电机联轴器与电机转子轴连接，在电机联轴器与电机转子轴之间设置电机联轴器胀套。
作为本技术进一步改进的技术方案，永磁转子通过负载联轴器与负载轴连接，在负载联轴器与负载轴之间设置负载联轴器胀套。
作为本技术进一步改进的技术方案，所述散热组件包括安装在瞬磁转子和永磁转子外面的水冷蜗壳；水冷蜗壳上部设有冷却风出口，中部设有冷却水入口，下部设有冷却水溢流口；还包括设置在瞬磁转子的外圆柱面上的冷却水分配环、设置在瞬磁转子端面的冷却风道、设置在瞬磁转子端面的瞬磁转子风叶；当瞬磁转子由电机转子带动旋转时，瞬磁转子风叶产生的风通过冷却风道给铜导体表面散热，热风通过冷却风出口排出；冷却水从冷却水入口进入水冷蜗壳内，冷却水经冷却水分配环作用，使冷却水均匀地洒在瞬磁转子外圆柱面，带走铜导体传导给瞬磁转子的热量。
本技术的实现是基于这样的原理：当瞬磁转子上的铜导体切割永磁转子磁力线时，铜导体中会瞬时产生感生电场，铜导体中形成瞬时电流，由于这种电流是闭合电流，因此叫涡电流。涡电流产生瞬时磁场，该磁场与永磁转子原磁场相互作用，产生磁力，磁力作用到永磁转子上时产生扭矩，实现动力传递。因此，当调速组件使电机转子轴向电机非驱动端移动时，磁场耦合面积变小，涡电流相应变小，涡电流产生的磁场变弱，涡电流产生的磁场与永磁转子圆周上的永磁体磁场相互作用，磁力变弱，输出扭矩变小，负载转速下降；当调速装置组件使电机转子轴向电机驱动端移动时，磁场耦合面积变大，涡电流相应变大，涡电流产生的磁场变强，涡电流产生的磁场与永磁转子圆周上的永磁体磁场相互作用，磁力变强，输出扭矩变大，负载转速上升，从而实现了无级调速的目的。
本技术目的是设计一种具有结构简单，运行可靠；体积小，重量轻；损耗小，效率高的产品。该技术在永磁调速领域获得重大突破，主要有三方面：①抛弃了原永磁调速产品采用的悬臂式结构，使本技术具有更高的可靠性；②彻底改变了原永磁调速产品通用性差，安装时需要重新做电机基础的被动局面，本技术与通用电机安装尺寸完全兼容，互换性好，从而节约投资，缩短安装时间；③由于本技术的结构非常合理，使永磁调速机的冷却变得简单易行，且成本低廉。总之本技术实现了无级调速的目的，而且结构简单,可靠性好,维护费用少。
附图说明
图1是水冷型永磁节能调速电机的结构示意图；
图2是瞬磁转子示意图；
图3是永磁转子示意图；
图4是调速拉杆旋转调速示意图；
图5是螺旋槽内滑套示意图；
图6是调速拉杆顺时针旋转示意图；
图7是调速拉杆顺时针旋转前后调速组件位置变化示意图。
图8是调速拉杆顺时针旋转前后铜导体与永磁体位置变化示意图。
图9是水冷蜗壳示意图。
图10是水冷型永磁节能调速电机整体结构示意图。
为了详细说明本技术，下面结合附图作进一步的详述。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，本水冷型永磁节能调速电机，包括电机壳体、位于电机壳体内的电机转子和电机定子、与电机壳体同轴并且穿过电机壳体的电机转子轴、固定设置在电机壳体左端用于驱动电机转子轴向移动的调速组件、固定设置在电机转子轴左端的瞬磁转子、位于在瞬磁转子内并且与负载轴固定连接的永磁转子、用于为瞬磁转子散热的冷却组件；所述负载轴与电机转子轴同轴线；所述永磁转子与瞬磁转子在周向成传力连接，在轴向成滑动连接；所述瞬磁转子周边间隔排列有永磁体，永磁转子的内周设有与永磁体在径向相对的铜导体；电机转子轴承通过电机前轴承3和电机后轴承4与电机壳体转动连接；所述电机前轴承3和电机后轴承4为圆柱滚子轴承；所述调速组件包括调速拉杆5、螺旋槽传动轴6、螺旋槽内滑套7、螺旋槽外滑套8和调速轴承9；螺旋槽内滑套7与电机壳体固定连接并且电机传动轴从螺旋槽内滑套7内穿过，螺旋槽外滑套8套在螺旋槽内滑套7外；螺旋槽内滑套7上设有螺旋槽，螺旋槽传动轴6嵌在螺旋槽内并且螺旋槽传动轴6与螺旋槽外滑套8固定连接；螺旋槽外滑套8通过调速轴承9与电机传动轴在轴向上成固定连接，在周向上成转动连接；所述调速拉杆5固定安装在螺旋槽外滑套8上；当旋转调速拉杆5调速时，螺旋槽传动轴6在螺旋槽内滑套7的螺旋槽内滑动推动螺旋槽外滑套8沿轴向移动，固定在螺旋槽外滑套8上的调速轴承9带动电机转子轴10沿轴向移动，安装于电机转子轴10驱动端电机联轴器2上的瞬磁转子1也被带动沿轴向移动，使瞬磁转子和永磁转子之间的重叠面积发生改变。
作为优选方案，如图2所示，瞬磁转子1内表面设置4～6个环状铜导体22，且铜导体22内表面与轴线夹角α为1～8°。如图3所示，永磁转子26外表面设置4～6个环状排列的永磁体25，永磁体25按N、S极相间排列，且永磁体25外表面与轴线夹角β为1～8°。瞬磁转子1通过电机联轴器2与电机转子轴10连接，在电机联轴器2与电机转子轴10之间设置电机联轴器胀套16。永磁转子26通过负载联轴器19与负载轴18连接，在负载联轴器19与负载轴18之间设置负载联轴器胀套17。
如图9和图10所示，所述散热组件包括安装在瞬磁转子1和永磁转子26外面的水冷蜗壳27；水冷蜗壳27上部设有冷却风出口31，中部设有冷却水入口28，下部设有冷却水溢流口30；还包括设置在瞬磁转子1的外圆柱面上的冷却水分配环21、设置在瞬磁转子1端面的冷却风道23、设置在瞬磁转子1端面的瞬磁转子风叶24；当瞬磁转子1由电机转子12带动旋转时，瞬磁转子风叶24产生的风通过冷却风道23给铜导体22表面散热，热风通过冷却风出口31排出；冷却水从冷却水入口28进入水冷蜗壳27内，冷却水经冷却水分配环21作用，使冷却水均匀地洒在瞬磁转子1外圆柱面，带走铜导体22传导给瞬磁转子1的热量。
本技术主要由瞬磁转子1、电机联轴器2、电机前轴承3、电机后轴承4、调速拉杆5、螺旋槽传动轴6、螺旋槽内滑套7、螺旋槽外滑套8、调速轴承9、电机转子轴10、电机风叶11、电机转子12、电机壳体13、电机定子14、电机线圈15、电机联轴器胀套16、负载联轴器胀套17、负载轴18、负载联轴器19、永磁转子筋板20、冷却水分配环21、铜导体22、冷却风道23、瞬磁转子风叶24、永磁体25、永磁转子26、水冷蜗壳27、冷却水入口28、水冷蜗壳支架29、冷却水溢流口30、冷却风出口31组成。
本水冷型永磁节能调速电机的工作原理：如图4、图5、图6、图7所示，因电机前轴承3、电机后轴承4采用圆柱滚子轴承，当调速拉杆5旋转调速时，螺旋槽传动轴6在螺旋槽内滑套7的螺旋槽内滑动推动螺旋槽外滑套8沿轴向移动，固定在螺旋槽外滑套8上的调速轴承9带动电机转子轴10沿轴向移动，安装于电机转子轴10驱动端电机联轴器2上的瞬磁转子1也被带动沿轴向移动，如图8所示，瞬磁转子1与永磁转子26相对位置随之发生变化，瞬磁转子1的铜导体22与永磁转子26的永磁体25相互重叠面积减小，磁场耦合面积变小，涡电流相应变小，涡电流产生的磁场变弱，涡电流产生的磁场与永磁转子圆周上的永磁体磁场相互作用，磁力变弱，输出扭矩变小，永磁转子26经负载联轴器19与负载轴18连接，负载转速下降；反之，负载转速上升。这样就实现了无级调速。
瞬磁转子1的铜导体22中因涡电流产生热量，为了给瞬磁转子1散热，如图2所示，瞬磁转子1的圆柱面设有冷却水分配环21，端面有冷却风道23、瞬磁转子风叶24。当瞬磁转子1由电机转子12带动旋转时，瞬磁转子风叶24产生的风通过冷却风道23给铜导体22表面散热，热风通过冷却风出口31排出。水冷蜗壳支架29将水冷蜗壳27安装在瞬磁转子1和永磁转子26外面。冷却水从冷却水入口28进入水冷蜗壳27内，冷却水经冷却水分配环21作用，使冷却水均匀地洒在瞬磁转子1外圆柱面，带走铜导体22传导给瞬磁转子1的热量。水冷蜗壳27设有冷却水溢流口30，防止冷却水过多产生液耦现象，影响水冷型永磁节能调速电机正常工作。
Claims (6)
1.一种水冷型永磁节能调速电机，包括电机壳体、位于电机壳体内的电机转子和电机定子、与电机壳体同轴并且穿过电机壳体的电机转子轴、固定设置在电机壳体左端用于驱动电机转子轴向移动的调速组件、固定设置在电机转子轴左端的瞬磁转子、位于在瞬磁转子内并且与负载轴固定连接的永磁转子、用于为瞬磁转子散热的冷却组件；所述负载轴与电机转子轴同轴线；所述永磁转子与瞬磁转子在周向成传力连接，在轴向成滑动连接；所述瞬磁转子周边间隔排列有永磁体，永磁转子的内周设有与永磁体在径向相对的铜导体；
其特性在于：电机转子轴承通过电机前轴承和电机后轴承与电机壳体转动连接；所述电机前轴承和电机后轴承为圆柱滚子轴承；所述调速组件包括调速拉杆、螺旋槽传动轴、螺旋槽内滑套、螺旋槽外滑套和调速轴承；螺旋槽内滑套与电机壳体固定连接并且电机传动轴从螺旋槽内滑套内穿过，螺旋槽外滑套套在螺旋槽内滑套外；螺旋槽内滑套上设有螺旋槽，螺旋槽传动轴嵌在螺旋槽内并且螺旋槽传动轴与螺旋槽外滑套固定连接；螺旋槽外滑套通过调速轴承与电机传动轴在轴向上成固定连接，在周向上成转动连接；所述调速拉杆固定安装在螺旋槽外滑套上；当旋转调速拉杆调速时，螺旋槽传动轴在螺旋槽内滑套的螺旋槽内滑动推动螺旋槽外滑套沿轴向移动，固定在螺旋槽外滑套上的调速轴承带动电机转子轴沿轴向移动，安装于电机转子轴驱动端电机联轴器上的瞬磁转子也被带动沿轴向移动，使瞬磁转子和永磁转子之间的重叠面积发生改变。
2.根据权利要求1所述的水冷型永磁节能调速电机，其特征在于：瞬磁转子内表面设置4～6个环状铜导体，且铜导体内表面与轴线夹角α为1～8°。
3.根据权利要求1或2所述的水冷型永磁节能调速电机，其特征在于：永磁转子外表面设置4～6个环状排列的永磁体，永磁体按N、S极相间排列，且永磁体外表面与轴线夹角β为1～8°。
4.根据权利要求3所述的水冷型永磁节能调速电机，其特征在于：瞬磁转子通过电机联轴器与电机转子轴连接，在电机联轴器与电机转子轴之间设置电机联轴器胀套。
5.根据权利要求4所述的水冷型永磁节能调速电机，其特征在于：永磁转子通过负载联轴器与负载轴连接，在负载联轴器与负载轴之间设置负载联轴器胀套。
6.根据权利要求5所述的水冷型永磁节能调速电机，其特征在于：所述散热组件包括安装在瞬磁转子和永磁转子外面的水冷蜗壳；水冷蜗壳上部设有冷却风出口，中部设有冷却水入口，下部设有冷却水溢流口；还包括设置在瞬磁转子的外圆柱面上的冷却水分配环、设置在瞬磁转子端面的冷却风道、设置在瞬磁转子端面的瞬磁转子风叶；当瞬磁转子由电机转子带动旋转时，瞬磁转子风叶产生的风通过冷却风道给铜导体表面散热，热风通过冷却风出口排出；冷却水从冷却水入口进入水冷蜗壳内，冷却水经冷却水分配环作用，使冷却水均匀地洒在瞬磁转子外圆柱面，带走铜导体传导给瞬磁转子的热量。
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