CN104811013A - 永磁节能调速一体化电机 - Google Patents

Abstract

本技术公开了一种中永磁节能调速一体化电机，调节装置包括设置在主轴后端的调速拉杆、驱动滑套和调速滑套；驱动滑套通过调速轴承与主轴在轴向成转动连接，在轴向成固定连接；所述调速滑套一端与后端盖固定连接，另一端通过传动轴与驱动滑套连接；驱动滑套的外表面设有螺旋槽，传动轴与螺旋槽相适配并嵌入螺旋槽内，使驱动滑套与调速滑套在周向上转动连接，在轴向上成转动传力；当旋转调速拉杆时，传动轴在螺旋槽内滑动推动驱动滑套沿轴向移动，安装于主轴前端的驱动转子也被带动沿轴向移动，使导磁钢环和铜环与被驱动转子圆周上的永磁体重合面积发生改变。本技术成本低，调速技术和制作工艺简单,节能效果显著，维修方便，使用范围广。

Description

永磁节能调速一体化电机

技术领域

本技术属于机电领域，特别涉及一种永磁节能调速一体化电机。

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。总之，现有的电机与交流异步电机安装不相兼容，安装、调试不方便的、不实用，而且技术复杂,制作工艺烦琐,效率不高。

发明内容

本技术的目的是提供一种永磁节能调速一体化电机,以克服现有电机调速技术复杂,制作工艺烦琐,效率不高等不足。

为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：本永磁节能调速一体化电机，包括机壳和主轴，所述机壳包括前端盖、壳体和后端盖；所述主轴通过后轴承与后端盖转动连接，通过前轴承与前端盖转动连接，所述前轴承和后轴承均为圆柱滚子轴承，使所述主轴能够相对于机壳沿轴向移动；还包括固定安装在主轴前端的驱动转子和位于驱动转子内并且与负载轴固定连接的被驱动转子；所述驱动转子包括导磁钢环和固定设置在导磁钢环内表面的铜环；所述被驱动转子外表面设有与铜环相对应的永磁体；还包括用于调节被驱动转子相对于主轴的轴向位置的调节装置；其特征在于：调节装置包括设置在主轴后端的调速拉杆、驱动滑套和调速滑套；所述驱动滑套通过调速轴承与主轴在轴向成转动连接，在轴向成固定连接；所述调速滑套一端与后端盖固定连接，另一端通过传动轴与驱动滑套连接；所述驱动滑套的外表面设有螺旋槽，所述传动轴与螺旋槽相适配并嵌入螺旋槽内，使驱动滑套与调速滑套在周向上转动连接，在轴向上成转动传力；当旋转调速拉杆时，传动轴在螺旋槽内滑动推动驱动滑套沿轴向移动，安装于主轴前端的驱动转子也被带动沿轴向移动，使导磁钢环和铜环与被驱动转子圆周上的永磁体重合面积发生改变。

作为优选方案，还包括用于给驱动转子和被驱动转子散热的散热组件；所述散热组件包括设置驱动转子外面的驱动转子风罩、设置在导磁钢环外表面的驱动转子冷却风槽、设置在驱动转子上的驱动转子内冷却风孔；驱动转子风罩和驱动转子之间安装有驱动转子风扇；驱动转子风罩和驱动转子之间留有间隙，形成驱动转子外冷却风道；铜环和永磁体之间的间隙为驱动转子内冷却风道；当驱动转子在电机的带动下旋转时，驱动转子风扇将冷却风一部分通过驱动转子外冷却风道和驱动转子冷却风槽，以冷却驱动转子的外表面；同时将冷却风另一部分通过驱动转子内冷却风孔和驱动转子内冷却风道，以冷却铜环。

作为优选方案，所述铜环内表面圆锥母线与主轴的轴线成一夹角，夹角5°～15°。

本技术的实现是基于这样的原理：当大块导体放在交变磁场中时，导体中会激起感生电场，导体中的电子在感生电场的驱动下会形成电流，由于这种电流是闭合电流，因此叫涡电流。涡电流会产生磁场，该磁场与原交变磁场相互作用，产生磁力，磁力作用到驱动转子上时产生扭矩，实现动力传递。因此，为实现上述目的，本技术采取了这样的技术方案：永磁节能调速一体化电机，包括机座，能够使电机主轴作轴向移动的调速装置，还包括设置在电机驱动端的驱动转子和被驱动转子。采用上述结构的本技术，当调速装置带动电机主轴向电机非驱动端移动时，磁通量变小，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被驱动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。当调速装置带动电机主轴向电机驱动端移动时，磁通量变大，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被驱动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，负载转速升高。这样就实现了无级调速。

本技术本技术是研究了永磁节能调速一体化电机最佳结构方案，提出了全新设计思想，其目的是设计一种与现有交流异步电机安装尺寸相兼容，安装、调试方便的、实用的一种新型永磁节能调速一体化电机。本永磁节能调速一体化电机的调速装置位于电机非驱动端，驱动转子位于电机驱动端,圆周上设置钕铁硼永磁体的被驱动转子安装在负载设备的主轴端。当调速装置带动电机主轴作轴向移动时，改变驱动转子与被驱动转子之间的磁通量，进而改变输出扭矩，实现对负载调速的目的。总之，本技术成本低，调速技术和制作工艺简单,节能效果显著，维修方便，使用范围广。

附图说明

为了详细说明本技术，下面结合附图作进一步的详述：

图1是本技术的结构示意图；

图2是本技术驱动滑套示意图；

图3是本技术调速拉杆处在中间位置的示意图；

图4是本技术调速拉杆逆时针旋转的示意图；

图5是本技术调速拉杆顺时针旋转的示意图；

图6是本技术磁通量最大，输出转速最高时的示意图；

图7是本技术磁通量最小，输出转速最小时的示意图。

具体实施方式

实施例1

参见图1、图2、图3、图4和图5，本永磁节能调速一体化电机，包括机壳和主轴8，所述机壳包括前端盖18、壳体和后端盖2；所述主轴8通过后轴承11与后端盖2转动连接，通过前轴承33与前端盖18转动连接，所述前轴承33和后轴承11均为圆柱滚子轴承，使所述主轴8能够相对于机壳沿轴向移动；还包括固定安装在主轴8前端的驱动转子19和位于驱动转子19内并且与负载轴固定连接的被驱动转子28；所述驱动转子19包括导磁钢环23和固定设置在导磁钢环23内表面的铜环30；所述被驱动转子28外表面设有与铜环30相对应的永磁体25；还包括用于调节被驱动转子28相对于主轴8的轴向位置的调节装置；调节装置包括设置在主轴8后端的调速拉杆9、驱动滑套4和调速滑套3；所述驱动滑套4通过调速轴承5与主轴8在轴向成转动连接，在轴向成固定连接；所述调速滑套3一端与后端盖2固定连接，另一端通过传动轴10与驱动滑套4连接；所述驱动滑套4的外表面设有螺旋槽，所述传动轴10与螺旋槽相适配并嵌入螺旋槽内，使驱动滑套4与调速滑套3在周向上转动连接，在轴向上成转动传力；当旋转调速拉杆9时，传动轴10在螺旋槽内滑动推动驱动滑套4沿轴向移动，安装于主轴8前端的驱动转子19也被带动沿轴向移动，使导磁钢环23和铜环30与被驱动转子28圆周上的永磁体25重合面积发生改变。

作为优选方案，还包括用于给驱动转子19和被驱动转子28散热的散热组件；所述散热组件包括设置驱动转子19外面的驱动转子风罩、设置在导磁钢环23外表面的驱动转子冷却风槽22、设置在驱动转子19上的驱动转子内冷却风孔26；驱动转子风罩和驱动转子19之间安装有驱动转子风扇20；驱动转子风罩和驱动转子19之间留有间隙，形成驱动转子外冷却风道21；铜环30和永磁体25之间的间隙为驱动转子内冷却风道24；当驱动转子19在电机的带动下旋转时，驱动转子风扇20将冷却风一部分通过驱动转子外冷却风道21和驱动转子冷却风槽22，以冷却驱动转子19的外表面；同时将冷却风另一部分通过驱动转子内冷却风孔26和驱动转子内冷却风道24，以冷却铜环30。所述铜环30内表面圆锥母线与主轴8的轴线成一夹角，夹角5°～15°。

更进一步的，如图1所示，本技术主要由机座1、后端盖2、调速滑套3、驱动滑套4、调速轴承5、电机风扇6、电机风罩7、主轴8、调速拉杆9、传动轴10、后轴承11、后轴承内圈12、后内油盖13、转子铁芯14、定子铁芯15、吊环16、定子绕组17、前端盖18、驱动转子19、驱动转子风扇20、驱动转子外冷却风道21、驱动转子冷却风槽22、导磁钢环23、驱动转子内冷却风道24、永磁体25、驱动转子内冷却风孔26、负载联轴器27、被驱动转子28、电机联轴器29、铜环30、前外油盖31、前轴承内圈32、前轴承33、前内油盖34组成。

本调速一体化电机的工作原理：驱动滑套4外表面设置有螺旋槽，如图2所示，当调速拉杆9带动驱动滑套4旋转时，通过传动轴10和调速滑套3的作用，使主轴8作轴向移动。如果调速拉杆9从图3的位置作逆时针旋转，如图4所示，主轴8向电机非驱动端移动，主轴8通过电机联轴器29带动驱动转子19也向电机非驱动端移动，如图7所示，导磁钢环23、铜环30与被驱动转子圆周上的永磁体25重合面积减小，磁通量变小，铜环30中的涡电流相应变小，涡电流产生的磁场变弱，涡电流产生的磁场与被驱动转子圆周上的永磁体25磁场相互作用，磁力变弱，输出扭矩变小，负载转速下降。如果调速拉杆9从图3的位置作顺时针旋转，如图5所示，主轴8向电机驱动端移动，主轴8通过电机联轴器29带动驱动转子19也向电机驱动端移动，如图6所示，导磁钢环23、铜环30与被驱动转子圆周上的永磁体25重合面积增大，磁通量变大，铜环30中的涡电流相应变大，涡电流产生的磁场变强，涡电流产生的磁场与被驱动转子圆周上的永磁体25磁场相互作用，磁力变强，输出扭矩变大，负载转速升高。这样就实现了无级调速。

为了带走涡电流所产生的热量，驱动转子19上设置了驱动转子风扇20、驱动转子冷却风槽22和驱动转子内冷却风孔26。如图1所示，驱动转子19在电机的带动下旋转时，驱动转子风扇20将冷却风一部分通过驱动转子外冷却风道21和驱动转子冷却风槽22，冷却驱动转子19外表面；同时将冷却风另一部分通过驱动转子内冷却风孔26和驱动转子内冷却风道24，冷却铜环30。为了使冷却风的冷却效果最佳，铜环30内表面圆锥母线设计成与主轴8 的轴线成一夹角，夹角5°～15°。

Claims (3)

1.一种永磁节能调速一体化电机，永磁节能调速一体化电机，包括机壳和主轴，所述机壳包括前端盖、壳体和后端盖；所述主轴通过后轴承与后端盖转动连接，通过前轴承与前端盖转动连接，所述前轴承和后轴承均为圆柱滚子轴承，使所述主轴能够相对于机壳沿轴向移动；还包括固定安装在主轴前端的驱动转子和位于驱动转子内并且与负载轴固定连接的被驱动转子；所述驱动转子包括导磁钢环和固定设置在导磁钢环内表面的铜环；所述被驱动转子外表面设有与铜环相对应的永磁体；还包括用于调节被驱动转子相对于主轴的轴向位置的调节装置；其特征在于：调节装置包括设置在主轴后端的调速拉杆、驱动滑套和调速滑套；所述驱动滑套通过调速轴承与主轴在轴向成转动连接，在轴向成固定连接；所述调速滑套一端与后端盖固定连接，另一端通过传动轴与驱动滑套连接；所述驱动滑套的外表面设有螺旋槽，所述传动轴与螺旋槽相适配并嵌入螺旋槽内，使驱动滑套与调速滑套在周向上转动连接，在轴向上成转动传力；当旋转调速拉杆时，传动轴在螺旋槽内滑动推动驱动滑套沿轴向移动，安装于主轴前端的驱动转子也被带动沿轴向移动，使导磁钢环和铜环与被驱动转子圆周上的永磁体重合面积发生改变。

2.根据权利要求1所述的永磁节能调速一体化电机，其特征在于：还包括用于给驱动转子和被驱动转子散热的散热组件；所述散热组件包括设置驱动转子外面的驱动转子风罩、设置在导磁钢环外表面的驱动转子冷却风槽、设置在驱动转子上的驱动转子内冷却风孔；驱动转子风罩和驱动转子之间安装有驱动转子风扇；驱动转子风罩和驱动转子之间留有间隙，形成驱动转子外冷却风道；铜环和永磁体之间的间隙为驱动转子内冷却风道；当驱动转子在电机的带动下旋转时，驱动转子风扇将冷却风一部分通过驱动转子外冷却风道和驱动转子冷却风槽，以冷却驱动转子的外表面；同时将冷却风另一部分通过驱动转子内冷却风孔和驱动转子内冷却风道，以冷却铜环。

3.根据权利要求2所述的永磁节能调速一体化电机，其特征在于：所述铜环内表面圆锥母线与主轴的轴线成一夹角，夹角5°～15°。