CN105449980B - 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，包括主动轴同心穿过的第一内磁转子和第二内磁转子以及与从动轴连接的外磁转子架，外磁转子架上经轴承安装有外磁转子，此外，在外磁转子靠近从动轴的一端安装有外磁转子行星齿轮，在外磁转子行星齿轮与从动轴之间安装有从动轴行星齿轮。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，降低热量产生，增大调速范围，节约了稀土材料，大大提高了扭矩传递能力。由于采用了行星齿轮传递结构，通过改变外磁转子行星齿轮和从动轴行星齿轮的齿数比，实现了输入、输出转速0～N％的调速功能，此外采用轴承结构，避免从动轴沿两个方向不断震荡导致不能正常的沿一个方向转动带动负载。
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。此外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，随之产生大量热量，由于导体转子与永磁转子必须存在滑差，调速范围为0至98％。为解决上述问题，专利CN201520071349提出一种固定磁隙的永磁调速器，但由于第一内磁转子与第二内磁转子转动时，第一永磁体与第二永磁体之间的相对应的磁极极性从相同、相异之间不断切换，故导致从动轴沿两个方向不断震荡，不能正常的沿一个方向转动带动负载。
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、减小热量产生并能顺利带动负载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，本发明基于磁体同极相斥、异极相吸的原理，从改变外磁转子与内磁转子之间的作用力入手去设计新的永磁调速器，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，包括主动轴同心穿过的第一内磁转子和第二内磁转子以及与从动轴连接的外磁转子架，外磁转子架上经轴承安装有外磁转子；此外，在外磁转子靠近从动轴的一端安装有外磁转子行星齿轮，在外磁转子行星齿轮与从动轴之间安装有从动轴行星齿轮；在所述的外磁转子沿其内圆周面周向均匀分布有至少两个外永磁体，所述的第一內磁转子和第二内磁转子均沿各自的外圆周面周向均匀分布有至少两个第一内永磁体和第二内永磁体，两内磁转子上的内永磁体数量相同；在第一內磁转子上设有驱动第一内磁转子相对第二內磁转子转动的磁路调节执行器，用于调节两内磁转子上内永磁体同名磁极的位置关系。
由于采用了行星齿轮传递结构，通过改变外磁转子行星齿轮和从动轴行星齿轮的齿数比，实现了输入、输出转速0～N％的调速功能，大大扩展了本发明的使用范围和领域。
各个内永磁体磁极沿周向设置，同一内磁转子上相邻两内永磁体的相邻侧磁极磁性相同，第一内永磁体和第二内永磁体的磁极端面侧分别设有第一铁轭和第二铁轭。
具体调节过程：通过磁路调节执行器旋转第一内磁转子，当第二永磁体与第一永磁体的同名磁极处于相对应的位置时，第一铁轭、第二铁轭均被磁化成相对应极性的强磁体，对外显示磁性最强，与外磁转子根据同极相斥异极相吸的原理产生最大的吸引力或排斥力，从而使内、外磁转子同向或反向运动并实现力量传动；相反，当第二永磁体与第一永磁体的异名磁极处于相对应的位置时，外永磁体对第一、第二铁轭产生的吸、斥作力相等，内、外磁转子无法实现力量传递。
第一内永磁体和第二内永磁体由异名磁极位置相对应转动到同名磁极位置相对应的过程就是两个内磁转子与外磁转子之间作用力由小变大的过程，从而实现传递力量的改变，由此实现调速功能。
各个内永磁体磁极沿径向设置，同一内磁转子上相邻两内永磁体的相邻侧磁极磁性相异。
具体调节过程：通过磁路调节执行器旋转第一内磁转子，当第二永磁体与第一永磁体的同名磁极处于相对应的位置时，与外磁转子根据同极相斥异极相吸的原理产生最大的吸引力或排斥力，从而使内、外磁转子同向或反向运动并实现力量传动；相反，当第二永磁体与第一永磁体的异名磁极处于相对应的位置时，外永磁体对第二永磁体与第一永磁体的吸、斥作力相等，内、外磁转子无法实现力量传递。所述的外磁转子行星齿轮与外磁转子之间可通过键连接也可通过单向轴承连接。
外磁转子上的外永磁体数量与第一内磁转子上的第一内永磁体数量相同。当内外永磁体数量相同时，可实现内、外磁转子转速0—100％调整。
为防止从动轴在第一内永磁体和第二内永磁体由异名磁极位置相对应转动到下一组异名磁极位置相对应的过程中发生震荡，外磁转子通过两端装配的轴承安装于外磁转子架，所述的轴承可为单向轴承或双向轴承。单向轴承是在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的一种轴承。单向轴承也叫超越离合器，单向轴承的金属外壳里，包含很多个滚轴，滚针或者滚珠，而其滚动座(穴)的形状使它只能向一个方向滚动，而在另一个方向上会产生很大的阻力(所谓“单向”)，从而保证外磁转子带动从动轴沿一个方向转动。
所述的调节执行器可为电动执行机构、气动执行机构或液动执行机构。使用过程中，将永磁调速器安装于某控制系统中，压力、流量、液位等被控制系统接收并处理，然后提供到调节执行器，由调节执行器的执行机构控制第一内磁转子的转动，改变内外磁转子间的作用力。
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，降低热量产生，增大调速范围，节约了稀土材料，大大提高了扭矩传递能力。由于采用了行星齿轮传递结构，通过改变外磁转子行星齿轮和从动轴行星齿轮的齿数比，实现了输入、输出转速0～N％的调速功能，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。此外采用轴承结构，避免从动轴沿两个方向不断震荡导致不能正常的沿一个方向转动带动负载。
附图说明
图1为实施例一的装配剖视图；
图2为图1的F-F剖视图；
图3为实施例一的外磁转子体剖视图；
图4为图3的E-E剖视图；
图5为实施例一内磁转子体剖视图；
图6为图5的D-D剖视图；
图7为实施例二的装配剖视图；
图8为图7的A-A剖视图；
其中：1、主动轴，2、外磁转子，3、外永磁体，4、第一内磁转子，5、第一铁轭，6、第一内永磁体，7、第二铁轭，8、第二内永磁体，9、第二内磁转子，10、从动轴，11、调节执行器，12、外磁转子架，13、轴承、14、外磁转子行星齿轮，15、从动轴行星齿轮，16、键。
具体实施方式
实施例一
一种固定磁隙的永磁调速器，包括主动轴1同心穿过的第一内磁转子4和第二内磁转子9以及与从动轴10连接的外磁转子架12、外磁转子2，外磁转子2通过两端装配的轴承13安装于外磁转子架12，所述的轴承13可为单向轴承或双向轴承。此外，在外磁转子靠近从动轴的一端通过键16或单向轴承连接有外磁转子行星齿轮14，在外磁转子行星齿轮14与从动轴10之间安装有从动轴行星齿轮15；所述的外磁转子2沿其内圆周面周向均匀分布有至少两个外永磁体3，所述的第一內磁转子4和第二内磁转子9均沿各自的外圆周面周向均匀分布有至少两个第一内永磁体6和第二内永磁体8，各个内永磁体磁极沿周向设置，同一内磁转子上相邻两内永磁体的相邻侧磁极磁性相同，第一内永磁体6和第二内永磁体8的磁极端面侧分别设有第一铁轭5和第二铁轭7，两内磁转子上的内永磁体数量均与外磁转子2上的外永磁体3数量相同。在第一內磁转子4上设有驱动第一内磁转子4相对第二內磁转子9转动的磁路调节执行器11，用于调节两内磁转子上内永磁体同名磁极的位置关系。所述的调节执行器11可为电动执行机构、气动执行机构或液动执行机构。
实施例二
一种固定磁隙的永磁调速器，各个内永磁体磁极沿径向设置，同一内磁转子上相邻两内永磁体的相邻侧磁极磁性相异，其余部分与实施例一相同。
Claims (7)
1.一种固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：包括主动轴(1)同心穿过的第一内磁转子(4)和第二内磁转子(9)以及与从动轴(10)连接的外磁转子架(12)，外磁转子架(12)上经轴承安装有外磁转子(2)；此外，在外磁转子靠近从动轴的一端安装有外磁转子行星齿轮(14)，在外磁转子行星齿轮(14)与从动轴(10)之间安装有从动轴太阳齿轮(15)；在所述的外磁转子(2)沿其内圆周面周向均匀分布有至少两个外永磁体(3)，所述的第一内 磁转子(4)和第二内磁转子(9)均沿各自的外圆周面周向均匀分布有至少两个第一内永磁体(6)和第二内永磁体(8)，两内磁转子上的内永磁体数量相同；在第一内 磁转子(4)上设有驱动第一内磁转子(4)相对第二内磁转子(9)转动的磁路调节执行器(11)，用于调节两内磁转子上内永磁体同名磁极的位置关系。
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：各个内永磁体磁极沿周向设置，同一内磁转子上相邻两内永磁体的相邻侧磁极磁性相同，第一内永磁体(6)和第二内永磁体(8)的磁极端面侧分别设有第一铁轭(5)和第二铁轭(7)。
3.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：各个内永磁体磁极沿径向设置，同一内磁转子上相邻两内永磁体的相邻侧磁极磁性相异。
4.根据权利要求2或3所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：所述的外磁转子行星齿轮(14)与外磁转子(2)之间通过键(16)连接或通过单向轴承连接。
5.根据权利要求2或3所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：外磁转子(2)上的外永磁体(3)数量与第一内磁转子(4)上的第一内永磁体(6)数量相同。
6.根据权利要求2或3所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：外磁转子(2)通过两端装配的轴承(13)安装于外磁转子架(12)，所述的轴承(13)为单向轴承或双向轴承。
7.根据权利要求2或3所述的固定磁隙的永磁调速器，其特征在于：所述的调节执行器(11)为电动执行机构、气动执行机构或液动执行机构。
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