CN106451997A - 一种磁电式调速器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁电式调速器，包括永磁转子和电磁转子，还包括电流控制器，所述永磁转子与所述电磁转子之间形成均匀的固定的圆周空气隙。本发明在固定气隙的情况下亦可以实现调速，过大的涡电流可以反馈到用电设备或电网，解决了温升和效率问题。
Description
技术领域
本发明涉及机械动力传动系统，涉及一种磁电结合调速驱动系统。
背景技术
液力耦合调速、交流变频调速在机械调速中取得了成熟的经验，但也存在某些问题。永磁涡流调速的发明为工业速度控制扩展了一个新的领域。它直接调节负载的转速，电机转速保持不变，系统的载荷如压力或流量由传感器发出反馈信号，经PLC控制执行器，调整磁场间隙或耦合面积，负载的转速发生变化。
目前国内外应用的永磁涡流调速器有三种类型。
(1)轴向型(盘式)
采用双永磁盘与双导体盘，轴向力得到平衡。磁体是扇形或矩形，导体是平板，易于制造和安装是目前应用广泛的原因。但由于磁块安装在圆盘上，不同半径处的磁转矩不同，平均半径小，要获得大功率、高转矩，调速器直径就要做得很大，使其体积增加。高转速带来振动大、摆动也大。另外，调速机构改变气隙宽度比较复杂。
(2)径向型(双筒式)
筒形永磁转子在筒形导体转子内，调速器调节二者在轴线方向的相对位置，以改变导体转子与永磁转子之间的耦合面积，实现主、从动轴传递扭矩大小的改变。双筒式永磁调速器在圆盘式结构的基础上做出了一定的改进。首先它将圆盘式永磁调速器开放式的磁场改变成半闭合状态，这样磁体所激发的磁场在半封闭的空间内形成回路，使得磁体所激发的磁力线得到充分利用；增大了磁场耦合面积，较圆盘式提高了磁场的利用率，也提高了输出功率；从磁力线分布表明，垂直穿过铜导体的磁力线明显增多；筒式回转半径加大，传动扭矩提高，径向尺寸减小，轴向尺寸增大。调速机构依然比较复杂。
(3)径向型(三筒式)
基于上述圆盘式结构和双筒式结构的优缺点，在磁场一定的情况下，为了使得更多的磁力线穿过导体转子，使得磁场耦合面积更大，导体转子采用双筒形结构，其外筒内侧和内筒外侧筒壁上装有一层铜板，将永磁包围其中，磁体双面发生作用，使铜导体产生涡流，从而产生感应磁场，该结构所产生的感应磁场较前两种会明显增大，提高了磁场强度和传动转矩，但复杂的调速机构没有改变。
上述3种类型永磁调速器的通病是大滑动率时涡流热带来温升过高，大功率需要繁复的水冷装置，整体效率不高。
针对三种类型的永磁调速器调速机构的复杂性，本发明应用永磁与电磁的结合，调速无需改变气隙尺寸或耦合面积，创造性取消调速机构，过大的涡电流可以反馈到用电设备或电网，解决了温升和效率问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种磁电式调速器，在固定气隙的情况下亦可以实现调速，过大的涡电流可以反馈到用电设备或电网，解决了温升和效率问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种磁电式调速器，其特征在于：包括永磁转子和电磁转子，还包括电流控制器，所述永磁转子与所述电磁转子之间形成均匀的固定的圆周空气隙。
对本发明做进一步优选，所述永磁转子、所述电磁转子之间为同心安装套接，所述永磁转子在内，其内壁上设有N、S极交替排列的永磁体，所述电磁转子在外为凸极电枢。
对本发明做进一步优选，所述永磁转子、所述电磁转子之间为同心安装套接，所述永磁转子在外，其上设有N、S极交替排列的永磁体，所述电磁转子在内为凸极电枢。
对本发明做进一步优选，所述永磁转子为双筒式，所述电磁转子同心安装套接在所述永磁转子双筒之间，所述永磁转子双筒上设有N、S极交替排列的永磁体，所述电磁转子为凸极电枢。
对本发明做进一步优选，所述永磁转子、所述电磁转子都为盘式，两者为同心安装对接；所述永磁转子在外侧，其上设有N、S极交替排列的永磁体，所述电磁转子在内侧，为双凸极电枢。
对本发明做进一步优选，所述电磁转子凸极上安装有励磁绕组，并且同向绕组相邻两铁芯上缠绕方向相反，使得相邻铁芯产生的磁极极性相反，即N、S极交替布置。
对本发明做进一步优选，所述电磁转子安装在空心轴上，导线从中通过与旋转电源连接器相连。
对本发明做进一步优选，所述电流控制器通过集电环和碳刷连接所述绕组转子。
对本发明做进一步优选，所述电流控制器包括变流装置，所述变流装置可对所述绕组转子中的电流进行调节，所述变流装置通过将转差功率回收或消耗调节所述绕组转子的电流，或者所述变流装置引入可控电动势，调节所述绕组转子的电流。
与现有技术相比较，本发明的有益效果：
本发明包括永磁转子和电磁转子，还包括电流控制器，所述永磁转子与所述电磁转子之间形成均匀的固定的圆周空气隙；本发明在固定气隙的情况下实现调速，本发明通过同心安装套接或对接的永磁转子和电磁转子，还包括电流控制器，其中永磁转子上装有N、S极交替排列的永磁体，电磁转子为凸极电枢绕组，两转子之间形成均匀的固定的空气隙。由于导线在永磁场中相对运动，在导线中引起感应电流，环形的感应电流产生感应磁场，与永磁场相互作用产生磁扭矩。本发明通过电流控制器来改变电磁场的大小，从而改变负载扭矩和转速，从而达到调速的目的。当调节电流使得电流增大时，对应调速器输出扭矩增大，反之，对应调速器输出扭矩减小。
本发明中绕组产生的过大涡电流会造成调速器过热，涡电流通过旋转电源连接器可以反馈到用电设备或电网中。这样调整涡电流大小在许用范围内，调速器的工作温度也就限定在规定的范围内。故此本发明不用风冷或水冷进行降温，另外电流反馈能量再利用，节能效率高。
由上可知，本发明在固定气隙的情况下实现调速，过大的涡电流可以反馈到用电设备或电网，解决了温升和效率问题。
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
附图说明
图1是本发明中实施例1的结构示意图。
图2是本发明中实施例2的结构示意图。
图3是本发明中实施例3的结构示意图。
图4是本发明中实施例4的结构示意图。
图5和图7是本发明中电流控制器的控制电路图。
图6和图8是本发明中电流控制器的控制原理图。
具体实施方式
以下结合附图1至附图6及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
参考附图1本实施例公开了一种磁电式调速器，其特征在于：包括永磁转子1和电磁转子2，还包括电流控制器3，所述永磁转子1与所述电磁转子2之间形成均匀的固定的圆周空气隙4，所述永磁转子1、所述电磁转子2之间为同心安装套接，所述永磁转子1在内，其内壁上设有N、S极交替排列的永磁体5，所述电磁转子2在外为凸极电枢。本发明中所述电磁转子2凸极上安装有励磁绕组6，并且同向绕组相邻两铁芯上缠绕方向相反，使得相邻铁芯产生的磁极极性相反，即N、S极交替布置，所述电磁转子2安装在空心轴上，导线从中通过与旋转电源连接器相连，所述电流控制器3通过集电环7和碳刷8连接所述绕组转子，所述电流控制器3包括变流装置，所述变流装置可对所述绕组转子中的电流进行调节，所述变流装置通过将转差功率回收或消耗调节所述绕组转子的电流，或者所述变流装置引入可控电动势，调节所述绕组转子的电流。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例公开了一种磁电式调速器，其特征在于：包括永磁转子1和电磁转子2，还包括电流控制器3，所述永磁转子1与所述电磁转子2之间形成均匀的固定的圆周空气隙4，所述永磁转子1、所述电磁转子2之间为同心安装套接，所述永磁转子1在外，其上设有N、S极交替排列的永磁体5，所述电磁转子2在内为凸极电枢。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例公开了一种磁电式调速器，其特征在于：包括永磁转子1和电磁转子2，还包括电流控制器3，所述永磁转子1与所述电磁转子2之间形成均匀的固定的圆周空气隙4，所述永磁转子1为双筒式，所述电磁转子2同心安装套接在所述永磁转子1双筒之间，所述永磁转子1双筒上设有N、S极交替排列的永磁体5，所述电磁转子2为凸极电枢。
实施例4：
在实施例1的基础上，本实施例公开了一种磁电式调速器，其特征在于：包括永磁转子1和电磁转子2，还包括电流控制器3，所述永磁转子1与所述电磁转子2之间形成均匀的固定的圆周空气隙4，所述永磁转子1、所述电磁转2子都为盘式，两者为同心安装对接；所述永磁转子1在外侧，其上设有N、S极交替排列的永磁体5，所述电磁转子2在内侧，为双凸极电枢。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (9)
1.一种磁电式调速器，其特征在于：包括永磁转子和电磁转子，还包括电流控制器，所述永磁转子与所述电磁转子之间形成均匀的固定的圆周空气隙。
2.根据权利要求1所述一种磁电式调速器，其特征在于：所述永磁转子、所述电磁转子之间为同心安装套接，所述永磁转子在内，其内壁上设有N、S极交替排列的永磁体，所述电磁转子在外为凸极电枢。
3.根据权利要求1所述一种磁电式调速器，其特征在于：所述永磁转子、所述电磁转子之间为同心安装套接，所述永磁转子在外，其上设有N、S极交替排列的永磁体，所述电磁转子在内为凸极电枢。
4.根据权利要求1所述一种磁电式调速器，其特征在于：所述永磁转子为双筒式，所述电磁转子同心安装套接在所述永磁转子双筒之间，所述永磁转子双筒上设有N、S极交替排列的永磁体，所述电磁转子为凸极电枢。
5.根据权利要求1所述一种磁电式调速器，其特征在于：所述永磁转子、所述电磁转子都为盘式，两者为同心安装对接；所述永磁转子在外侧，其上设有N、S极交替排列的永磁体，所述电磁转子在内侧，为双凸极电枢。
6.根据权利要求1所述一种磁电式调速器，其特征在于：所述电磁转子凸极上安装有励磁绕组，并且同向绕组相邻两铁芯上缠绕方向相反，使得相邻铁芯产生的磁极极性相反，即N、S极交替布置。
7.根据权利要求1所述一种磁电式调速器，其特征在于：所述电磁转子安装在空心轴上，导线从中通过与旋转电源连接器相连。
8.根据权利要求1所述一种磁电式调速器，其特征在于：所述电流控制器通过集电环和碳刷连接所述绕组转子。
9.根据权利要求1所述一种磁电式调速器，其特征在于：所述电流控制器包括变流装置，所述变流装置可对所述绕组转子中的电流进行调节，所述变流装置通过将转差功率回收或消耗调节所述绕组转子的电流，或者所述变流装置引入可控电动势，调节所述绕组转子的电流。
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