CN109450220B - 一种大功率风冷型永磁耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大功率风冷型永磁耦合器，主要包括：输入T型轴、第一导体盘、第一永磁盘、第二导体盘、第二永磁盘、联接板、中间盘、第三永磁盘、导向柱、第三导体盘、磁盘座、第四永磁盘、第四导体盘、散热片、轴承盖、轴承座、输出轴以及调速总成。本发明中利用两个磁盘座把第一导体盘、第一永磁盘、第二导体盘、第二永磁盘和第三永磁盘、第三导体盘、第四永磁盘、第四导体盘分别构成两个独立的整体，使得调速结构比分别控制各部件更简单、稳定；本发明采用的压缩空气通道设计巧妙利用固定件与转动、滑动件之间的相互关联关系，通过增加d、j处密封设计，保证冷却空气有效对所需冷却部位进行有效冷却。

Description

一种大功率风冷型永磁耦合器

技术领域

本发明涉及永磁耦合器技术领域，特别是涉及一种大功率风冷型永磁耦合器。

背景技术

永磁驱动技术是近年来在吸收并引进国外先进技术的基础上自主研发出来的，对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术，其主要应用对象为水泵、风机、离心机、抽油机、破碎机、皮带运输机、机械设备。它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用，极大减少整体系统振动，减少系统维护和延长系统使用寿命等特点。尤其是其不产生高次谐波且低速下不造成电机发热的优良调速特性更使其成为风机及泵类设备节能技术改造的首选。

永磁耦合器是永磁传动技术中应用与工业比较广泛的传动装置之一，目前市场上永磁耦合器功率在400千瓦(KW)以下为风冷式永磁耦合器，400KW以上在其应用范围内有两种永磁耦合器：一种为水冷式永磁耦合器，另一种为油冷式永磁耦合器。在工业领域大型永磁传动装置采用稀油冷却润滑，油冷式永磁耦合器会增加油站与换热系统，结构复杂，耗能高，冷却装置容易造成二次污染，并且油站维护保养难度较高，渗漏现象难以清除。水冷型永磁耦合器则需要外接水源冷却，水源要求必须为清洁水源，通常为电厂锅炉用除盐水。也需要有循环系统(水箱、泵)、冷却系统(换热器)、外部水冷却系统(泵)控制系统、反馈系统等等。

图1所示为目前风冷型永磁调速器的主要结构形式。主要构成部件包括：散热片(1、6)、导体盘(2、5)、永磁盘(3、4)以及调速机构7组成。其中件1、2、5、6组合在一起构成永磁调速器的主动转子机构，与原动机相连接；件3、4通过特殊的连接机构共同构成永磁调速器的从动件机构，与负载相连接。通过调节执行机构(7)控制永磁调速器气隙的大小可以实现对负载转速(扭矩)的调控。

现有的风冷型永磁调速器存在以下缺点：

执行机构控制着磁盘与导体盘两者气隙(间距)的大小，通过改变气隙的大小，来达到调速的目的。另外，在设计输入时，要根据设备的满负荷工作状态的所需扭矩和转速来选择和设计我们的永磁调速器所用永磁体的型号和确定导体盘直径的大小，也就是说在永磁体选定的情况下，因为受设备转速的限制，永磁调速器所能达到的最大扭矩是一个限值。

由于永磁调速传动属于差速传动，因此在运转过程中有一部分能量要转化为热能，这种热能主要集中在导体盘(2、5)之中，当主动转子高速旋转时，热量会通过导体盘本身以及散热片(1、6)与周围环境中的空气进行热量交换，从而实现降温的目的。但随着永磁传递功率的增大，由于滑差的存在，导体盘的发热也会变的更大，由于现有的这种结构及散热形式的限制，导致目前这种型式的调速器功率不会太大(一般在400kW以下)，为满足使用要求，再大一些功率的永磁调整器只能采用水冷或油冷形式进行强制冷却。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率风冷型永磁耦合器，解决大功率永磁调速器在不增加油冷或水冷附加设备情况下的自身散热问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种大功率风冷型永磁耦合器，包括输入T型轴、输出轴、永磁盘和导体盘，所述输入T型轴和所述输出轴上均设置有相同数量的若干个导体盘，所述导体盘之间通过联接板进行连接，且最左侧的一个所述导体盘与所述输入T型轴连接；所述输入T型轴与所述输出轴上均设置有一个磁盘座，两个磁盘座之间进行连接；每个所述磁盘座上均设置有若干个永磁盘，所述永磁盘靠近所述导体盘设置，且数量与所述导体盘的数量相同；所述最右侧的导体盘上固定有轴承盖，所述输出轴上还设置有调速总成，用于带动所述永磁盘动作，控制各所述永磁盘与所述导体盘的间隙。

优选的，所述输入T型轴上设置有两个导体盘，包括第一导体盘和第二导体盘，所述第一导体盘与所述输入T型轴通过螺栓连接；所述输出轴上设置有两个导体盘，包括第三导体盘和第四导体盘，所述轴承盖通过螺栓固定在所述第四导体盘的外侧。

优选的，所述输入T型轴的磁盘座上设置有第一永磁盘和第二永磁盘，所述输出轴的磁盘座上设置有第三永磁盘和第四永磁盘。

优选的，两个所述磁盘座之间通过中间盘和导向柱进行连接，所述中间盘位于两个所述磁盘座之间，所述导向柱贯穿所述中间盘，并且所述导向柱的两端分别与两个所述磁盘座连接。

优选的，所述中间盘与所述输出轴通过花键连接。

优选的，所述导向柱的两端与两个所述磁盘座之间形成有气腔，所述导向柱内设置有通孔用于连接两个所述气腔。

优选的，所述输出轴远离所述输入T型轴的一端通过轴承固定于轴承座上。

优选的，所述轴承座内开设有气体通道，所述气体通道通过气道与所述气腔连接。

优选的，所述输入T型轴上磁盘座内的气腔与所述第二导体盘、第二永磁盘之间的间隙连通；所述输出轴上磁盘座内的气腔与所述第三导体盘、第三永磁盘之间的间隙连通。

优选的，所述导体盘上均布有散热片。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明促进了大功率永磁传动装置的发展，本发明的风冷式永磁耦合器则利用强制风进行冷却，降低运行时产生的温度，并可以替代水冷式永磁耦合器及油冷式永磁耦合器的应用，由于不需要油站或水箱等大的设备，在节省空间的同时不存在油液泄露问题，不会造成环境污染，节省能源，维修简单，安全可靠寿命长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为目前风冷型永磁调速器的结构示意图；

图2本发明大功率风冷型永磁耦合器的结构示意图；

图1中，1、6-散热片，2、5-导体盘，3、4-永磁盘，7-调速机构；

图2中，1-输入T型轴1，2-第一导体盘，3-第一永磁盘，4-第二导体盘，5--第二永磁盘，6-联接板，7-中间盘，8-第三永磁盘，9-导向柱，10-第三导体盘，11-磁盘座，12-第四永磁盘，13-第四导体盘，14-散热片，15-轴承盖，16-轴承座，17-输出轴，18-调速总成。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种大功率风冷型永磁耦合器，解决大功率永磁调速器在不增加油冷或水冷附加设备情况下的自身散热问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图2所示，本实施例提供一种大功率风冷型永磁耦合器，包括：输入T型轴1、第一导体盘2、第一永磁盘3、第二导体盘4、第二永磁盘5、联接板6、中间盘7、第三永磁盘8、导向柱9、第三导体盘10、磁盘座11、第四永磁盘12、第四导体盘13、散热片14、轴承盖15、轴承座16、输出轴17以及调速总成18等。

输入T型轴1与第一导体盘2通过螺栓联接后，再与第二导体盘4、第三导体盘10、第四导体盘13通过联接板6用高强度螺栓联接成导体盘整体，散热片14均匀布置在各导体盘的钢盘之上，轴承盖15通过螺栓固定在第四导体盘13上，以轴承座内固定在输出轴17上的轴承作为一个支点，实现输入部件的双支承。

第三永磁盘8、第四永磁盘12与磁盘座11构成右磁盘部件，第一永磁盘3、第二永磁盘5与另一磁盘座11构成左磁盘部件，左、右两磁盘部件通过导向柱9与中间盘7使三者构成一体，同时中间盘7通过花键联接的形式与输出轴17构成同步整体，这样当电机带动导体盘部件转动时，与磁盘部件内永磁体磁场作用产生扭矩，从而实现动力的传输。

在本实施例中，调速总成18为现有技术，其动作原理为一公共齿轮与两平行齿条啮合，两齿条分别与两磁盘座11联接各自构成整体，当公共齿轮转动时，由于磁盘座上安装有永磁盘，从而实现永磁盘动作，以此来控制各磁盘与导体盘的间隙(气隙)。永磁传动的基本原理：当原动机带动主动转子(导体盘)转动时，主动转子与从动转子(永磁盘)就会存在相对运动(滑差)，导体盘上的铜环(铝环)就会切割从动转子里面永磁体产生的磁力线，从而在导体盘内产生电涡流，由电涡流产生的感应电磁场会与永磁场相互作用，从而达到传递扭矩的效果。

本实施例与现有技术相比，当导体盘与磁盘数量增加一倍时，在原导体盘与磁盘各输入参数不变的情况下，理论上产生的扭矩就会增大一倍。因此在原双盘传动扭矩不能满足的情况下，通过计算可以通过改变相互作用的导、磁盘的对数来满足提升扭矩的需要；这样设计的另一个优势是把负载所需大功率分解到各个分盘之后，每组导、磁盘所需承担功率变小后，其总发热率也会相应变小，从而满足设备正常使用要求。

为使永磁调速器的散热效果更佳，避免因导体盘热量集聚传导至永磁体，造成永磁体长时间在高温下工作造成退磁的不良后果，本实施例采用气膜技术，在大功率风冷式永磁耦合器中的铜导体和永磁转子之间形成隔绝气膜，冷却铜导体和永磁转子的同时，隔绝铜导体和永磁转子之间的热量传递，从而提高降温的效率及程度，保证永磁耦合器的可靠运行。如图2所示：

在轴承座16上设计有压缩空气进口，外界环境温度的压缩空气沿轴承座上的气体通道h前进，在k处分流一部分冷却导体盘最右侧轴承盖15，k处空气出口位置相对于基础固定，导体盘在旋转过程中，空气会均匀吹到轴承盖15上，从而把轴承的发热带走；压缩空气按图2中箭头标示方向流动，即压缩空气经气道h、g、f、e进入导向柱9与磁盘座11形成的气腔c当中，气腔当中的冷却空气再通过气道a、b进入第二导体盘4、第二磁盘5以及第三导体盘10、第三磁盘8各自的气隙当中。

进入气道中的气体沿箭头所示方向流经各个零件，由于各部件之间不存在相对运动，因此各零件之间可以通过螺栓等方式联接，同时各接合面之间通过保证加工精度和涂密封胶等方法保证气道的气密性。上述气道共分三路(每路结构和形式相同)，压缩空气分别经由三根导向柱9通过上述两组导体盘、磁盘之间的气隙，由于导体盘和磁盘存在一定滑差，因此每组导、磁盘气隙之间会形成一层均匀的气膜，使导体盘上产生的热量与磁盘之间有效分开，同时压缩空气在外泄过程中会直接把导体盘产生热量带走，从而有效保护磁盘不受高温伤害的同时使设备整体达到降温的目的。

本发明中利用磁盘座11把第一导体盘2、第一永磁盘3、第二导体盘4、第二永磁盘5和第三永磁盘8、第三导体盘10、第四永磁盘12、第四导体盘13分别构成两个独立的整体，使得调速结构比分别控制各部件更简单、稳定；本发明采用的压缩空气通道设计巧妙利用固定件与转动、滑动件之间的相互关联关系，通过增加d、j处密封设计，保证冷却空气有效对所需冷却部位进行有效冷却。

本发明大功率风冷式永磁耦合器降低运行时产生的温度，并可以替代水冷式永磁耦合器及油冷式永磁耦合器的应用，具有软启动，节能降耗，保护设备安全及结构简单的特点。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种大功率风冷型永磁耦合器，包括输入T型轴、输出轴、永磁盘和导体盘，其特征在于：所述输入T型轴和所述输出轴上均设置有相同数量的若干个导体盘，所述导体盘之间通过联接板进行连接，且最左侧的一个所述导体盘与所述输入T型轴连接；所述输入T型轴与所述输出轴上均设置有一个磁盘座，两个磁盘座之间进行连接；每个所述磁盘座上均设置有若干个永磁盘，所述永磁盘靠近所述导体盘设置，且数量与所述导体盘的数量相同；最右侧的所述导体盘上固定有轴承盖，所述输出轴上还设置有调速总成，用于带动所述永磁盘动作，控制各所述永磁盘与所述导体盘的间隙；

所述输入T型轴上设置有两个导体盘，包括第一导体盘和第二导体盘，所述第一导体盘与所述输入T型轴通过螺栓连接；所述输出轴上设置有两个导体盘，包括第三导体盘和第四导体盘，所述轴承盖通过螺栓固定在所述第四导体盘的外侧；所述输入T型轴的磁盘座上设置有第一永磁盘和第二永磁盘，所述输出轴的磁盘座上设置有第三永磁盘和第四永磁盘；两个所述磁盘座之间通过中间盘和导向柱进行连接，所述中间盘位于两个所述磁盘座之间，所述导向柱贯穿所述中间盘，并且所述导向柱的两端分别与两个所述磁盘座连接；

所述导体盘上均布有散热片。

2.根据权利要求1所述的大功率风冷型永磁耦合器，其特征在于：所述中间盘与所述输出轴通过花键连接。

3.根据权利要求2所述的大功率风冷型永磁耦合器，其特征在于：所述导向柱的两端与两个所述磁盘座之间形成有气腔，所述导向柱内设置有通孔用于连接两个所述气腔。

4.根据权利要求3所述的大功率风冷型永磁耦合器，其特征在于：所述输出轴远离所述输入T型轴的一端通过轴承固定于轴承座上。

5.根据权利要求4所述的大功率风冷型永磁耦合器，其特征在于：所述轴承座内开设有气体通道，所述气体通道通过气道与所述气腔连接。

6.根据权利要求5所述的大功率风冷型永磁耦合器，其特征在于：所述输入T型轴上磁盘座内的气腔与所述第二导体盘、第二永磁盘之间的间隙连通；所述输出轴上磁盘座内的气腔与所述第三导体盘、第三永磁盘之间的间隙连通。