CN111130305A - 一种无端环外笼型转子的调速型磁力耦合器 - Google Patents

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葛研军
杨均悦
王大明
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Abstract

本发明公开了一种无端环外笼型转子的调速型磁力耦合器，包括动力输入装置总成、外笼型转子总成、内永磁转子总成、调速装置总成、动力输出装置总成。所述动力输入装置总成包括动力输入轴、左轴承座及左端板。所述外笼型转子总成包括外轭铁、导条和外散热翅片。所述内永磁转子总成包括左右风扇、内轭铁、左右永磁体、间隔板及内散热翅片。所述外笼型转子总成中的导条与内永磁转子总成中的左永磁体及右永磁体之间均存在一层均匀气隙；导条与左永磁体之间的气隙等于导条与右永磁体之间的气隙。本发明的笼型转子不存在端环，具有轴向长度短、制造成本低等优点。本发明将笼型转子放置在外部，笼条中由感生电流所形成的热量易于散发出去。

Description

一种无端环外笼型转子的调速型磁力耦合器
技术领域
本发明涉及一种磁力耦合器，特别是一种无端环外笼型转子的调速型磁力耦合器。
背景技术
现有笼型转子磁力耦合器(如“ZL201210441925.0一种可调速的笼型转子磁力耦合器、ZL2013 10340277.4一种磁力耦合器、ZL201510270807.1一种永磁异步调速装置)一般均为内笼型转子，其优点是内鼠笼转子可采用标准型号，工艺成熟且价格较为低廉。
内笼型转子磁力耦合器的缺点主要有以下两点：
1、内鼠笼转子的两端存在端环，导致其轴向长度较长；
2、内鼠笼转子中感生电流所形成的热量不容易散发出去。
发明内容
为解决现有笼型转子磁力耦合器存在的上述问题，本发明目的是要提供一种轴向长度短及散热效率高的无端环外笼型转子的调速型磁力耦合器。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无端环外笼型转子的调速型磁力耦合器，包括动力输入装置总成、外笼型转子总成、内永磁转子总成、调速装置总成、动力输出装置总成及轴流式风扇总成。
所述的动力输入装置总成包括动力输入轴、左轴承座及左端板。所述的动力输入轴为阶梯轴，安装在左轴承座中，动力输入轴的左端与原动机刚性连接、右端与左端板刚性连接；所述的左轴承座安装在调速装置总成中的底板上，且与右轴承座保持轴向同心，用于支撑动力输入轴；所述的左端板为套筒式结构，套筒内圆筒与动力输入轴刚性连接，套筒外圆筒与外轭铁刚性连接，内圆筒与外圆筒之间开有通风孔。
所述的外笼型转子总成包括外轭铁、导条和外散热翅片。所述的外轭铁为套筒式结构，其内表面为内燕尾槽式结构；所述外轭铁的横截面为多边形结构，其外表面上安装有外散热翅片；所述的导条安装在外轭铁的内燕尾槽内；所述的导条为良导体材料。
所述的内永磁转子总成包括左风扇、右风扇、内轭铁、左永磁体、右永磁体、间隔板及内散热翅片。所述的左风扇由底板和扇叶组成，所述的左风扇安装在内轭铁的左端；所述的右风扇的结构与左风扇相同；所述的右风扇安装在内轭铁的右端；所述的内轭铁为内凹式套筒式结构，其横截面为外燕尾槽式结构，沿外燕尾槽长度方向上开有通孔，外燕尾槽上安装有左永磁体、间隔板及右永磁体；所述的内轭铁的的横截面为内多边形结构，其上安装有内散热翅片；所述的内轭铁的左、右两端分别安装有左风扇和右风扇；所述内轭铁的最小内圆表面为内花键式结构，所述内花键式结构与动力输出轴的外花键式结构相匹配；所述的左永磁体、间隔板及右永磁体的结构形状与内轭铁的外燕尾槽结构相匹配，并安装在内轭铁的外燕尾槽中；所述的间隔板上开有通孔，且通孔的大小与位置与内轭铁外燕尾槽长度方向上通孔的大小与位置相同，所述的间隔板安装在左永磁体及右永磁体之间，用于隔离左永磁体及右永磁体。
所述的调速装置总成包括调速轴承座、滑板、滑块、摆杆、转轴及底板轴承座。所述的调速轴承座为套筒式结构，其外表面为外多边形结构，其内孔安装有轴承，轴承的外圆表面与调速轴承座的内孔刚性连接，轴承的内孔套装在内轭铁内花键式结构的外表面上；所述的滑板安装在调速轴承座的外表面两侧上；所述的滑块安装在滑板上，滑块沿滑板上、下滑动；所述的摆杆为杆状结构，摆杆的两端有型孔，其中一端的型孔与滑块连接，另一端的型孔则与转轴连接；所述的转轴为阶梯轴结构，由底板轴承座支撑，转轴的输出端与调速电机连接；所述的底板轴承座安装在底板上，用于支撑转轴。
所述的动力输出装置总成包括埋入式轴承、右轴承座和动力输出轴。所述的埋入式轴承由于支撑动力输出轴的左端，所述埋入式轴承的外圆套装在动力输入轴的内孔中，埋入式轴承的内孔则套装在动力输出轴左端相应外圆上；所述的右轴承座用于支撑动力输出轴右端；所述的动力输出轴为阶梯轴；所述的动力输出轴由埋入式轴承及右轴承座支撑；所述的动力输出轴的最右端与负载连接。
所述的轴流式风扇总成包括轴流式扇叶及扇叶套筒，所述的轴流式扇叶焊接在扇叶套筒的外圆表面上，所述的扇叶套筒的内孔刚性套装在动力输入轴的外圆表面上。
所述的外笼型转子总成中的导条与内永磁转子总成中的左永磁体及右永磁体之间均存在一层均匀气隙；导条与左永磁体之间的气隙等于导条与右永磁体之间的气隙。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1、本发明的笼型转子不存在端环，具有轴向长度短、制造成本低等优点。
2、本发明将笼型转子放置在外部，笼条中由感生电流所形成的热量易于散发出去。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构图。
图2为图1的左端部剖视图。
图3为外轭铁与导条装配在一起的视图。
图4为内轭铁与右永磁体装配在一起的视图。
图5为调速轴承座的端面视图。
图6为轴流式风扇总成视图。
图7为内轭铁与内散热翅片装配在一起的视图。
图8为内轭铁与内散热翅片的A-A截面剖视图。
图中：1、动力输入轴，2、左轴承座，3、埋入式轴承，4、左端板，5、左风扇，6、外散热翅片，7、外轭铁，8、导条，9、右永磁体，10、右风扇，11、调速轴承座，12、滑块，13、右轴承座，14、动力输出轴，15、底板，16、转轴，17、摆杆，18、滑板，19、内轭铁，20、内散热翅片，21、轴流式扇叶，22、扇叶套筒，23、底板轴承座，24、左永磁体，25、间隔板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地说明。如图1-8所示，一种无端环外笼型转子的调速型磁力耦合器，包括动力输入装置总成、外笼型转子总成、内永磁转子总成、调速装置总成、动力输出装置总成及轴流式风扇总成。
所述的动力输入装置总成包括动力输入轴1、左轴承座2及左端板4。所述的动力输入轴1为阶梯轴，安装在左轴承座2中，动力输入轴1的左端与原动机刚性连接、右端与左端板4刚性连接；所述的左轴承座2安装在调速装置总成中的底板15上，且与右轴承座13保持轴向同心，用于支撑动力输入轴1；所述的左端板4为套筒式结构，套筒内圆筒与动力输入轴1刚性连接，套筒外圆筒与外轭铁7刚性连接，内圆筒与外圆筒之间开有通风孔。
所述的外笼型转子总成包括外轭铁7、导条8和外散热翅片6。所述的外轭铁7为套筒式结构，其内表面为内燕尾槽式结构；所述外轭铁7的横截面为多边形结构，其外表面上安装有外散热翅片5；所述的导条8安装在外轭铁7的内燕尾槽内；所述的导条8为良导体材料。
所述的内永磁转子总成包括左风扇5、右风扇10、内轭铁19、左永磁体24、右永磁体9、间隔板25及内散热翅片20。所述的左风扇5由底板和扇叶组成，所述的左风扇5安装在内轭铁19的左端；所述的右风扇10的结构与左风扇5相同；所述的右风扇10安装在内轭铁19的右端；所述的内轭铁19为内凹式套筒式结构，其横截面为外燕尾槽式结构，沿外燕尾槽长度方向上开有通孔，外燕尾槽上安装有左永磁体24、间隔板25及右永磁体9；所述的内轭铁19的的横截面为内多边形结构，其上安装有内散热翅片20；所述的内轭铁19的左、右两端分别安装有左风扇5和右风扇10；所述内轭铁19的最小内圆表面为内花键式结构，所述内花键式结构与动力输出轴14的外花键式结构相匹配；所述的左永磁体24、间隔板25及右永磁体9的结构形状与内轭铁19的外燕尾槽结构相匹配，并安装在内轭铁的外燕尾槽中；所述的间隔板25上开有通孔，且通孔的大小与位置与内轭铁外燕尾槽长度方向上通孔的大小与位置相同，所述的间隔板25安装在左永磁体24及右永磁体9之间，用于隔离左永磁体24及右永磁体9。
所述的调速装置总成包括调速轴承座11、滑板18、滑块12、摆杆17、转轴16及底板轴承座23。所述的调速轴承座11为套筒式结构，其外表面为外多边形结构，其内孔安装有轴承，轴承的外圆表面与调速轴承座的内孔刚性连接，轴承的内孔套装在内轭铁19内花键式结构的外表面上；所述的滑板18安装在调速轴承座11的外表面两侧上；所述的滑块12安装在滑板18上，滑块12沿滑板18上、下滑动；所述的摆杆17为杆状结构，摆杆17的两端有型孔，其中一端的型孔与滑块12连接，另一端的型孔则与转轴16连接；所述的转轴16为阶梯轴结构，由底板轴承座23支撑，转轴16的输出端与调速电机连接；所述的底板轴承座23安装在底板15上，用于支撑转轴16。
所述的动力输出装置总成包括埋入式轴承3、右轴承座13和动力输出轴14。所述的埋入式轴承3由于支撑动力输出轴14的左端，所述埋入式轴承3的外圆套装在动力输入轴1的内孔中，埋入式轴承3的内孔则套装在动力输出轴14左端相应外圆上；所述的右轴承座13用于支撑动力输出轴14右端；所述的动力输出轴14为阶梯轴；所述的动力输出轴14由埋入式轴承3及右轴承座13支撑；所述的动力输出轴14的最右端与负载连接。
所述的轴流式风扇总成包括轴流式扇叶21及扇叶套筒22，所述的轴流式扇叶21焊接在扇叶套筒22的外圆表面上，所述的扇叶套筒22的内孔刚性套装在动力输入轴1的外圆表面上。
所述的外笼型转子总成中的导条8与内永磁转子总成中的左永磁体24及右永磁体9之间均存在一层均匀气隙；导条8与左永磁体24之间的气隙等于导条8与右永磁体9之间的气隙。
本发明的工作原理如下：
拖动电机带动动力输入轴1并进而带动左端板4及导条8产生旋转运动，使导条8切割右永磁体9并在导条8中产生感生电流及感生磁场；导条8所产生的感生磁场与右永磁体9磁场相匹配，进而带动右永磁体9及其与之连接的内轭铁19及动力输出轴14产生旋转运动并将所需要的动力输出。
调速时，调速电机带动转轴16并进而带动摆杆17产生旋转运动，由于转轴16、摆杆17与滑板18组成一曲柄滑块结构，因此与摆杆17刚性连接的滑块12将迫使滑板18产生一个右向移动，由于滑板18与调速轴承座11刚性连接，而调速轴承座11内孔中的轴承与内轭铁19内花键式结构的外表面刚性连接，因此调速轴承座11将带动内轭铁19及相应的内永磁转子总成一起沿动力输出轴14的花键结构向右移动，使右永磁体9与导条8的轴向耦合长度及其相应的耦合磁通变小；由于磁力耦合器所能传递的转矩与其耦合磁通成正相关性，因此当本发明所述的轴向磁通减小时，其所传递的功率、转速及转矩也相应减小。本发明的散热原理如下：
磁力耦合器属于转差调速，耦合器内部存在能量损失，表现形式为发热。当耦合器内部温度超过永磁体退磁温度后，永磁体将产生不可逆退磁，导致磁力耦合器无法工作。
本发明散热原理为：动力输入轴1带动左端板4及导条8产生旋转运动后，轴流式扇叶21及外散热翅片6将产生与动力输入轴1相同的旋转速度；由于磁场耦合作用，内永磁转子总成中的左风扇5、右风扇10及内散热翅片20也将产生旋转运动，但该运动所形成的转速与动力输入轴1的转速存在转速差。
导条8及右永磁体9既为感生涡流源也为发热源，左永磁体24与右永磁体9所形成的热量可通过以下四种形式散发出去。
1、左永磁体24与右永磁体9所形成的热量，可通过导条8与左永磁体24之间的气隙及导条8与右永磁体9之间的气隙传导至导条8，并通过外轭铁7传导给外散热翅片6；而外散热翅片6旋转时可将周围空气形成圆周方向流动，将传导至其上的热量通过对流换热方式置换出去。
2、左永磁体24与右永磁体9所形成的热量，可将磁力耦合器的内部空气变为高温空气；而左风扇5与右风扇10可将所述的磁力耦合器内部的热空气搅动起来，并将热空气甩至导条8上，通过所述的第一种散热方式将热量带走。
3、左永磁体24与右永磁体9所形成的热量，既可通过内轭铁19直接传导给内散热翅片20；也可通过间隔板25上的通孔将热量传导至内散热翅片20；而内散热翅片20旋转时可将周围空气搅动起来，通过轴流式扇叶21将传导至其上的热量通过对流换热方式带走。
4、轴流式扇叶21旋转时，可迫使外界冷空气直接通过导条8与左永磁体24及导条8与右永磁体9之间的均匀气隙，将左永磁体24与右永磁体9所形成的热量带走。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种无端环外笼型转子的调速型磁力耦合器，其特征在于：包括动力输入装置总成、外笼型转子总成、内永磁转子总成、调速装置总成、动力输出装置总成及轴流式风扇总成；
所述的动力输入装置总成包括动力输入轴(1)、左轴承座(2)及左端板(4)；所述的动力输入轴(1)为阶梯轴，安装在左轴承座(2)中，动力输入轴(1)的左端与原动机刚性连接、右端与左端板(4)刚性连接；所述的左轴承座(2)安装在调速装置总成中的底板(15)上，且与右轴承座(13)保持轴向同心，用于支撑动力输入轴(1)；所述的左端板(4)为套筒式结构，套筒内圆筒与动力输入轴(1)刚性连接，套筒外圆筒与外轭铁(7)刚性连接，内圆筒与外圆筒之间开有通风孔；
所述的外笼型转子总成包括外轭铁(7)、导条(8)和外散热翅片(6)；所述的外轭铁(7)为套筒式结构，其内表面为内燕尾槽式结构；所述外轭铁(7)的横截面为多边形结构，其外表面上安装有外散热翅片(5)；所述的导条(8)安装在外轭铁(7)的内燕尾槽内；所述的导条(8)为良导体材料；
所述的内永磁转子总成包括左风扇(5)、右风扇(10)、内轭铁(19)、左永磁体(24)、右永磁体(9)、间隔板(25)及内散热翅片(20)；所述的左风扇(5)由底板和扇叶组成，所述的左风扇(5)安装在内轭铁(19)的左端；所述的右风扇(10)的结构与左风扇(5)相同；所述的右风扇(10)安装在内轭铁(19)的右端；所述的内轭铁(19)为内凹式套筒式结构，其横截面为外燕尾槽式结构，沿外燕尾槽长度方向上开有通孔，外燕尾槽上安装有左永磁体(24)、间隔板(25)及右永磁体(9)；所述的内轭铁(19)的的横截面为内多边形结构，其上安装有内散热翅片(20)；所述的内轭铁(19)的左、右两端分别安装有左风扇(5)和右风扇(10)；所述内轭铁(19)的最小内圆表面为内花键式结构，所述内花键式结构与动力输出轴(14)的外花键式结构相匹配；所述的左永磁体(24)、间隔板(25)及右永磁体(9)的结构形状与内轭铁(19)的外燕尾槽结构相匹配，并安装在内轭铁的外燕尾槽中；所述的间隔板(25)上开有通孔，且通孔的大小与位置与内轭铁外燕尾槽长度方向上通孔的大小与位置相同，所述的间隔板(25)安装在左永磁体(24)及右永磁体(9)之间，用于隔离左永磁体(24)及右永磁体(9)；
所述的调速装置总成包括调速轴承座(11)、滑板(18)、滑块(12)、摆杆(17)、转轴(16)及底板轴承座(23)；所述的调速轴承座(11)为套筒式结构，其外表面为外多边形结构，其内孔安装有轴承，轴承的外圆表面与调速轴承座的内孔刚性连接，轴承的内孔套装在内轭铁(19)内花键式结构的外表面上；所述的滑板(18)安装在调速轴承座(11)的外表面两侧上；所述的滑块(12)安装在滑板(18)上，滑块(12)沿滑板(18)上、下滑动；所述的摆杆(17)为杆状结构，摆杆(17)的两端有型孔，其中一端的型孔与滑块(12)连接，另一端的型孔则与转轴(16)连接；所述的转轴(16)为阶梯轴结构，由底板轴承座(23)支撑，转轴(16)的输出端与调速电机连接；所述的底板轴承座(23)安装在底板(15)上，用于支撑转轴(16)；
所述的动力输出装置总成包括埋入式轴承(3)、右轴承座(13)和动力输出轴(14)；所述的埋入式轴承(3)由于支撑动力输出轴(14)的左端，所述埋入式轴承(3)的外圆套装在动力输入轴(1)的内孔中，埋入式轴承(3)的内孔则套装在动力输出轴(14)左端相应外圆上；所述的右轴承座(13)用于支撑动力输出轴(14)右端；所述的动力输出轴(14)为阶梯轴；所述的动力输出轴(14)由埋入式轴承(3)及右轴承座(13)支撑；所述的动力输出轴(14)的最右端与负载连接；
所述的轴流式风扇总成包括轴流式扇叶(21)及扇叶套筒(22)，所述的轴流式扇叶(21)焊接在扇叶套筒(22)的外圆表面上，所述的扇叶套筒(22)的内孔刚性套装在动力输入轴(1)的外圆表面上；
所述的外笼型转子总成中的导条(8)与内永磁转子总成中的左永磁体(24)及右永磁体(9)之间均存在一层均匀气隙；导条(8)与左永磁体(24)之间的气隙等于导条(8)与右永磁体(9)之间的气隙。
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