CN111416502A - 快速散热型永磁耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于由周围空气流过的冷却或通风的发电、变电或配电设备技术领域，公开了一种快速散热型永磁耦合器，包括外壳、输入轴和输出轴，输入轴上固定有铜转子，输出轴上固定有永磁转子，永磁转子位于铜转子内；外壳上设有多个散热孔，还包括冷却部，冷却部包括与输入轴转动连接的定位块，定位块上设有多条导流通道，导流通道的进气端位于靠近外壳处，导流通道的出气端朝向铜转子，导流通道的直径沿靠近出气端处逐渐减小；输入轴上还固定有若干将外部气体导入导流通道的散热翅片。本发明解决了现有技术仅通过排出热气，只能实现减少永磁转子升温，不能实现对永磁转子降温，进而使得长时间运行后，永磁转子因高温消磁，无法稳定运行的问题。
Description
技术领域
本发明属于由周围空气流过的冷却或通风的发电、变电或配电设备技术领域，具体涉及一种快速散热型永磁耦合器。
背景技术
永磁耦合器又称磁力联轴器、永磁传动装置。主要由铜转子、永磁转子和控制器三个部分组成。在永磁耦合器运行的过程中，铜转子和永磁转子均会发生快速的转动，而磁感应做功，会使得铜转子和永磁转子产生热量，热量会导致永磁转子消磁，出现转动速率降低或无法转动的情况，因此需要对永磁转子进行降温。现目前通常使用的冷却方式是风冷，通过在导磁盘外侧安装散热翅片，依靠导磁盘转动，形成涡流，将内部较多的热量带出，以达到降温的效果。
但是这种方式，只能将温度较高的气体排走，减少升温，而并不能达到降温的效果。为了确保长时间运行后，不会出现消磁的的情况，需要在减少升温的同时，快速的降温，使得永磁转子的温度降低，保证永磁转子的稳定运行。
发明内容
本发明意在提供一种快速散热型永磁耦合器，以解决现有技术仅通过排出热气，只能实现减少永磁转子升温，不能实现对永磁转子降温，进而使得长时间运行后，永磁转子因高温消磁，无法稳定运行的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，快速散热型永磁耦合器，包括外壳和分别贯穿外壳两端的输入轴与输出轴，还包括铜转子和位于铜转子内的永磁转子，且永磁转子和铜转子之间形成气缝，铜转子固定在输入轴上，永磁转子固定在输出轴上，外壳上设有多个散热孔，还包括冷却部，冷却部包括固定在外壳内侧的定位块，输入轴转动连接在定位块上，定位块上设有多条导流通道，导流通道的进气端位于靠近外壳，导流通道的出气端朝向铜转子，导流通道的直径沿靠近出气端方向逐渐减小；输入轴上还固定有若干将外部气体导入导流通道的散热翅片。
本技术方案的技术原理：
通过永磁耦合器运行时输入轴的转动，带动散热翅片转动，进而对气体进行导流，将外部气体导流至导流通道内，并从导流通道的出气端吹撒在铜转子上，实现对铜转子的降温。由于铜转子的材料特性，其导热性好，因此在铜转子降温后，会迅速的与永磁转子发生热交换，实现永磁转子的温度降低。
铜转子和永磁转子转动时会发热，使得壳体内部温度较高，而通过散热翅片导流至导流通道内的气体温度较低；同时，由于导流通道朝向出气端的直径逐渐减小，根据伯努利原理，从出气端排出的气体的流速快、温度低，进而能够提高降温的效果和效率。
本技术方案的有益效果：
1、通过在输入轴上设置散热翅片，永磁耦合器运行时，输入轴会发生转动，带动散热翅片转动，将外部的气体导流至导流通道内，并从导流通道的出气端排出，吹撒在铜转子上，实现对铜转子的降温；由于铜转子的导热性好，其散热后，会与永磁转子发生热交换，进而对永磁转子的降温；
2、导流通道的直径朝向出气端方向逐渐减小，气体在导流通道内流动时，流速逐渐变快，根据伯努利原理，气体的温度逐渐降低，因此使得从出气端排出的气体温度低，因此能实现对铜转子的快速、高效降温；
综上所述，与现有技术通过将壳体内侧的热气排出相比，本技术方案引入外部温度较低的气体，通过气体与铜转子发生热交换，实现降温；同时，由于本技术方案的具体结构设置，能够使得吹撒在铜转子上的气体温度进一步降低，进而提高降温的效果和速度，实现快速、高效的降温。
进一步，所述冷却部设有两个，且另一个冷却部的定位块与输出轴转动连接。
有益效果：将另一个冷却部设置在输出轴一侧，能够实现对另一侧的铜转子进行降温，实现对铜转子两侧同步降温，提高降温的效果和速度。
进一步，所述定位块上均固定有包裹散热翅片的导流罩，且导流通道均位于导流罩的内圈。
有益效果：通过导流罩的设置，能够对外部气体进行导流，便于气体全部进入导流通道内，方便对铜转子进行降温。
进一步，所述导流罩呈锥形，且导流罩的自由端与外壳内侧相抵。
有益效果：将导流罩设置为锥形，能够使得导流罩的进气端包裹范围较广，进而能导流更多的气体；同时，导流罩的自由端与外壳内侧相抵，能避免向导流通道内导入外壳内部的温度较高的气体，进而避免降温效果受影响。
进一步，所述定子上还固定有挡流盘，导流通道的出气端位于挡流盘与铜转子之间。
有益效果：通过导流通道排出的气体位于挡流盘与铜转子之间，能减缓气体向外扩散的速度，延长气体与铜转子之间的接触，进而延长气体与铜转子之间的热交换时间，提高对铜转子的降温效果。
进一步，还包括散热部，散热部包括固定在外壳内侧的散热桶，散热桶内竖向滑动连接有滑板，散热桶的顶部设有与外部连通的排气管，排气管上设有排气单向阀，滑板上设有导气口，导气口内设有导气单向阀，散热桶底部固定有进气口，进气口内设有进气单向阀；滑板的底部还固定有贯穿散热桶底部的推杆，铜转子外圈固定有间歇推动推杆的驱动块。
有益效果：设置散热部，能够将外壳内温度较高的气体向外排出，减少较高温的气体对外部气体降温效果的影响。铜转子转动时，会带动驱动块转动，当驱动块转动至与推杆相抵后，逐渐推动推杆上移，并带动滑板上移，滑板挤压散热桶上部的气体，气体通过排气管排出；同时，位于散热桶下部通过进气口将外壳内温度较高的气体吸入。随着铜转子的转动，驱动块逐渐脱离推杆，使得推杆在自身重力和滑板的重力作用下下滑，进而将散热桶下部的气体通过导气口导入散热桶上部。通过铜转子的持续转动，能持续上述动作，进而完成将外壳内部的温度较高的气体排出。
进一步，所述推杆的底部固定有配重块。
有益效果：在配重块的作用下，能实现滑板的快速下移，使得整个散热部的运行效果佳。
进一步，所述滑板与散热桶底部之间焊接有弹簧。
有益效果：设置弹簧，能避免配重块带动滑板快速下移，造成的撞击散热桶，避免散热桶受损。
进一步，所述配重块呈球形。
有益效果：将配重块设置为球形，具有弧面，能方便驱动块的推动。
进一步，所述驱动块呈弧形。
有益效果：驱动块为弧形，具有弧面，方便与配重块的接触，从而方便推动推杆上移，同时弧面的驱动块没有棱角，能避免刮伤配重块；并且配重块和驱动块接触时也没有噪音的产生，减少的外部环境的影响。
附图说明
图1为本发明实施例1的纵向剖视图；
图2为本发明实施例2中散热部的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：输入轴1、输出轴2、铜转子3、永磁转子4、定位块5、导流通道51、挡流盘52、导流罩53、散热翅片6、散热桶7、进气口71、排气管72、滑板8、导气口81、推杆82、配重块83、驱动块9。
实施例1：
快速散热型永磁耦合器，基本如附图1所示，包括外壳(图中未画出)，外壳的外周和端部均设置有多个散热孔。外壳内从左至右依次设有输入轴1、铜转子3、输出轴2，铜转子3内设有空腔，永磁转子4设置在空腔内，且永磁转子4与铜转子3之间形成气缝。
输入轴1贯穿外壳的前端(即图1中的左端)，并延伸至外壳外，输出轴2贯穿外壳的后端，且延伸至外壳外。输入轴1和输出轴2均与外壳转动连接。在使用时，输入轴1与电机的转动轴固定，通过电机驱动；输出轴2与待使用部件固定。
铜转子3的左侧固定在输入轴1的右端，铜转子3与输入轴1之间的连接方式可以为焊接，也可以通过轴承连接，本实施例中使用轴承连接。永磁转子4的右侧固定在输出轴2的左端，且输出轴2的左端贯穿铜转子3，并与铜转子3转动连接。
外壳内还设置有两个冷却部，冷却部分别设置在铜转子3的左右两侧，且关于铜转子3的中轴线对称设置。以左侧的冷却部为例，冷却部包括固定在外壳内的定位块5，输入轴1贯穿定位块5，且输入轴1与定位块5转动连接。
定位块5内设置有多条导流通道51，导流通道51的数量可以根据实际的需求进行设置，本实施例中定位块5上设有5条导流通道51。导流通道51的左端为进气端，右端为出气端，导流通道51的出气端朝向铜转子3，能实现从导流通道51内排出的气体吹撒在铜转子3上。导流通道51的直径从左至右依次减小。
定位块5的左端还固定有导流罩53，导流罩53包裹导流通道51的进气端。导流罩53呈锥形，且导流罩53的大径端(即左端)与外壳左端相抵。输入轴1上设有多块散热翅片6，本实施例中散热翅片6设有三块。三块散热翅片6构成类似风扇叶片的结构，能实现将外壳外部的气体吸入，并导流至导流通道51内。
定位块5靠近铜转子3的一端还固定有挡流盘52，导流通道51的出气端位于挡流盘52与铜转子3之间。
具体实施过程如下：
永磁耦合器使用时，通过电机的驱动，实现输入轴1的转动，再通过铜转子3和永磁转子4的配合实现输出轴2的转动，因此实现永磁耦合器的运行。在此过程中，由于铜转子3和永磁转子4快速转动，通过磁感应做功，会使得铜转子3和永磁转子4产生大量的热量。
输入轴1转动带动散热翅片6转动，散热翅片6形成类似风扇的结构，并通过导流罩53的阻挡和导流，能将外壳外部的气体导流至导流通道51，并使得气体沿着导流通道51流动。由于导流通道51朝向出气端的直径逐渐减小，根据伯努利原理，气体的流速逐渐加快，且气体的温度逐渐变低，便于与铜转子3进行热交换，实现对铜转子3左侧降温。当气体通过导流通道51的出气端排出后，吹撒在铜转子3的表面，实现与铜转子3进行热交换，进而完成对铜转子3的降温。同时，右侧的冷却部的运转，实现对铜转子3的右侧进行降温。
而在定位块5上设置的挡流盘52，能够对气体向外扩散进行阻挡，使得气体被限制在挡流盘52与铜转子3之间的时间延长，进而使得气体能充分的与铜转子3进行热交换，既提高对铜转子3的降温效果，又能提高气体进行热交换的利用率。
通过气体对铜转子3进行降温，使得铜转子3的温度会低于永磁转子4的温度，由于铜转子3本身材料的特性，热导性较高，能快速的与永磁转子4发生热交换，进而实现对永磁转子4的降温。通过导流通道51持续的通入气体，便能快速且高效的对铜转子3和永磁转子4进行降温，避免永磁转子4因高温导致的消磁的情况出现。
实施例2：
实施例2与实施例1的区别仅在于，如图2所示，本实施例还包括散热部，散热部包括固定在外壳顶部内侧的散热桶7，散热桶7的底端封闭。散热桶7内竖向滑动连接有滑板8，滑板8的底部焊接有推杆82，推杆82贯穿散热桶7的底部并延伸至散热桶7外，推杆82与散热桶7底部竖向滑动连接。推杆82的底部固定有配重块83，配重块83为非金属材质，例如，本申请中使用重量为2kg的塑料球。
散热桶7的顶部设置有排气管72，排气管72将散热桶7内部和外壳外部连通。排气管72内设有排气单向阀，当滑板8上移时，挤压散热桶7上部的气体，使得散热桶7上部的压强增大，进而使得排气单向阀打开，向外排出气体。滑板8上设有导气口81，导气口81内设有导气单向阀，当滑板8向下滑动时，挤压散热桶7下部的气体，散热桶7下部的压强增大，进而导气单向阀打开，将散热桶7下部的气体导入散热桶7上部。散热桶7底部设有进气口71，进气口71内设有进气单向阀，当滑板8上移时，散热桶7位于滑板8下方的空间增大，压强减小，进气单向阀打开，因此将外壳内的温度较高的气体吸入散热桶7内，便于后续将温度较高的气体排出。滑板8底部与散热桶7底部之间焊接有弹簧。
铜转子3的外圈固定一个驱动块9，驱动块9呈弧形，驱动块9位于配重块83下方，当驱动块9转动至顶部时，能与配重块83接触。
具体实施过程如下：
在永磁耦合器运行的过程中，铜转子3的转动，带动驱动块9转动，当驱动块9转动至顶部时，与配重块83接触，并随着驱动块9持续转动，且配合配重块83的形状，使得驱动块9推动配重块83上移，从而实现推杆82带动滑板8上移，挤压散热桶7上部的气体，上部的气体通过排气管72排出；同时，滑板8上移，散热桶7下部通过进气口71将外壳内的温度较高的气体吸入散热桶7内。
随着铜转子3转动带动驱动块9转动，驱动块9逐渐与配重块83脱离，此时，在配重块83、推杆82、滑板8的自身重力作用下，滑板8下移，挤压散热桶7下部的气体，将气体通过导气口81导入滑板8上方的散热桶7内。通过铜转子3的持续转动，能实现滑板8间歇的上下移动，进而能够将外壳内的温度较高的气体强制排出。
对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本专利实施的效果和专利的实用性。
Claims (10)
1.快速散热型永磁耦合器，包括外壳和分别贯穿外壳两端的输入轴与输出轴，还包括铜转子和位于铜转子内的永磁转子，且永磁转子和铜转子之间形成气缝，铜转子固定在输入轴上，永磁转子固定在输出轴上，外壳上设有多个散热孔，其特征在于：还包括冷却部，冷却部包括固定在外壳内侧的定位块，输入轴转动连接在定位块上，定位块上设有多条导流通道，导流通道的进气端位于靠近外壳，导流通道的出气端朝向铜转子，导流通道的直径沿靠近出气端方向逐渐减小；输入轴上还固定有若干将外部气体导入导流通道的散热翅片。
2.根据权利要求1所述的快速散热型永磁耦合器，其特征在于：所述冷却部设有两个，且另一个冷却部的定位块与输出轴转动连接。
3.根据权利要求2所述的快速散热型永磁耦合器，其特征在于：所述定位块上均固定有包裹散热翅片的导流罩，且导流通道均位于导流罩的内圈。
4.根据权利要求3所述的快速散热型永磁耦合器，其特征在于：所述导流罩呈锥形，且导流罩的自由端与外壳内侧相抵。
5.根据权利要求4所述的快速散热型永磁耦合器，其特征在于：所述定子上还固定有挡流盘，导流通道的出气端位于挡流盘与铜转子之间。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的快速散热型永磁耦合器，其特征在于：还包括散热部，散热部包括固定在外壳内侧的散热桶，散热桶内竖向滑动连接有滑板，散热桶的顶部设有与外部连通的排气管，排气管上设有排气单向阀，滑板上设有导气口，导气口内设有导气单向阀，散热桶底部固定有进气口，进气口内设有进气单向阀；滑板的底部还固定有贯穿散热桶底部的推杆，铜转子外圈固定有间歇推动推杆的驱动块。
7.根据权利要求6所述的快速散热型永磁耦合器，其特征在于：所述推杆的底部固定有配重块。
8.根据权利要求7所述的快速散热型永磁耦合器，其特征在于：所述滑板与散热桶底部之间焊接有弹簧。
9.根据权利要求8所述的快速散热型永磁耦合器，其特征在于：所述配重块呈球形。
10.根据权利要求9所述的快速散热型永磁耦合器，其特征在于：所述驱动块呈弧形。
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