CN111711339A - 调速型卧式油冷永磁耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业领域的永磁驱动技术，特别涉及一种调速型卧式油冷式永磁耦合器，调速型卧式油冷永磁耦合器，包括耦合器保护壳、出液孔、进液孔、电机轴、永磁主动转子、永磁从动转子，主动导磁盘、从动导磁盘、调速器，电机轴的轴头端与主动导磁盘连接，带动从动导磁盘转动，在电机轴的轴尾端与电机轴固定有主动导磁盘，永磁主动转子经调速器与电机轴连接，带动从动导磁盘的转动，所述耦合器保护壳包第一保护壳、第二保护壳，第一保护壳上设有进液孔，所述第二保护壳上设有出液孔，所述永磁耦合器整体为向上的立式结构，本发明的工作原理及优点在于：具有软启动，节能降耗，结构简单，体积小的特点,维散热效率高，相比风冷散热更加环保节约。

Description

调速型卧式油冷永磁耦合器

技术领域

本发明涉及工业领域的永磁驱动技术，涉及一种调速型卧式油冷永磁耦合器。

背景技术

永磁驱动技术是近年来国际上开发的一项突破性新技术，是专门针对风机、泵类离心负载调速节能的适用技术。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，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。

永磁耦合器是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转 矩传输。该技术实现了在驱动(电动机)和被驱动(负载)侧没有机械链接。 其工作原理是一端稀有金属氧化物硼铁钕永磁和另一端感应磁场相互作用产 生转矩，不受电动机轴和负载轴之间由于安装未对准原因因而产生的小角度 或者小偏移的影响。排除了中心不对称而产生的震动问题，由于没有机械链 接，即使电动机本身引起的震动也不会引起负载震动，使整个系统的震动问温度依然很高，甚至近200℃。 这些问题限制了使用的功率、转速范围，用户难以忍受。

不同类型的永磁耦合器采用的降温方式不同，风冷式永磁耦合器结构简单，主要散热靠导磁盘外侧安装铝散热翅片，依靠转速形成涡流在离心力作用下将内部的较多热量带出，以周围的空气形成温度差就可以达到换热降温的目的，以便永磁耦合器的可靠运行；永磁涡流传动技术在我国处于推广阶段， 由于要控制运行中的发热，使用了各种散热片，由此带来惊人的噪音，转速 越高，噪音越大，可达到120dB(A)，且设备温度依然很高，甚至近200℃。 这些问题限制了使用的功率、转速范围，用户难以忍受。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：

1.解决现有的调速型卧式油冷永磁耦合器运转过程中产热较大，长期使用损害转动部位，影响企业生产效益的问题。

2.目前市场上的永磁调速器，都需要通过控制器进行调速，调节机构复杂，重量大，负载轴难以支撑其重量，往往需要加支撑，且安装不便，占用空间大，内有多个轴承与易损耗件，维修维护个人几乎难以实现，调速需要外接执行器，手动调速困难，无法准确定位；花费巨大。

3.改造普通耦合器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。

本发明的基本方案为：调速型卧式油冷永磁耦合器，包括耦合器保护壳、出液孔、进液孔、电机轴、 永磁主动转子、永磁从动转子，主动导磁盘、从动导磁盘、调速器，电机轴的轴头端与主动导磁盘连接，带动从动导磁盘转动，在电机轴的轴尾端与电机轴固定有主动导磁盘 ，永磁主动转子经调速器与电机轴连接，带动从动导磁盘的转动，所述耦合器保护壳包第一保护壳、第二保护壳，第一保护壳上设有进液孔，所述第二保护壳上设有出液孔。

进一步限定，所述耦合器保护壳包括第一保护外壳、第二保护外壳、第一连接圈、第二连接圈，所述第一保护外壳、第二保护外壳通过连接圈上的螺栓结构连接。

在具体使用的时候，所述第一保护壳、第二保护为一体成型设计，所述第一连接圈、第二连接圈均设有对应的螺母，安装时，使用螺杆穿过所述第一连接圈、第二连接圈上的螺母，对耦合器保护壳贴合连接，本耦合器舍弃了复杂的结构连接，使用了简单高效的螺栓连接，使耦合器结构强度提高，制造时间缩短，成本大幅度降低。

进一步限定，所述进液孔、出液孔、设置有控制基板，可调节流量和压力。所述油冷液通过进液孔流向出液孔进行油冷液交换。

在具体使用的时候，油冷液在因为旋转的惯性运动，在离心力的作用下进入进入涡轮，然后通过涡轮旋转产生的离心力向永磁转子运动，最后到达出液孔进行油冷液置换，冷却液体由此带走导电盘切割磁性线产生的大量热量，且随着离心力的增大，进入永磁转子中的冷却液随之增加，将会带走更多热量，可以将温度控制在比较低的水平，永磁转子、导磁盘的温度可以控制在比较低的程度，磁铁不易退磁，本永磁耦合器舍弃了现有技术中采用的各种散热片结构，采用了油冷降热，通过控制基板来调节和控制油冷液的流量和压力，降低了设备运行时的噪音。

进一步限定，所述第一保护外壳包括第一连接面、第二连接面。所述第一连接面前端与所述第一连接圈连接，所述第一连接面后端连接第二连接面，所述第一连接面、第二连接面均为坡面。所述第二保护壳包括第三连接面、第四连接面、第五连接面，所述第三连接面头部与所述第二连接圈连接，所述第三连接面尾部连接第四连接面，所述第五连接面顶端与第四连接面尾端相连。所述第三连接面、第四连接面均为半斜面，所述第五连接面为平行于电机轴的直面。所述第二保护壳上有用于加固结构强度的稳定板，所述稳定板由至少8根单不规则矩形以电机轴为中心均匀分布在所第二保护壳表面。

在具体使用的时候，耦合器在运转中所受的挤压力通过机械轴向机械保护壳传导，所述连接面均为抗压和传导压力强的半坡面组成，并且所诉耦合器保护壳能够在耦合器工作的时候，避免异物进入耦合器内部，对永磁转子等结构造成损害，能够有效的提高本耦合器的结构强度，提升本耦合器的使用次数，降低了维护成本。

进一步限定，述耦合器保护壳为封闭式设计，除去出液孔、进液孔没有其他开孔。

在具体使用的时候，所述机械外壳保证油冷不会通过出液孔、进液孔之外其他的地方进行油冷液交换，或者向其他地方渗漏，节约了油冷液成本，同时避免了污染环境。

进一步限定，所述第二保护壳内部设有涡轮，所述涡轮与所述第二连接圈垂直平行，所述涡轮叶片永磁从动转子连接。油冷液通过进油孔使工作腔内的油冲向涡轮叶片使涡轮旋转。所述涡轮由至少10根涡轮叶片组成。

在具体使用的时候，所述电机轴带动涡轮转动，不需要使用其他的动力结构，优化了结构，降低了成本，同时涡轮带动油冷液转动，使油冷液的均匀的接触需要散热的组件，提高了散热效率。

进一步限定，所述的永磁主动转子，所述永磁从动转子具体采用合金永磁材料。

在具体使用的时候，有利于更好的保持磁铁的磁性，并极大的提高了转换效率。

本发明的工作原理及优点在于：

1.具有软启动，节能降耗，保护设备安全及结构简单，体积小的特点。

2.维修简单无易损件，并且安全可靠寿命长。

3.自动调速简单，能够准确定位，节约成本。

4.散热效率高，相比风冷散热更加环保节约。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本调速型卧式油冷永磁耦合器分解图（状态一）；

图2为本调速型卧式油冷永磁耦合器分解图（状态二）；

图3为调速型卧式油冷永磁耦合器立体图；

图4为本调速型卧式油冷永磁耦合器左视图；

图5为本调速型卧式油冷永磁耦合器右视图；

图6为本调速型卧式油冷永磁耦合器正视图；

附图中涉及到的附图标记有：1.耦合器保护壳；第一保护外壳101；第一连接圈1011第一连接面1012；第二连接面1012；第二保护外壳102；第二连接圈1021；第三连接面1022；第四连接面1023；第五连接面1024； 稳定板1025；进液孔103；出液孔104；控制基板105；2.永磁主动转子；3.永磁从动转子；4.电机轴；电机轴轴头401；电机轴轴尾402；5.导磁盘；主动导磁盘501；从动导磁盘502；6.调速器；7.涡轮。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：如图1至6所示,调速型卧式油冷永磁耦合器，耦合器保护壳1、出液孔104、进油孔103、电机轴4、 永磁主动转子2、永磁从动转子，主动导磁盘501、从动导磁盘502、调速器6，电机轴轴头401与主动导磁盘501连接，带动从动导磁盘502转动，在电机轴轴尾402与电机轴4固定有主动导磁盘501，永磁主动转子2经调速器6与电机轴4连接，带动从动导磁盘502的转动，所述耦合器保护壳1包括第一保护壳101、第二保护壳102，第一保护壳101上设有进油孔103，所述第二保护壳102上设有出液孔104，所述永磁耦合器整体为向上的卧式结构。

上述电机轴4201的轴头顶端与永磁主动转子2连接，带动永磁从动转子3转动，在电机轴4的电机轴头401处垂直于电机轴4固定有主动导磁盘501，主动导磁盘501由带有中心孔的钢盘组成，其面向永磁从动转子3的壁上，以电机轴4为分界，对称设置有铜导体，永磁主动转子2经调速器6与负电机轴4连接，带动主动导磁盘501的转动，垂直于调速器6且位于调速器6与永磁主动转子2的连接处固定有从动导磁盘502，从动导磁盘502由带有中心孔的钢盘组成.

上述耦合器保护壳1包括第一保护外壳101、第二保护外壳102、第一连接圈1011、第二连接圈1021，所述第一保护外壳101、第二保护外壳102通过连接圈上的螺栓结构连接。所述第一保护壳、第二保护壳为一体成型设计，所述第一连接圈1011、第二连接圈1021均设有对应的螺母，安装时，使用螺杆穿过所述第一连接圈1011、第二连接圈1021上的螺母，对耦合器保护壳1贴合连接，本耦合器舍弃了复杂的结构连接，使用了简单高效的螺栓连接，使耦合器结构强度提高，制造时间缩短，成本大幅度降低。

上述进油孔103、出液孔104、设置有控制基板105，可调节流量和压力。所述油冷液通过进油孔103流向出液孔104进行油冷液交换。油冷液在因为旋转的惯性运动，在离心力的作用下进入进入涡轮7，然后通过涡轮7旋转产生的离心力向永磁转子运动，最后到达出液孔104进行油冷液置换，冷却液体由此带走导电盘切割磁性线产生的大量热量，且随着离心力的增大，进入永磁转子中的冷却液随之增加，将会带走更多热量，可以将温度控制在比较低的水平，永磁转子、导磁盘5的温度可以控制在比较低的程度，磁铁不易退磁，本永磁耦合器舍弃了现有技术中采用的各种散热片结构，采用了油冷降热，通过控制基板105来调节和控制油冷液的流量和压力，降低了设备运行时的噪音。

上述第一保护外壳101包括第一连接面1012、第二连接面1012。所述第一连接面1012前端与所述第一连接圈1011连接，所述第一连接面1012后端连接第二连接面1012，所述第一连接面1012、第二连接面1012均为坡面。所述第二保护壳包括第三连接面1022、第四连接面1023、第五连接面1024，所述第三连接面1022头部与所述第二连接圈1021连接，所述第三连接面1022尾部连接第四连接面1023，所述第五连接面1024顶端与第四连接面1023尾端相连。所述第三连接面1022、第四连接面1023均为半斜面，所述第五连接面1024为平行于电机轴4的直面。所述第二保护壳上有用于加固结构强度的稳定板，所述稳定板由至少8根单不规则矩形以电机轴4为中心均匀分布在所第二保护壳表面。

上述耦合器在运转中所受的挤压力通过机械轴向机械保护壳传导，所述连接面均为抗压和传导压力强的半坡面组成，并且所诉耦合器保护壳1能够在耦合器工作的时候，避免异物进入耦合器内部，对永磁转子等结构造成损害，能够有效的提高本耦合器的结构强度，提升本耦合器的使用次数，降低了维护成本。

上述述耦合器保护壳1为封闭式设计，除去出液孔104、进油孔103没有其他开孔。所述机械外壳保证油冷不会通过出液孔104、进油孔103之外其他的地方进行油冷液交换，或者向其他地方渗漏，节约了油冷液成本，同时避免了污染环境。所述第二保护壳内部设有涡轮7，所述涡轮7与所述第二连接圈1021垂直平行，所述涡轮7叶片永磁从动转子连接。油冷液通过进油孔103使工作腔内的油冲向涡轮7叶片使涡轮7旋转。所述涡轮7由至少10根涡轮7叶片组成。所述电机轴4带动涡轮7转动，不需要使用其他的动力结构，优化了结构，降低了成本，同时涡轮7带动油冷液转动，使油冷液的均匀的接触需要散热的组件，提高了散热效率。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，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，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：包括耦合器保护壳、出液孔、进液孔、电机轴、 永磁主动转子、永磁从动转子，主动导磁盘、从动导磁盘、调速器，电机轴的轴头端与主动导磁盘连接，带动从动导磁盘转动，在电机轴的轴尾端与电机轴固定有主动导磁盘，永磁主动转子经调速器与电机轴连接，带动从动导磁盘的转动，所述耦合器保护壳包第一保护壳、第二保护壳，第一保护壳上设有进液孔，所述第二保护壳上设有出液孔。

2.根据权利要求1所述的调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：主动导磁盘与从动导磁盘之间连接，主动导磁盘及从动导磁盘通过调速器与永磁转子连接，通过调速器与永磁转子连接，永磁转子通过调速器调节沿轴向移动来调节与主动导磁盘及从动导磁盘的转速。

3.根据权利要求2所述的调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：所述进液孔、出液孔、设置有控制基板，可调节流量和压力，所述油冷液通过进液孔流向出液孔进行油冷液交换。

4.根据权利要求3所述的调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：所述耦合器保护壳包括第一保护外壳、第二保护外壳、第一连接圈、第二连接圈，所述第一保护外壳、第二保护外壳通过连接圈上的螺栓结构连接。

5.根据权利要求4所述的调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：所述第一保护外壳包括第一连接面、第二连接面，所述第一连接面前端与所述第一连接圈连接，所述第一连接面后端连接第二连接面，所述第一连接面、第二连接面均为坡面。

6.根据权利要求5所述的调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：所述第二保护壳包括第三连接面、第四连接面、第五连接面，所述第三连接面头部与所述第二连接圈连接，所述第三连接面尾部连接第四连接面，所述第五连接面顶端与第四连接面尾端相连，所述第三连接面、第四连接面均为半斜面，所述第五连接面为平行于电机轴的直面。

7.根据权利要求6所述的调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：所述耦合器保护壳为封闭式设计。

8.根据权利要求7所述的调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：所述第二保护壳上有用于加固结构强度的稳定板，所述稳定板由8根不规则矩形板组成。

9.根据权利要求8所述的调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：所述第二保护壳内部设有涡轮，所述涡轮与所述第二连接圈垂直平行，所述涡轮的叶片与永磁从动转子连接。

10.根据权利要求9所述的调速型卧式油冷永磁耦合器，其特征在于：油冷液通过进油孔使工作腔内的油冲向涡轮叶片使涡轮旋转，所述涡轮由至少10根涡轮叶片组成。

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