CN112366918B - 一种阵列电磁永磁混合调速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列电磁永磁混合调速装置，该调速装置包括圆盘一、圆盘二、筒轴、多块磁圈、多组线圈组件以及多个连接件。圆盘二与圆盘一同轴设置且与圆盘一相隔。筒轴与圆盘二同轴设置，且一端固定在圆盘二的中心孔。多块磁圈均匀排列在同一个圆环上且安装在圆盘一上。相邻的两块磁圈之间预留出与一组线槽对应的一个安装间隙，且相邻的两块磁圈之间的磁极方向相反布置。每组线圈组件安装在对应的安装间隙上中，多组线圈组件的线圈依次串联。在多组线圈组件通电后，每个线圈组件产生的交变磁场的方向与相邻的两个磁圈的磁场方向相同或相反。本发明可以通过调节线圈组的电流大小产生对应的电磁场直接对永磁场进行加强或减弱，使得调速的过程更加稳定，同时提速反应也更快。

Description

一种阵列电磁永磁混合调速装置

技术领域

本发明涉及调速装置领域的一种混合调速装置，尤其涉及一种阵列电磁永磁混合调速装置。

背景技术

现有的永磁调速装置通过改变磁盘与导体盘之间的间隙来调节磁场强弱进而改变的调速装置的传动特性。而在实际使用过程中，间隙的调整会存在一定的时延，同时会降低结构刚度，增加振动。

发明内容

为解决现有的调速装置存在反应慢的技术问题，本发明提供一种阵列电磁永磁混合调速装置。

本发明采用以下技术方案实现：一种阵列电磁永磁混合调速装置，其包括：

圆盘一；

圆盘二，其与所述圆盘一同轴设置，且与所述圆盘一相隔；

筒轴，其与所述圆盘二同轴设置，且一端固定在所述圆盘二的中心孔上；其中，所述筒轴与所述圆盘二朝向所述圆盘一的同一侧上开设有延伸至所述圆盘二的中心的多组线槽，每组线槽具有一个进线沟槽和一个出线沟槽；所述筒轴的筒壁上开设有分别与多组线槽对应的多组通孔；

多块磁圈，其均匀排列在同一个圆环上，且安装在所述圆盘一上；相邻的两块磁圈之间预留出与一组线槽对应的一个安装间隙，且相邻的两块磁圈之间的磁极方向相反布置；

安装间隙中；位于所述圆盘二一侧的每组线圈组件的进出线定位于对应的进线沟槽和出线沟槽中，且铺设在所述筒轴的内壁上，并穿过对应的一组通孔而伸出于所述圆盘二的另一侧；多组线圈组件的线圈依次串联；

多个连接件，所述圆盘一与所述圆盘二通过多个连接件固定连接；

其中，在多组线圈组件通电后，每个线圈组件产生的交变磁场的方向与相邻的两个磁圈的磁场方向相同或相反。

本发明通过在两块磁圈之间设置一组线圈组件，而线圈组件的进出线通过进线沟槽和出线沟槽进入到筒轴内，并进一步从通孔中伸出，这样在线圈组件通电后，其产生的磁场由于可以与相邻的两个磁圈的磁场方向相同或相反。这样可以对磁场进行加强或减弱，如此就可以改变扭矩而调节转子的转速。由于在调节过程中直接通过改变磁场强度而进行调节，扭矩不会产生突变，使得调速的过程更加稳定，同时提速反应也更快，解决了现有的调速装置存在反应慢的技术问题，得到了调速快且稳定的技术效果。

作为上述方案的进一步改进，所述圆盘一上开设有分别与多块磁圈对应的多个安装孔；每块磁圈具有凸出部，且所述凸出部嵌入固定在对应的安装孔中。

作为上述方案的进一步改进，每组线圈组件包括绕线柱、线圈以及固定件；所述绕线柱安装在所述安装间隙中，所述线圈缠绕在所述绕线柱上，所述固定件的相对两端分别与相邻的两块磁圈固定连接，并将所述绕线柱固定在相邻的两块磁圈之间。

作为上述方案的进一步改进，所述筒轴与所述圆盘二的端面齐平，并套装在所述中心孔中。

作为上述方案的进一步改进，所述磁圈的数量为偶数。

作为上述方案的进一步改进，所述磁圈呈扇形，并贴合在所述圆盘二上。

作为上述方案的进一步改进，所述圆盘一和所述固定件的材料均为不锈钢，所述圆盘二的材料为铁。

作为上述方案的进一步改进，所述筒轴具有台阶；所述台阶通过多个定位柱固定在所述圆盘二远离所述圆盘一的一侧上。

作为上述方案的进一步改进，多个连接件分为两组连接柱，其中一组连接柱用于将所述圆盘一与所述圆盘二的外边缘固定，其中另一组连接柱用于将所述圆盘一与所述圆盘二的内边缘固定。

作为上述方案的进一步改进，每组通孔包括两个方形孔；两个方形孔位于所述筒轴的同一轴向上，且分别作为所述进出线的进线孔和出线孔；所有进线孔位于同一圆周方向上，所有出线孔位于同一圆周方向上。

相较于现有的调速装置，本发明的阵列电磁永磁混合调速装置具有以下有益效果：

1、该阵列电磁永磁混合调速装置，其在两块磁圈之间设置一组线圈组件，而线圈组件的进出线通过进线沟槽和出线沟槽进入到筒轴内，并进一步从通孔中伸出，这样在线圈组件通电后，其产生的磁场由于可以与相邻的两个磁圈的磁场方向相同或相反，这样可以对磁场进行加强或减弱，如此就可以改变扭矩而实现调节转子的转速。由于在调节过程中直接通过改变磁场强度而进行调节，扭矩不会产生突变，使得调速的过程更加稳定，同时提速反应也更快，进而解决了现有的调速装置存在反应慢的技术问题，使得调速装置的调速更加及时和快速，并且调速时也更加稳定。

2、该阵列电磁永磁混合调速装置，其线圈组件包括绕线柱、线圈以及固定件。线圈绕在绕线柱上，这样在其通过电流时会产生磁场，并且由于这些线圈都串联在一起，所以会几乎同时产生磁场以增强或减弱附近的原有磁场，保证对整体磁场强度的调节。固定件能够保证绕线柱和线圈能够稳定地固定在相邻的两块磁圈之间，起到定位和固定的作用。

附图说明

图1为本发明实施例1的阵列电磁永磁混合调速装置的第一立体结构示意图。

图2为本发明实施例1的阵列电磁永磁混合调速装置的第二立体结构示意图。

图3为本发明实施例1的阵列电磁永磁混合调速装置的第三立体结构示意图。

图4为图1中的阵列电磁永磁混合调速装置去除圆盘一后的立体结构示意图。

图5为图3中的阵列电磁永磁混合调速装置去除圆盘一后的立体结构示意图。

图6为图1中的阵列电磁永磁混合调速装置去除圆盘一和圆盘二后的立体结构示意图。

图7为图2中的阵列电磁永磁混合调速装置去除圆盘一和圆盘二后的立体结构示意图。

图8为图3中的阵列电磁永磁混合调速装置去除圆盘一和圆盘二后的立体结构示意图。

符号说明：

1 圆盘一 7 线槽

2 圆盘二 8 通孔

3 筒轴 9 凸出部

4 磁圈 10 绕线柱

5 线圈组件 11 固定件

6 连接件 12 台阶

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1-8，本实施例提供了一种阵列电磁永磁混合调速装置，该调速装置可以对电机的转子转速进行调节，并且可以作为电机的定子，也可以作为电机的其他部分。其中，该调速装置包括圆盘一1、圆盘二2、筒轴3、多块磁圈4、多个线圈组件5以及多个连接件6。

圆盘一1上开设有多个安装孔，这些安装孔分别与多块磁圈4对应。在本实施例中，圆盘一1的材料为不锈钢。圆盘一1为环形盘，其中心开设中心孔。圆盘一1的厚度比较小，但必须保证其支撑硬度，其设置的目的在于将这些磁圈4固定。圆盘一1上还开设有多个插孔，这些插孔与多个连接件6对应。在本实施例中，安装孔的形状为扇形，而且这些安装孔等间距布置。

圆盘二2与圆盘一1同轴设置，而且与圆盘一1相隔。圆盘二2的材料为铁，而且圆盘二2的直径略大于圆盘一1的直径。圆盘二2与圆盘一1之间会有一段缝隙，并且这段缝隙与安装孔在轴向上的厚度之和与磁圈4的厚度相同。这样，磁圈4就可以牢牢地夹在圆盘一1和圆盘二2之间，不会发生偏移，并且便于对磁圈4进行固定。

筒轴3与圆盘二2同轴设置，并且一端固定在圆盘二2的中心孔上。其中，筒轴3与圆盘二2朝向圆盘一1的同一侧上开设有延伸至圆盘二2的中心的多组线槽7，每组线槽7具有一个进线沟槽和一个出线沟槽。筒轴3的筒壁上开设有分别与多组线槽7对应的多组通孔8。在本实施例中，筒轴3与圆盘二2的端面齐平，并套装在中心孔中。并且，筒轴3具有台阶12。台阶12通过多个定位柱固定在圆盘二2远离圆盘一1的一侧上。并且，每组通孔8包括两个方形孔。两个方形孔位于筒轴3的同一轴向上，且分别作为进出线的进线孔和出线孔。所有进线孔位于同一圆周方向上，所有出线孔位于同一圆周方向上。

多块磁圈4均匀排列在同一个圆环上，并且安装在圆盘一1上。相邻的两块磁圈4之间预留出与一组线槽7对应的一个安装间隙，而且相邻的两块磁圈4之间的磁极方向相反布置。磁圈4呈扇形，并贴合在圆盘二2上。在本实施例中，每块磁圈4具有凸出部9，而且凸出部9嵌入固定在对应的安装孔中。一般而言，磁圈4的数量为4～16个，而且为偶数。本实施例为了便于描述，磁圈4的数量设置为8个，而在其他实施例中，磁圈4的数量可以为4个，6个，10个，12个，16个，18个，具体可以根据实际需要进行设置，相应地，数量越多，磁圈4的弧度就越小。

在本实施例中，每组线圈组件5包括绕线柱10、线圈以及固定件11。绕线柱10安装在安装间隙中，线圈缠绕在绕线柱10上，固定件11的相对两端分别与相邻的两块磁圈4固定连接，并将绕线柱10固定在相邻的两块磁圈4之间。

多组线圈组件5分别与多个安装间隙对应，每组线圈组件5安装在对应的安装间隙中。位于圆盘二2一侧的每组线圈组件5的进出线定位于对应的进线沟槽和出线沟槽中，并且铺设在筒轴3的内壁上，并穿过对应的一组通孔8而伸出于圆盘二2的另一侧。多组线圈组件5的线圈依次串联，这样这些线圈就组成一条线路，通过电流通过这条线路可以产生一致变化的磁场。

圆盘一1与圆盘二2通过多个连接件6固定连接。在本实施例中，固定件11的材料为不锈钢。其中，多个连接件6分为两组连接柱，其中一组连接柱用于将圆盘一1与圆盘二2的外边缘固定，其中另一组连接柱用于将圆盘一1与圆盘二2的内边缘固定。

其中，在多组线圈组件5通电后，每个线圈组件5产生的磁场的方向与相邻的两个磁圈4的磁场方向相同或相反。这样，线圈组件5所产生的磁场能够增强或抵消原有磁场，即可以通过输入电流大小而控制调速装置所产生的磁场大小，如此就可以改变相应的转速。而且，由于通过电流的方向和大小对磁场强度进行调节，这样调节转速的反应速度会非常快，时延非常小，而且由于通过电流变化来调节转速，转速变化的稳定性更好。

综上所述，相较于现有的调速装置，本实施例的阵列电磁永磁混合调速装置具有以下优点：

1、该阵列电磁永磁混合调速装置，其在两块磁圈4之间设置一组线圈组件5，而线圈组件5的进出线通过进线沟槽和出线沟槽进入到筒轴3内，并进一步从通孔8中伸出，这样在线圈组件5通电后，其产生的磁场由于可以与相邻的两个磁圈4的磁场方向相同或相反，这样可以对磁场进行加强或减弱，如此就可以改变扭矩而实现调节转子的转速。由于在调节过程中直接通过改变磁场强度而进行调节，扭矩不会产生突变，使得调速的过程更加稳定，同时提速反应也更快，进而解决了现有的调速装置存在反应慢的技术问题，使得调速装置的调速更加及时和快速，并且调速时也更加稳定。

2、该阵列电磁永磁混合调速装置，其线圈组件5包括绕线柱10、线圈以及固定件11。线圈绕在绕线柱10上，这样在其通过电流时会产生磁场，并且由于这些线圈都串联在一起，所以会几乎同时产生磁场以增强或减弱附近的原有磁场，保证对整体磁场强度的调节。固定件11能够保证绕线柱10和线圈能够稳定地固定在相邻的两块磁圈4之间，起到定位和固定的作用。

实施例2

本实施例提供了一种阵列电磁永磁混合调速装置，该调速装置在实施例1的基础上增加了电流源。其中，电流源用于产生直流电并输送至线圈组件5中，使得线圈组件5会立即产生相应的磁场。该电流源可以对输出的电流大小和方向进行改变，进而能够增强或减弱调速装置所产生的磁场，从而改变转子的转速。

实施例3

本实施例提供了一种阵列电磁永磁混合调速方法，该方法应用于实施例1或2中的阵列电磁永磁混合调速装置中。其中，该调速方法包括以下这些步骤。

(1)向多组线圈组件5提供直流电，使多组线圈组件5一同产生磁场。

(2)在增速时，使每组线圈组件5产生的磁场方向与相邻的两个磁圈4所产生的磁场方向一致，并根据所需增加的速度增大多组线圈组件5中的电流，以使转速达到预设转速一。其中，预设转速一为增速后的转速。

(3)在减速时，使每组线圈组件5产生的磁场方向与相邻的两个磁圈4所产生的磁场方向相反，并根据所需减少的速度增大多组线圈组件5中的电流，以使转速达到预设转速二。其中，预设转速二为减速后的转速。

实施例4

本实施例提供了一种调速电机，该电机包括实施例1或2中的阵列电磁永磁混合调速装置，还包括转子组件。其中，调速装置作为定子组件，其能够与转子组件相配合，使得转子组件的转子能够在调速装置所产生的磁场的作用下而转动。并且，由于调速装置的磁场随着外部电流的作用而变化，因此可以更快地调节转子的转速，而且调速更加稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，其包括：

圆盘一；

圆盘二，其与所述圆盘一同轴设置，且与所述圆盘一相隔；

筒轴，其与所述圆盘二同轴设置，且一端固定在所述圆盘二的中心孔上；其中，所述筒轴与所述圆盘二朝向所述圆盘一的同一侧上开设有延伸至所述圆盘二的中心的多组线槽，每组线槽具有一个进线沟槽和一个出线沟槽；所述筒轴的筒壁上开设有分别与多组线槽对应的多组通孔；

多块磁圈，其均匀排列在同一个圆环上，且安装在所述圆盘一上；相邻的两块磁圈之间预留出与一组线槽对应的一个安装间隙，且相邻的两块磁圈之间的磁极方向相反布置；

多组线圈组件，其分别与多个安装间隙对应，每组线圈组件安装在对应的安装间隙中；位于所述圆盘二一侧的每组线圈组件的进出线定位于对应的进线沟槽和出线沟槽中，且铺设在所述筒轴的内壁上，并穿过对应的一组通孔而伸出于所述圆盘二的另一侧；多组线圈组件的线圈依次串联；

多个连接件，所述圆盘一与所述圆盘二通过多个连接件固定连接；

其中，在多组线圈组件通电后，每个线圈组件产生的交变磁场的方向与相邻的两个磁圈的磁场方向相同或相反；

其中，所述阵列电磁永磁混合调速装置用于对电机的转子转速进行调节；所述阵列电磁永磁混合调速装置采用一种阵列电磁永磁混合调速方法；所述调速方法包括以下步骤：

（1）向多组线圈组件提供直流电，使多组线圈组件一同产生磁场；

（2）在增速时，使每组线圈组件产生的磁场方向与相邻的两个磁圈所产生的磁场方向一致，并根据所需要的增加的速度增大多组线圈组件中的电流，以使转速达到预设转速一；其中，所述预设转速一为增速后的转速；

（3）在减速时，使每组线圈组件产生的磁场方向与相邻的两个磁圈所产生的磁场方向相反，并根据所需减少的速度增大多组线圈组件中的电流，以使转速达到预设转速二；其中，所述预设转速二为减速后的转速。

2.如权利要求1所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，所述圆盘一上开设有分别与多块磁圈对应的多个安装孔；每块磁圈具有凸出部，且所述凸出部嵌入固定在对应的安装孔中。

3.如权利要求1所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，每组线圈组件包括绕线柱、线圈以及固定件；所述绕线柱安装在所述安装间隙中，所述线圈缠绕在所述绕线柱上，所述固定件的相对两端分别与相邻的两块磁圈固定连接，并将所述绕线柱固定在相邻的两块磁圈之间。

4.如权利要求1所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，所述筒轴与所述圆盘二的端面齐平，并套装在所述中心孔中。

5.如权利要求1所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，所述磁圈的数量为偶数。

6.如权利要求1所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，所述磁圈呈扇形，并贴合在所述圆盘二上。

7.如权利要求3所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，所述圆盘一和所述固定件的材料均为磁导率较低的材料，所述圆盘二的材料为导磁材料。

8.如权利要求7所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，所述磁导率较低的材料为铝合金或不锈钢。

9.如权利要求7所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，所述导磁材料为纯铁。

10.如权利要求1所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，所述筒轴具有台阶；所述台阶通过多个紧固件固定在所述圆盘二远离所述圆盘一的一侧上。

11.如权利要求1所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，多个连接件分为两组连接柱，其中一组连接柱用于将所述圆盘一与所述圆盘二的外边缘固定，其中另一组连接柱用于将所述圆盘一与所述圆盘二的内边缘固定。

12.如权利要求1所述的阵列电磁永磁混合调速装置，其特征在于，每组通孔包括两个方形孔；两个方形孔位于所述筒轴的同一轴向上，且分别作为所述进出线的进线孔和出线孔；所有进线孔位于同一圆周方向上，所有出线孔位于同一圆周方向上。

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