CN112542934A - 一种移动磁钢的永磁调速器 - Google Patents

Abstract

一种移动磁钢的永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、轴向移动磁通调节机构，所述导体转子与所述永磁转子之间存在径向间隙；导体转子随第一传动轴同步转动；永磁转子随第二传动轴同步转动；永磁转子包括永磁转子固定部和永磁转子移动部，永磁转子固定部上设置固定磁组，永磁转子移动部上设置移动磁组；所述轴向移动磁通调节机构包括移动机构，所述永磁转子移动部与所述移动机构连接；移动机构带动永磁转子移动部轴向移动，移动磁组轴向插入或移出固定磁组；整个调节结构更简单，尺寸更小，轴向移动机构组成简单，实际应用中便于维护。

Description

一种移动磁钢的永磁调速器

技术领域

本发明属于永磁调速技术领域，尤其涉及一种移动磁钢的永磁调速器。

背景技术

在大型采矿、石油化工、电力及冶金等行业中，由于节能环保的需要，永磁调速装置的应用越来越广泛。永磁调速装置能适应各种恶劣环境，包括电网电压波动大、谐波严重、易燃易爆、潮湿、粉尘等场所，可在线调节负载的转速，以满足系统实际运行需要，实现调速节能，调速范围0-98％，节能率10％～65％。工作时，电机带动永磁调速器的导体转子转动，导体转子上的铜导体切割永磁转子上永磁体发出的磁感线产生涡流，涡流产生感应磁场，感应磁场与永磁体的源磁场发生耦合作用进而产生扭矩，使永磁转子带动负载转动，由于永磁调速技术简单、可靠，设备使用寿命长，无电磁波干扰问题；所以很多条件艰难的场所的调速装置逐渐被永磁调速器代替。

现有的永磁调速器主要有筒形永磁调速器和盘式永磁调速器，筒形调速器靠调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对位置，以改变永磁转子和导体转子耦合的有效部分，进而调节转矩，这就需要的较大的轴向空间以利于永磁转子和导体转子之间进行相对轴向的移动；而盘式永磁调速器通过调节盘形永磁转子和导体转子之间的气隙来进行转矩的调节，进而实现对负载的调速，同样也需要较大的轴向空间进行气隙的调节，产品轴向尺寸大，给现场改造带来很大的不便；另外调速时，永磁转子需要移动，设备悬臂长、振动大、容易损坏轴承、设备可靠性不好；调节时，由于永磁转子质量、转动惯量大、易冲击；调节装置负载、调节轴承受力过大易损坏；设备振动大、发热高、永磁体易失效；同时调节气隙时还需要克服较大的永磁吸力的作用。这都导致在一些空间受限的地方难以应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明针对永磁调速器中调节移动整体永磁转子所需要克服的轴向力很大的问题，提供了一种移动磁钢永磁调速器，调节结构更简单，尺寸更小，同时不用移动整体设备结构，使得设备的质量中心、安装位置始终保持固定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种移动磁钢的永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、轴向移动磁通调节机构，所述导体转子与所述永磁转子之间存在径向间隙；其特征在于，导体转子随第一传动轴同步转动；永磁转子随第二传动轴同步转动；永磁转子包括永磁转子固定部和永磁转子移动部，永磁转子固定部上设置固定磁组，永磁转子移动部上设置移动磁组；所述轴向移动磁通调节机构包括移动机构，所述永磁转子移动部与所述移动机构连接；移动机构带动永磁转子移动部轴向移动，移动磁组轴向插入或移出固定磁组。

进一步地，所述轴向移动磁通调节机构通过具有驱动单元和拉杆的移动机构实现轴向移动，所述永磁转子移动部安装于拉杆上，拉杆相对于第二传动轴轴向滑动，从而永磁转子移动部轴向移动。

进一步地，导体转子呈筒形，固定于第一传动轴联接套上，第一传动轴联接套圆筒形，套装在第一传动轴上；导体转子具有环形的铜导体。

进一步地，永磁转子固定部呈筒形，固定于第二传动轴联接套上，第二传动轴联接套圆筒形，套装在第二传动轴上；永磁转子固定部筒形圆周为永磁固定环，永磁固定环内部沿圆周均匀分布若干磁钢容置腔，永磁固定环上的磁钢间隔布置于若干磁钢容置腔内，两相邻磁钢之间具有一空置磁钢容置腔。

进一步地，所述永磁转子移动部呈筒形，移动部筒形圆周为永磁移动环，所述永磁移动环外侧设置有沿圆周均匀分布的磁钢，永磁移动环上的磁钢对应于永磁固定环上空置磁钢容置腔，永磁转子移动部轴向移动，永磁移动环上的磁钢插入或移出永磁固定环上空置磁钢容置腔。

进一步地，第二传动轴为空心轴，所述移动机构的拉杆位于第二传动轴中央空心中。

进一步地，拉杆一端上固定安装拉板，拉板通过导杆连接永磁转子移动部端部平面。

进一步地，驱动单元采用液压驱动方式，包括油缸；拉杆另一端连接油缸，油缸位于第二传动轴端部。

进一步地，拉板与永磁转子移动部位于永磁转子固定部两侧，导杆穿过永磁转子联接盘上开孔。

进一步地，永磁转子的固定磁组与移动磁组的磁钢数量一致；固定磁组的磁钢充磁方向为上下充磁，方向相同；移动磁组的磁钢充磁方向为上下充磁，与固定磁组方向相反。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、采用液压驱动，调节结构更简单，尺寸更小，同时不用移动整体设备结构，使得设备的质量中心、安装位置始终保持固定。

2、提高了调速过程的安全性、可靠性，产品设备更稳定更可靠，并且能将负载的转速从零速到导体转子的速度之间任意调节。

附图说明

图1为永磁调速器结构图；

图2为导体转子、永磁转子间隙轴向示意图；

图3为导体转子示意图；

图4为永磁转子示意图；

图5为电机轴向示意图；

图6为拉杆立体示意图。

其中：1负载(电机)轴；2、键；3、负载(电机)联接套4、螺栓；5导体转子联接盘；6、螺栓；7、导体转子套筒；8、螺钉；9、铜导体环；10、压盖；11、螺栓；12、永磁移动环磁钢；13、螺栓；14、垫片；15、螺母；16、可移动磁钢联接盘；17、内背铁环；18、电机(负载)；19、螺栓；20、油缸；21、旋转接头；22、滑套；23、拉杆；24、螺母；25、导套；26、键；27、永磁转子联接套；28、导杆；29、滑套；30、滑套；31、拉板；32、螺母；33、螺母；34、永磁转子联接盘；35、螺栓；36、固定磁钢；37、永磁转子永磁固定环；38、电机(负载)轴；39、活塞板；40、密封圈；41、永磁转子永磁移动环。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种移动磁钢永磁调速器，包括导体转子、永磁转子。如图3所示，所述导体转子呈筒形，通过螺栓固定于联接套3上，联接套3为圆筒形，其一端具有凸起盘状结构，导体转子通过螺栓固定于联接套3的凸起盘状结构上，联接套3套装在负载轴1(或电机轴)上，通过键固定连接。导体转子随负载轴同步转动。

导体转子由盘状导体转子联接盘5、导体转子套筒7和铜导体环9构成，导体转子联接盘5为圆盘状，其中间部位开孔，套装于联接套3上；导体转子套筒7为圆筒形，其端部与导体转子联接盘5的外周通过螺栓固定连接；铜导体环9为圆筒形，其通过螺栓固定连接于导体转子套筒7内侧壁。

如图4所示，永磁转子包括永磁转子固定部和永磁转子移动部。

所述永磁转子固定部呈筒形，由永磁转子联接盘34和永磁固定环37构成。固定部筒形圆周为永磁固定环，所述永磁固定环内部设置有沿圆周均匀分布的磁钢36。永磁固定环端面固定于圆盘状的永磁转子联接盘34上。如图2所示，永磁固定环内部沿圆周均匀分布若干磁钢容置腔，永磁固定环上的磁钢间隔布置于若干磁钢容置腔内，两相邻磁钢36之间具有一空置磁钢容置腔，永磁固定环上的磁钢组称为固定磁组。

永磁转子联接盘34中心处开孔与联接套27外表面配合，联接套27圆筒形，其一端具有凸起盘状结构，永磁转子联接盘34通过螺栓固定于联接套27凸起盘状结构上，联接套27套装在电机轴(或负载轴)上，通过键固定连接。永磁转子随电机轴同步转动。

所述永磁转子移动部呈筒形，由可移动磁钢联接盘16和永磁移动环41构成。移动部筒形圆周为永磁移动环41，所述永磁移动环外侧设置有沿圆周均匀分布的磁钢12，永磁移动环上的磁钢12对应于永磁固定环上空置磁钢容置腔，永磁移动部可以轴向移动，永磁移动环上的磁钢组称为移动磁组。移动磁组可以插入和移出固定磁组。

永磁移动环41端面固定于圆盘状的可移动磁钢联接盘16上。

所述导体转子与所述永磁转子之间存在气隙。

所述永磁转子移动部与轴向移动机构固定连接，可移动磁钢联接盘16中心部位开孔，并安装有导套25，导套25与永磁转子联接套27外表面配合安装，起到对永磁转子移动部的轴向移动导向作用。

所述移动机构采用液压驱动方式。包括拉杆23。拉杆23为圆柱体。其一端固定拉板31，拉板31为圆盘状或其他结构形状，其圆心处开孔套于拉杆23端部，并通过螺母压紧固定；拉板31周边均布开孔，均布开孔用于安装固定导杆28一端，导杆28另一端固定安装于可移动磁钢联接盘16上的开孔。拉杆23沿轴向运动时，可带动永磁转子移动部同样沿轴向动作。

拉板31与可移动磁钢联接盘16位于永磁转子固定部两侧，永磁转子联接盘34上开孔并安装滑套29，滑套29用于导杆28穿过并导向。

如图5所示，电机轴采用空心轴结构，拉杆23穿过电机轴内部空腔，同轴布置。拉杆23的两端部通过导向组件分别与电机轴配合安装，拉杆23相对于电机轴可左右滑动。导向组件由滑套30组成，滑套30嵌入电机轴的空腔端部，拉杆23与滑套30之间采用间隙配合，可自由滑动。两个滑套30分别位于与拉杆23两端相对应的电机轴两出口端。

电机轴一侧出口端还安装有油缸20，油缸20为筒形，一端封闭，另一端设置与拉杆23配合的圆孔，并固定于电机轴出口端。拉杆23穿过圆孔伸入油缸内部。

处于油缸20内部的拉杆23端部安装活塞板39，活塞板为圆盘状，与油缸20内腔相配合。油缸20内腔构成工作油腔，拉杆23在工作油腔中滑动。工作油腔由拉杆23的盘状活塞板分为左右两个油室，分别接入压力油，拉杆23在油压作用下进行左右滑动，并带动所连接的磁轭部件左右轴向移动。

活塞板39与油缸20内腔的安装配合面上安装密封圈40。油缸20端部圆孔与拉杆23外周的安装配合面上安装密封圈。拉杆23在油压作用下运动，通过拉板31带动导杆28进行左右移动时，带动其上安装的磁轭部件相对于永磁转子左右移动。

油缸20封闭端部上安装有旋转接头21，油缸20的两个工作油室经旋转接头21分别连接液压油管，并分别连接外部油压装置，提供进出左右两个油室的液压油。

所述轴向移动机构与所述永磁转子同轴设置。

所述永磁转子的永磁固定环上设置固定磁组，移动固定环上设置移动磁组。

固定磁组安装在导体转子内部，其轴向相对静止且与导体转子完全耦合。移动磁组和可移动联接磁钢盘固定，安装在导体转子内部，其轴向可以沿方向V移动。移动磁组在导体转子内侧安装可以轴向移动。永磁转子的固定磁组与移动磁组的磁钢数量一致。固定磁组的磁钢充磁方向为上下充磁，方向相同。移动磁组的磁钢充磁方向为上下充磁，与固定磁组方向相反。也就是永磁固定磁组的磁钢充磁方向与永磁移动磁组的磁钢充磁方向相反。通过轴向移动永磁移动磁组，永磁移动磁组的磁钢可以全插入或全移出永磁固定磁组。

实施例：

本实施例的移动磁钢永磁调速器，包括筒式导体转子、设置在筒式导体转子内周的永磁转子固定部、带动永磁转子移动部相对于永磁转子固定部移动的轴向移动机构。

筒式导体转子通过负载联轴器安装在负载轴上，筒式导体转子的外周安装有铜导体环。其中，永磁转子通过电机联轴器安装在电机驱动轴上，永磁转子内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体。导体转子与永磁转子之间存在气隙，无接触，轴向移动机构与永磁转子同轴设置；轴向移动机构带动永磁转子移动部轴向移动。

设置外部驱动机构，通过液压油驱动油缸杆，控制轴向移动机构的轴向移动，外部驱动机构可以采用气动、液动方式，也可采用控制更精确的伺服电机或步进电机，亦或者采用手动调节，凡是能实现本发明的电动的或非电动的控制结构均为本发明的保护范围。

具体应用时，联接套3套装在负载轴1上，通过键2连接，力矩可以传递到负载上。导体转子端部平面套装在联接套3上，并用螺栓将导体转子和联接套3刚性连接起来。

外部液压油进入油缸20，在液压油推动下拉杆23发生轴向移动，实现永磁转子移动部左右轴向移动。

永磁转子和导体转子之间的间隙(气隙)形成磁场，永磁移动环内的磁钢产生的磁场影响永磁转子和导体转子之间磁场的磁通量。

永磁移动环的轴向移动可以改变永磁转子与导体转子之间的磁场。

永磁移动环完全插入永磁转子永磁固定环内部时，导体转子与永磁转子之间的磁感应强度最大。永磁移动环完全移出永磁转子永磁固定环，导体转子与永磁转子之间的磁感应强度最小。当永磁移动环完全移出永磁转子固定环后，电动机启动，永磁转子随电机转动，可以实现软启动负载。

随着永磁移动环不断从永磁转子永磁固定环内部向外轴向移出，导体转子与永磁转子之间的磁通量减小，磁钢感应强度不断减弱。随着永磁移动环不断从永磁转子永磁固定环外侧向内沿方向V轴向插入，导体转子与永磁转子之间的磁通量增加，磁钢感应强度不断增强。导体转子随永磁转子转动，导体转子与永磁转子存在转速差。当永磁移动环完全插入永磁转子永磁固定环内部时，导体转子与永磁转子之间的磁通量最大，导体表面涡流感应强度最强，导体转子传递负载的扭矩最高，转速最高。

随着永磁移动环不断从永磁转子永磁固定环内部向外轴向移出，导体转子与永磁转子之间的磁钢感应强度不断减弱。随着永磁移动环不断从永磁转子永磁固定环外侧向内轴向插入，导体转子与永磁转子之间的磁钢感应强度不断增强。导体转子传递负载的扭矩随导体转子转速的增加而增加，随导体转子转速的减少而减少。当需要传递扭矩最大时，需要将永磁移动环完全插入永磁转子永磁固定环内部。当需要软启动电机时，需要将永磁移动环完全移出永磁转子永磁固定环内部。

导体转子和永磁转子的相对位置不变，没有产生轴向力。可以软启动。

永磁转子与磁轭环之间存在的磁场拉力，可在移动机构的传动元件上抵消掉。对于电机和负载不产生作用力。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动磁钢的永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、轴向移动磁通调节机构，所述导体转子与所述永磁转子之间存在径向间隙；其特征在于，导体转子随第一传动轴同步转动；永磁转子随第二传动轴同步转动；永磁转子包括永磁转子固定部和永磁转子移动部，永磁转子固定部上设置固定磁组，永磁转子移动部上设置移动磁组；所述轴向移动磁通调节机构包括移动机构，所述永磁转子移动部与所述移动机构连接；移动机构带动永磁转子移动部轴向移动，移动磁组轴向插入或移出固定磁组。

2.根据权利要求1所述的移动磁钢的永磁调速器，其特征在于，所述轴向移动磁通调节机构通过具有驱动单元和拉杆的移动机构实现轴向移动，所述永磁转子移动部安装于拉杆上，拉杆相对于第二传动轴轴向滑动，从而永磁转子移动部轴向移动。

3.根据权利要求1所述的移动磁钢的永磁调速器，其特征在于，导体转子呈筒形，固定于第一传动轴联接套上，第一传动轴联接套圆筒形，套装在第一传动轴上；导体转子具有环形的铜导体。

4.根据权利要求2所述的移动磁钢的永磁调速器，其特征在于，永磁转子固定部呈筒形，固定于第二传动轴联接套上，第二传动轴联接套圆筒形，套装在第二传动轴上；永磁转子固定部筒形圆周为永磁固定环，永磁固定环内部沿圆周均匀分布若干磁钢容置腔，永磁固定环上的磁钢间隔布置于若干磁钢容置腔内，两相邻磁钢之间具有一空置磁钢容置腔。

5.根据权利要求4所述的移动磁钢的永磁调速器，其特征在于，所述永磁转子移动部呈筒形，移动部筒形圆周为永磁移动环，所述永磁移动环外侧设置有沿圆周均匀分布的磁钢，永磁移动环上的磁钢对应于永磁固定环上空置磁钢容置腔，永磁转子移动部轴向移动，永磁移动环上的磁钢插入或移出永磁固定环上空置磁钢容置腔。

6.根据权利要求4所述的移动磁钢的永磁调速器，其特征在于，第二传动轴为空心轴，所述移动机构的拉杆位于第二传动轴中央空心中。

7.根据权利要求6所述的移动磁钢的永磁调速器，其特征在于，拉杆一端上固定安装拉板，拉板通过导杆连接永磁转子移动部端部平面。

8.根据权利要求7所述的移动磁钢的永磁调速器，其特征在于，驱动单元采用液压驱动方式，包括油缸；拉杆另一端连接油缸，油缸位于第二传动轴端部。

9.根据权利要求7所述的移动磁钢的永磁调速器，其特征在于，拉板与永磁转子移动部位于永磁转子固定部两侧，导杆穿过永磁转子联接盘上开孔。

10.根据权利要求5所述的移动磁钢的永磁调速器，其特征在于，永磁转子的固定磁组与移动磁组的磁钢数量一致；固定磁组的磁钢充磁方向为上下充磁，方向相同；

移动磁组的磁钢充磁方向为上下充磁，与固定磁组方向相反。

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