CN115051529A - 一种风冷型绕组永磁调速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及永磁耦合传动技术领域，尤其是一种风冷型绕组永磁调速器。本发明的一种风冷型绕组永磁调速器在永磁调速器本体的两侧分别设置左侧板和右侧板，左侧板和右侧板之间通过中空的散热装置贯穿连接，右侧板的外侧设置外导风扇，外导风扇与转轴同轴固定，外导风扇提高外部空气进入散热装置的速度，在风压的作用下将散热装置的热量快速排出，提升散热效率；内进风口，内排风口以及内导风通道配合使用，方便转子内部的空气流通，特别是解决了内永磁转子的散热问题，延长设备的使用寿命；右支撑端盖的外侧设置内导风扇，内导风扇转动时加快转子内外部之间的空气流通，加速转子与散热装置热量之间的热交换，进一步提升散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及永磁耦合传动技术领域，尤其是一种风冷型绕组永磁调速器。
背景技术
绕组式永磁调速器是一种非接触永磁传动装置，其安装于电机和负载之间，绕组式永磁调速器由永磁转子、绕组转子以及控制系统组成，通过控制绕组中感应电流的大小，可实现调速、离合及软起动等功能，还能将转差功率转变成电能引出至馈电柜后再利用，其结构简单、运行可靠、节能降耗的特点，使得绕组式永磁调速器很好的应用于现代化工业中。
在绕组式永磁调速器运行过程中，内外转子通过转速差产生感应电流，进而产生感应电磁场，感应电磁场促使绕组转子的温度不断升高，永磁转子转动过程中产生的永磁磁场也升高了永磁转子的温度，与此同时，输入轴和输出轴在高速旋转过程中产生的热量也会升高设备内部空气的温度，这些高温空气仅靠设备本身与外部空气进行热交换是不够的，不能及时排出的热空气容易造成磁块退磁,使永磁调速器的功能下降甚至消失，影响设备的使用寿命。
在中国发明一种水冷式永磁调速器(申请号：CN202011072986.5)中提到在导磁体外环一侧的上方螺栓固定连接第一储液箱，导磁体外环一侧的下方螺栓固定连接第二储液箱，调速器壳体的顶部固定连接进液管，调速器壳体的底部固定连接出液管，导磁体外环的内部设置螺旋铜管，螺旋铜管的一端连通有输液管，调速器壳体的顶部且位于进液管的一侧固定连接有连接气管，通过连接气管给第一储液箱加压，是冷却液从输液管进入螺旋铜管，螺旋铜管与导磁体外环进行热传递后流至第二储液箱冷却，然后再次改变第一储液箱的压力，冷却液从螺旋铜管进入第一储液箱，进行循环冷却，该发明在冷却液进入第二储液箱等待冷却的过程中仅靠设置在调速器壳体内腔顶部和底部的散热风扇来散热，散热效率慢，同时水冷装置增加了设备整体的重量，控制系统更复杂，还可能有冷却液漏液的风险，适用性不高。
在实用新型一种永磁调速器用散热片(申请号：CN201821766977.4)中提到在导体转子的外部等距的焊接有若干个散热片，散热片的一侧等距的固定有若干个散热鳍，电机转轴带动导体转子转动，通过导体转子转动时与空气之间的接触将散热片和散热鳍内部的热量传导给外界，最终达到散热的目的，该结构不仅增大了设备的整体体积，而且靠外转子的转动加快空气流通的方法来散热，散热效率不高，同时对内转子起不到良好的散热效果，适用性不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中存在的问题，提供一种风冷型绕组永磁调速器，解决水冷型永磁调速器散热慢，控制系统复杂和漏液风险等缺点，同时克服传统风冷型永磁调速器仅在外转子增加散热片，增大设备体积，散热效率不高，又不能很好的对内转子散热的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种风冷型绕组永磁调速器，包括永磁调速器本体、转轴和转子，所述永磁调速器本体的两侧分别设置有左侧板和右侧板，所述的左侧板和右侧板之间通过中空的散热装置贯穿连接，所述右侧板的外侧设置有外导风扇，所述的外导风扇与转轴同轴固定。
所述的散热装置由多个散热管组成，所述的散热管为内部中空的管状结构，所述左侧板和右侧板上均开设有多个通孔，所述的通孔呈环形阵列分布，所述散热管的两端穿过通孔分别与左侧板和右侧板密封连接。
所述的转子包括外绕组转子和内永磁转子，所述外绕组转子的两端分别设置有左支撑端盖和右支撑端盖，所述的左支撑端盖和右支撑端盖分别与转轴轴承连接，所述左支撑端盖的端面上开设有多个内进风口，所述右支撑端盖的端面上开设有多个与内进风口相对应的内排风口。
所述的内永磁转子为圆柱体结构，所述的内永磁转子上横向开设有多个贯穿柱体的内导风通道。
所述的内进风口、内排风口和内导风通道均呈环形阵列分布。
所述右支撑端盖的外侧设置有内导风扇，所述的内导风扇包括第一固定板、第一导风环、第一支撑板和多个内导风扇叶，所述的第一支撑板通过内导风扇叶与第一固定板固定连接，所述的第一导风环分别与第一固定板、第一支撑板和内导风扇叶固定连接，所述的第一固定板与右支撑端盖螺栓连接。
所述的第一固定板上开设有与内排风口相对应的内导风口。
所述内导风口的开口尺寸大于内排风口的开口尺寸。
所述外导风扇的外部设置有导流罩，所述的导流罩与右侧板螺栓连接，所述导流罩的中部开设有外导进风口，所述的外导进风口上设置有防护网。
所述的外导风扇包括第二固定板、第二支撑板和多个外导风扇叶，所述的第二支撑板通过外导风扇叶与第二固定板相连接，所述的第二固定板与转轴同轴固定。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的一种风冷型绕组永磁调速器包括永磁调速器本体、转轴和转子，永磁调速器本体的两侧分别设置有左侧板和右侧板，左侧板和右侧板之间通过中空的散热装置贯穿连接，右侧板的外侧设置有外导风扇，外导风扇与转轴同轴固定，外导风扇提高外部空气进入散热装置的速度，在风压的作用下将散热装置的热量快速排出，提升散热效率；
(2)内进风口，内排风口以及内导风通道之间的配合使用，方便转子内部的空气流通，特别是解决了内永磁转子的散热问题，从而避免内永磁转子因温度过高而退磁，延长设备的使用寿命；
(3)右支撑端盖的外侧设置内导风扇，内导风扇转动时加快转子内外部之间的空气流通，加速转子与散热装置热量之间的热交换，进一步提升散热效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明图1中A处的局部放大示意图。
图3是本发明的左视图。
图4是本发明中左支撑端盖的结构示意图。
图5是本发明中右支撑端盖的结构示意图。
图6是本发明中内永磁转子的结构示意图。
图7是本发明中内导风扇的结构示意图。
图8是本发明中外导风扇的结构示意图。
图中:1.永磁调速器本体，2.转轴，3.转子，4.左侧板，5.右侧板，6.散热装置，7.外导风扇，8.散热管，9.外绕组转子，10.内永磁转子，11.左支撑端盖，12.右支撑端盖，13.内进风口，14.内排风口，15.内导风通道，16.内导风扇，17.第一固定板，18.第一导风环，19.第一支撑板，20.内导风扇叶，21.内导风口，22.导流罩，23.外导进风口，24.防护网，25.第二固定板，26.第二支撑板，27.外导风扇叶。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示的一种风冷型绕组永磁调速器，包括永磁调速器本体1、转轴2和转子3，永磁调速器本体1的两侧分别设置有左侧板4和右侧板5，左侧板4和右侧板5之间通过中空的散热装置 6贯穿连接，右侧板5的外侧设置有外导风扇7，外导风扇7与转轴2同轴固定，外导风扇7加速外部空气进入中空的散热装置6，在风压的作用下将散热装置6 的热量快速排出，提升散热效率。
如图1所示，转子3散发的热量被传递到散热装置6，外导风扇7将外部空气导入到散热装置6的中空腔室中，此时外部空气在中空腔室内与散热装置6 内壁的热量进行热交换，交换后的热空气被不断进入的外部空气挤压排出。
进一步地，为了便于永磁调速器本体1内部的热量快速地与散热装置6进行热交换，如图3所示，散热装置6由多个散热管8组成，散热管8为内部中空的管状结构，左侧板4和右侧板5上均开设有多个通孔，通孔呈环形阵列分布，散热管8的两端穿过通孔分别与左侧板4和右侧板5密封连接。
实施例：为了加快散热管8与内部热量之间的热交换，散热管8由导热性能稳定的金属材料制成，例如可使用导热效果好的空心铜管，或者性价比高的铝合金空心管，也可使用空心钢管，同时为了增大散热面积，还可以在散热管8 的外环面上设置环绕的翅片式散热片，增加了翅片式散热片的散热管8可更充分的与永磁调速器本体1内部的空气接触，快速进行热交换。
进一步地，为了便于转子3内部的热量排出，提升散热效率，如图2、图4 和图5所示，转子3包括外绕组转子9和内永磁转子10，外绕组转子9的两端分别设置有左支撑端盖11和右支撑端盖12，左支撑端盖11和右支撑端盖12分别与转轴2轴承连接，左支撑端盖11的端面上开设有多个内进风口13，右支撑端盖12的端面上开设有多个与内进风口13相对应的内排风口14。
进一步地，为了便于内永磁转子10内部的热量排出，如图6所示，内永磁转子10为圆柱体结构，内永磁转子10上横向开设有多个贯穿柱体的内导风通道15。
进一步地，为了便于外绕组转子9和内永磁转子10内部空气流通，内进风口13、内排风口14和内导风通道15均呈环形阵列分布。
实施例：如图2所示，永磁调速器本体1工作时，内导风扇16处于运行状态，空气通过内进风口13进入外绕组转子9内，此时，内进风口13、外绕组转子9的内壁和内永磁转子10外表面之间的气隙以及内排风口14构成第一组排风通道，内进风口13、内导风通道15与内排风口14之间构成第二组排风通道，第一组排风通道和第二组排风通道同时将热空气由内排风口14排出外绕组转子 9。
进一步地，为了加快转子3内排出的热量与散热管8之间的热交换，右支撑端盖12的外侧设置有内导风扇16，如图7所示，内导风扇16包括第一固定板17、第一导风环18、第一支撑板19和多个内导风扇叶20，第一支撑板19通过内导风扇叶20与第一固定板17固定连接，第一导风环18分别与第一固定板 17、第一支撑板19和内导风扇叶20固定连接，第一固定板17与右支撑端盖12 螺栓连接，通过内排风口14排出的热量进入内导风扇16，被内导风扇16旋出后与环绕在外绕组转子9外部的散热管8进行热传递，散热管8的热量最终被外导风扇7旋入的外部空气带走。
实施例：永磁调速器本体1工作时，右支撑端盖12随转轴2转动，第一固定板17也随之转动，由于内导风扇叶20与转轴2的转动方向垂直，内导风扇叶20转动时对内导风口21排出的热空气做功，增加气体的动量，热空气在离心力的作用下向内导风扇叶20的四周甩出，热空气与环绕的散热管8接触，实现热交换，当热空气被排出内导风扇叶20后，环形分布的内导风扇叶20内存在负压，压力差使得内导风口21的热空气再次进入内导风扇叶20内，从而加块转子3内部热空气的流通。
为了优化导风效果，第一导风环18的环面设计成斜坡状，热空气从内导风口21排出后进入内导风扇16后，第一导风环18起到收口作用，有效避免热空气扩散。
进一步地，为了便于转子3内排出的热量进入内导风扇16，第一固定板17 上开设有与内排风口14相对应的内导风口21。
进一步地，为了便于转子3的热量被最大化的排出，同时方便第一固定板 17的加工，内导风口21的开口尺寸大于内排风口14的开口尺寸。
进一步地，为了便于外部空气进入散热管8的中空腔室内，提升散热效率，如图1所示，外导风扇7的外部设置有导流罩22，导流罩22与右侧板5螺栓连接，导流罩22的中部开设有外导进风口23，外导进风口23上设置有防护网24，防护网24便于外部空气进入的同时，还可避免外部异物进入，损坏高速旋转的外导风扇7，也能确保人生安全。
为了加快室外空气的流通，提升散热效率，导流罩22的环面可设置弯折角，弯折角设计便于导风的同时还能有效降低外导风扇在高速旋转时的风阻。
进一步地，为了便于外部空气进入散热管8的中空腔室中，提升散热效率，外导风扇7包括第二固定板25、第二支撑板26和多个外导风扇叶27，第二支撑板26通过外导风扇叶27与第二固定板25相连接，第二固定板25与转轴2 同轴固定。
实施例：如图8所示，第二固定板25随转轴2转动，外导风扇叶27旋转产生的离心力将外部空气不断地甩出，甩出的外部空气通过导流罩22的弯折边进入散热管8的中空腔室内，散热管8上的热量传递给外部空气，最终从散热管8的另一端排出。
本发明的一种风冷型绕组永磁调速器由永磁调速器本体1、转轴2和转子3 组成，永磁调速器本体1的两侧分别设置有左侧板4和右侧板5，左侧板4和右侧板5之间通过中空的散热装置6贯穿连接，右侧板5的外侧设置有外导风扇7，外导风扇7与转轴2同轴固定，外导风扇7提高外部空气进入散热装置6的速度，在风压的作用下将散热装置6的热量快速排出，提升散热效率；内进风口 13，内排风口14以及内导风通道15之间的配合使用，方便转子3内部的空气流通，特别是解决了内永磁转子10的散热问题，从而避免内永磁转子10因温度过高而退磁，延长设备的使用寿命；右支撑端盖12的外侧设置内导风扇16，内导风扇16转动时加快转子3内外部之间的空气流通，加速转子3与散热装置 6热量之间的热交换，进一步提升散热效率。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：包括永磁调速器本体(1)、转轴(2)和转子(3)，所述永磁调速器本体(1)的两侧分别设置有左侧板(4)和右侧板(5)，所述的左侧板(4)和右侧板(5)之间通过中空的散热装置(6)贯穿连接，所述右侧板(5)的外侧设置有外导风扇(7)，所述的外导风扇(7)与转轴(2)同轴固定。
2.根据权利要求1所述的一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：所述的散热装置(6)由多个散热管(8)组成，所述的散热管(8)为内部中空的管状结构，所述左侧板(4)和右侧板(5)上均开设有多个通孔，所述的通孔呈环形阵列分布，所述散热管(8)的两端穿过通孔分别与左侧板(4)和右侧板(5)密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：所述的转子(3)包括外绕组转子(9)和内永磁转子(10)，所述外绕组转子(9)的两端分别设置有左支撑端盖(11)和右支撑端盖(12)，所述的左支撑端盖(11)和右支撑端盖(12)分别与转轴(2)轴承连接，所述左支撑端盖(11)的端面上开设有多个内进风口(13)，所述右支撑端盖(12)的端面上开设有多个与内进风口(13)相对应的内排风口(14)。
4.根据权利要求3所述的一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：所述的内永磁转子(10)为圆柱体结构，所述的内永磁转子(10)上横向开设有多个贯穿柱体的内导风通道(15)。
5.根据权利要求4所述的一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：所述的内进风口(13)、内排风口(14)和内导风通道(15)均呈环形阵列分布。
6.根据权利要求3所述的一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：所述右支撑端盖(12)的外侧设置有内导风扇(16)，所述的内导风扇(16)包括第一固定板(17)、第一导风环(18)、第一支撑板(19)和多个内导风扇叶(20)，所述的第一支撑板(19)通过内导风扇叶(20)与第一固定板(17)固定连接，所述的第一导风环(18)分别与第一固定板(17)、第一支撑板(19)和内导风扇叶(20)固定连接，所述的第一固定板(17)与右支撑端盖(12)螺栓连接。
7.根据权利要求6所述的一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：所述的第一固定板(17)上开设有与内排风口(14)相对应的内导风口(21)。
8.根据权利要求7所述的一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：所述内导风口(21)的开口尺寸大于内排风口(14)的开口尺寸。
9.根据权利要求1所述的一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：所述外导风扇(7)的外部设置有导流罩(22)，所述的导流罩(22)与右侧板(5)螺栓连接，所述导流罩(22)的中部开设有外导进风口(23)，所述的外导进风口(23)上设置有防护网(24)。
10.根据权利要求1所述的一种风冷型绕组永磁调速器，其特征是：所述的外导风扇(7)包括第二固定板(25)、第二支撑板(26)和多个外导风扇叶(27)，所述的第二支撑板(26)通过外导风扇叶(27)与第二固定板(25)相连接，所述的第二固定板(25)与转轴(2)同轴固定。
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