CN203747529U - 液冷式电磁感应调速机 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种液冷式电磁感应调速机，其能够满足大功率电磁感应调速机的散热要求，使得电磁感应调速机可应用于大功率电机系统中。它包括驱动转子部分，被驱动转子部分；被驱动转子与输出轴在轴向成滑动连接；驱动转子和被驱动转子位于机壳内，风罩包括环板和圆筒，扇叶位于驱动转子一端与环板之间；驱动转子一端上开有与气隙相对的进气口；圆筒与驱动转子之间有进气通道；扇叶和风罩随驱动转子转动时，一部分风经进气口进入所述气隙吹向驱动转子的另一端；另一部分风经进气通道沿驱动转子外周吹向驱动转子的另一端；在机壳上的冷却液箱开有与驱动转子外周相对的出水孔；在驱动转子上开有把驱动转子外周与气隙相通的漏水孔。

Description

液冷式电磁感应调速机

技术领域

本技术涉及一种电磁感应调速机,尤其是一种以液冷式电磁感应调速机。 

背景技术

目前在大型工业企业,例如化工、水泥、冶金等行业中，由于生产工艺流程中的需要以及节能目的，大量的变频器被应用于生产中。其中，在200千瓦以上的电机大多为高压电机。尤其额定功率在400千瓦以上的电机，基本上电压都为6000V或10000V。高压电机所配的高压变频器有着诸多缺点，主要包括：系统复杂、维护困难且费用高昂。此外，其产生的谐波还会污染电网。 

对于电磁感应调速机而言，由于其结构简单、维护方便且安全可靠，已可完全取代高压变频器。但风冷型电磁感应节能调速机最大适配电机的功率一般在355千瓦。如电机的功率大于355千瓦，则其永磁铁有较高的退磁风险，在工业化连续生产中不适用。 

发明内容

本技术提供一种液冷式电磁感应调速机，其能够满足大功率电磁感应调速机的散热要求，使得电磁感应调速机可应用于大功率电机系统中。 

本技术的液冷式电磁感应调速机，包括主要由输入轴、驱动转子、感应铜环、导磁钢环组成的驱动转子部分，主要由被驱动转子、永磁体、输出轴组成的被驱动转子部分；永磁体间隔排列在被驱动转子周边，和驱动转子同轴线的被驱动转子与输出轴在周向成传力连接、在轴向成滑动连接；设置在输入轴上的驱动转子的内周有与永磁体在径向相对的导磁钢环，导磁钢环内周安装有感应铜环；它还包括用于调节被驱动转子相对于输出轴的轴向位置的调节装置；驱动转子和被驱动转子位于一机壳内，输入轴和输出轴均转动设置在机壳上；风罩包括沿径向方向延伸的环板和沿轴向延伸的圆筒，环板的外圈与圆筒相接；沿着驱动转子径向延伸的扇叶位于驱动转子一端与环板之间；与环板相对的驱动转子一端上开有进气口，进气口与感应铜环和永磁体之间的气隙相对；圆筒环绕在驱动转子外周并与驱动转子之间有进气通道；扇叶和风罩随驱动转子转动时，扇叶产生的风，一部分经进气口进入所述气隙，吹向驱动转子的另一端；另一部分经进气通道沿驱动转子外周吹向驱动转子的另一端；在机壳上部设置有冷却液箱，冷却液箱下部开有与驱动转子外周相对的出水孔；在机壳下部开有冷却液出口；在驱动转子上开有把驱动转子外周与所述气隙相通的漏水孔。 

本技术工作时，输入轴与原动机联接，输出轴与负载相连，通过调节装置带动被驱动转子做轴向往复运动，从而使得永磁体沿轴向往复运动。那么，感应铜环上的磁通量即发生变化，感应铜环中感应涡电流强弱发生改变，涡电流产生的磁场强弱随着发生改变，涡电流产生的磁场与永磁体的磁场相互作用力也随着改变，进而实现调节输出转矩、输出功率及转速的目的。冷却液箱中冷却液由于重力作用，会穿过冷却液箱与机壳相连部分的出水孔，一部分冷却液落在驱动转子外表面，另一部分冷却液则通过驱动转子上的漏水孔，随后继续下落至被驱动转子外表面。由于驱动转子及被驱动转子在旋转时产生的离心力可使附于其表面的冷却液液滴向外甩出，即有大量热量被甩出的液滴带走。同时，扇叶产生的风，一部分风经进气口进入气隙，吹向驱动转子的另一端；另一部分风经进气通道沿驱动转子外周吹向驱动转子的另一端。冷却液在风的作用下，随风沿着气隙、驱动转子外周向驱动转子的另一端移动，加速了对驱动转子和被驱动转子的冷却。最后，冷却液在重力作用下流到机壳底部，经冷却液出口流出。经试验，采用本技术的对于功率为500千瓦的液冷式电磁感应调速机，在水作为冷却液时，流量为12-15吨/小时，永磁铁温度最高在80℃，防止了永磁体的退磁。 

上述的液冷式电磁感应调速机，在机壳内设置有环状的反射板，反射板的外圈与机壳内壁接触，反射板的一侧与驱动转子的另一端相对；反射板的外圈相对于内圈，向安装扇叶的驱动转子一端倾斜；吹向驱动转子另一端的风经反射板导向后，进入驱动转子与机壳内壁之间的空隙。部分甩出的液滴在反射板的作用下将回流。由于设置反射板，到达驱动转子一端的部分冷却液再经反射板导向后，进入驱动转子与机壳内壁之间的空隙，能够再次对驱动转子进行冷却。经试验，采用本技术的对于功率为500千瓦的液冷式电磁感应调速机，在水作为冷却液时，流量为12-15吨/小时，永磁铁温度最高在75℃。 

上述的液冷式电磁感应调速机，输入轴、输出轴分别通过输入轴承套、输出轴承套转动设置在机壳上，伸入机壳内的输入轴端部开有内孔；伸入机壳内的输出轴端部通过支撑轴承转动支撑在所述内孔内；在靠近支撑轴承的输出轴上还设置有突出的甩水环和密封圈；环套固定在输入轴承套或者机壳上；环套的内孔为锥形，内孔的小端朝向支撑轴承；甩水环和密封圈位于内孔内。输出轴的一端支撑在输入轴上，减小了机组的振动。同时，设置甩水环和密封圈，防止冷却液进入支撑轴承；另外，冷却液被甩水环和密封圈甩到环套的内孔后，冷却液会沿着内孔壁向内孔的大端流动，进一步防止了冷却液进入支撑轴承。 

上述的液冷式电磁感应调速机，导磁钢环和感应铜环均呈锥形，且数量相通，均有3-6个，沿着驱动转子的轴线间隔排列；导磁钢环和感应铜环的母线与轴线的夹角α为1°≤α≤8°；反射板位于感应铜环的大端。导磁钢环和感应铜环的母线与轴线的夹角α，使得冷却液在风力的作用下，能够顺利向感应铜环的大端方向流动，防止液膜的生成，增强了冷却效果。经试验，采用本技术的对于功率为500千瓦的液冷式电磁感应调速机，在水作为冷却液时，流量为12-15吨/小时，永磁铁温度最高在70℃。最好，间隔排列在被驱动转子同一个横截面上的永磁体为一个永磁体组环，永磁体组环沿着被驱动转子的轴线间隔排列，永磁体组环的数量与导磁钢环相等；永磁体组环与感应铜环相对设置。 

上述的液冷式电磁感应调速机，驱动转子外圈采用不锈钢材质。 

上述的液冷式电磁感应调速机，在冷却液出口通过输送管路与冷却液箱相通，在输送管路上设置对冷却液进行冷却的热交换器。这样，对冷却液即可循环利用。 

附图说明

图1为本技术的结构示意图。 

图2为图1中的局部放大图。 

图3为扇叶、风罩等与驱动转子相连的示意图。 

图4为机壳结构示意图。 

图中：机壳1、反射板2、冷却液箱3、冷却液进口4、驱动转子5、导磁钢环6、感应铜环7、永磁体8、被驱动转子9、输入轴10、甩水环11、环套12、密封圈13、冷却液雾化风扇14、冷却液收集槽15、冷却液出口16、调速拉杆17、花键套18、定位滑套19、输出轴20、输出轴承套21、输入轴承套23、支撑轴承24、扇叶25、环板26、圆筒27、进气口28、进气通道29、气隙30、漏水孔32。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。 

需要说明的是，说明书附图所图示的机构、比例、大小，仅以配合具体实施方式，供本领域技术人员更清楚地了解本技术的构思，并非用以限制本技术的保护范围。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术的功效及目的的情况下，均应仍包括在本技术的保护范围内。 

本实施例的具体结构如图1所示，机壳1上部设有冷却液箱3，冷却液进口4开在冷却液箱上。机壳1下部设有冷却液收集槽15，冷却液出口16。机壳1内输入轴10上有环套内孔12，安装驱动转子5，驱动转子5内设有导磁钢环6和感应铜环7，右侧有冷却液雾化风扇14，左侧有反射板2。输出轴20右侧有甩水环11、密封圈13，左侧安装有定位滑套19、输出轴承套21，输出轴承套21外面安装有调速拉杆17，中间花键套18上安装有被驱动转子9，被驱动转子9外表面间隔排列永磁体8。 

如图1所示的液冷式电磁感应调速机，包括主要由输入轴、驱动转子、感应铜环、导磁钢环组成的驱动转子部分，主要由被驱动转子、永磁体、输出轴组成的被驱动转子部分。 

永磁体组环有三个，各永磁体组环由数量相等的、间隔排列在被驱动转子周边的永磁体8组成，永磁体组环沿着被驱动转子的周向间隔设置。和驱动转子同轴线的被驱动转子通过花键套与输出轴在周向成传力连接、在轴向成滑动连接。 

设置在输入轴上的驱动转子的内周有与永磁体组环在径向相对的三个导磁钢环，导磁钢环内周安装有感应铜环；导磁钢环和感应铜环均呈锥形，且均有3个，沿着驱动转子的轴线间隔排列。导磁钢环和感应铜环的母线与轴线的夹角α（1°≤α≤8°）。图中，导磁钢环和感应铜环的大端在左侧。 

驱动转子和被驱动转子位于机壳内，输入轴、输出轴分别通过输入轴承套、输出轴承套转动设置在机壳上。伸入机壳内的输入轴端部开有支撑孔；伸入机壳内的输出轴端部通过支撑轴承转动支撑在所述支撑孔内。在靠近支撑轴承的输出轴上还设置有突出的甩水环和密封圈；环套固定在输入轴承套的一侧；环套的内孔为锥形，内孔的小端朝向支撑轴承；甩水环和密封圈位于内孔内。 

冷却液雾化风扇包括风罩和扇叶。冷却液雾化风扇设于驱动转子右侧并局部包裹驱动转子外表面。风罩包括沿径向方向延伸的环板和沿轴向延伸的圆筒，环板的外圈与圆筒相接；沿着驱动转子径向延伸的扇叶位于驱动转子右端与环板之间；扇叶的内端超出环板内圈，扇叶的外端超出驱动转子的外周与圆筒内壁接触。与环板相对的驱动转子右端面上开有进气口，进气口与感应铜环和永磁体之间的气隙相对；圆筒环绕在驱动转子外周并与驱动转子外周之间有进气通道；扇叶和风罩随驱动转子转动时，扇叶产生的风，一部分经进气口进入所述气隙，吹向驱动转子左端；另一部分经进气通道沿驱动转子外周吹向驱动转子左端。 

在机壳上部设置有冷却液箱，冷却液箱下部开有与驱动转子外周相对的出水孔；在机壳底部设置有冷却液收集槽。漏水孔开在驱动转子上，并位于相邻两个导磁钢环之间。漏水孔把驱动转子外周与气隙相通。 

在机壳内设置有环状的反射板，反射板的外圈与机壳内壁接触，反射板的右侧与驱动转子的左端相对；反射板的外圈相对于内圈，向安装扇叶的驱动转子左端倾斜；吹向驱动转子左端的风经反射板导向后，进入驱动转子与机壳内壁之间的空隙。 

用于调节被驱动转子相对于输出轴的轴向位置的调节装置，包括调速拉杆17、花键套18、定位滑套19等。定位滑套19与输出轴承套通过滑动副配合。花键套18的外周通过轴承转动设置在定位滑套19内。调速拉杆17固定在定位滑套19上。通过调速拉杆17拉动定位滑套19沿输出轴的轴向相对于输出轴承套移动，花键套18和固定在花键套18上的被驱动转子就和定位滑套19一起轴向移动。 

本实施例工作过程如下：输入轴10与原动机联接，输出轴20与负载联接，通过调速拉杆17的运动带动定位滑套19做轴向往复运动，从而使得被驱动转子9沿轴向往复运动。那么，感应铜环7上的磁通量即发生变化，感应铜环7中感应涡电流随着磁通量大小变化强弱发生改变，涡电流产生的磁场强弱随着发生改变，涡电流产生的磁场与永磁体8的磁场相互作用力也随着改变，进而实现调节负载的输出转矩、输出功率及转速的目的。冷却液箱3中冷却液由于重力作用，会穿过冷却液箱与机壳相连部分的出水孔，一部分落在驱动转子5外表面，另一部分则通过驱动转子上的漏水孔，随后继续下落至被驱动转子9外表面。由于驱动转子5及被驱动转子9在旋转时产生的离心力可使附于其表面的液滴向外甩出，即有大量热量被甩出的液滴带走。部分甩出的液滴在反射板2的作用下回流。部分冷却液再由与驱动转子5同步运动的冷却液雾化风扇14吸入后，在气流作用下，一部分进入驱动转子5与被驱动转子9的气隙中，另一部分进入驱动转子5的外表面。其余未被冷却液雾化风扇14吸入的冷却液在重力作用下流到机壳底部的冷却液收集槽15内，冷却液经换热器后被送回冷却液箱3。 

对于功率为500千瓦的液冷式电磁感应调速机，在水作为冷却液时，流量为13吨/小时，永磁铁温度最高在70℃。 

以上仅是本技术的具体应用范例，对本技术的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本技术还可以有其它实施方式。凡采用等效替换或等效变换形成的技术方案，均落在本技术所要保护的范围内。 

Claims (7)

1.液冷式电磁感应调速机，包括主要由输入轴、驱动转子、感应铜环、导磁钢环组成的驱动转子部分，主要由被驱动转子、永磁体、输出轴组成的被驱动转子部分；永磁体间隔排列在被驱动转子周边，和驱动转子同轴线的被驱动转子与输出轴在周向成传力连接、在轴向成滑动连接；设置在输入轴上的驱动转子的内周有与永磁体在径向相对的导磁钢环，导磁钢环内周安装有感应铜环；它还包括用于调节被驱动转子相对于输出轴的轴向位置的调节装置；其特征在于：驱动转子和被驱动转子位于一机壳内，输入轴和输出轴均转动设置在机壳上；风罩包括沿径向方向延伸的环板和沿轴向延伸的圆筒，环板的外圈与圆筒相接；沿着驱动转子径向延伸的扇叶位于驱动转子一端与环板之间；与环板相对的驱动转子一端上开有进气口，进气口与感应铜环和永磁体之间的气隙相对；圆筒环绕在驱动转子外周并与驱动转子之间有进气通道；扇叶和风罩随驱动转子转动时，扇叶产生的风，一部分经进气口进入所述气隙，吹向驱动转子的另一端；另一部分经进气通道沿驱动转子外周吹向驱动转子的另一端；在机壳上部设置有冷却液箱，冷却液箱下部开有与驱动转子外周相对的出水孔；在机壳下部开有冷却液出口；在驱动转子上开有把驱动转子外周与所述气隙相通的漏水孔。

2.如权利要求1所述的液冷式电磁感应调速机，其特征是：在机壳内设置有环状的反射板，反射板的外圈与机壳内壁接触，反射板的一侧与驱动转子的另一端相对；反射板的外圈相对于内圈，向安装扇叶的驱动转子一端倾斜；吹向驱动转子另一端的风经反射板导向后，进入驱动转子与机壳内壁之间的空隙。

3.如权利要求2所述的液冷式电磁感应调速机，其特征是：输入轴、输出轴分别通过输入轴承套、输出轴承套转动设置在机壳上，伸入机壳内的输入轴端部开有内孔；伸入机壳内的输出轴端部通过支撑轴承转动支撑在所述内孔内；在靠近支撑轴承的输出轴上还设置有突出的甩水环和密封圈；环套固定在输入轴承套或者机壳上；环套的内孔为锥形，内孔的小端朝向支撑轴承；甩水环和密封圈位于内孔内。

4.如权利要求2或3所述的液冷式电磁感应调速机，其特征是：导磁钢环和感应铜环均呈锥形，且数量相通，均有3-6个，沿着驱动转子的轴线间隔排列；导磁钢环和感应铜环的母线与轴线的夹角α为1°≤α≤8°；反射板位于感应铜环的大端。

5.如权利要求4所述的液冷式电磁感应调速机，其特征是：间隔排列在被驱动转子同一个横截面上的永磁体为一个永磁体组环，永磁体组环沿着被驱动转子的轴线间隔排列，永磁体组环的数量与导磁钢环相等；永磁体组环与感应铜环相对设置。

6.如权利要求1、2或3所述的液冷式电磁感应调速机，其特征是：驱动转子外圈采用不锈钢材质。

7.如权利要求1、2或3所述的液冷式电磁感应调速机，其特征是：在冷却液出口通过输送管路与冷却液箱相通，在输送管路上设置对冷却液进行冷却的热交换器。