CN203933304U - 一种径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电机调速节能领域，特别涉及一种径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器。该径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器由内部的从动转子部分和外围的主动转子部分组成，从动转子部分和主动转子部分之间留有气隙；在主动转子轭部的内壁设置槽结构，将永磁体嵌入所述槽结构中，两者固定连接；从动转子轭部安装在从动转子轴上，并在从动转子轭部的外壁嵌入若干个均匀分布的转子导条；转子导条和从动转子轭部构成鼠笼式转子。本实用新型通过调整主从转子之间耦合距离，实现机械负载侧的转矩和转速调节，适用于驱动流体类负载的电机调速节能改造。

Description

一种径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器

技术领域

本实用新型属于电机调速节能领域，特别涉及一种径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器。

背景技术

电机系统用电量约占我国用电量的60％以上，其中能够采用调速技术实现节能效果的风机、水泵以及空压机等负荷用电量超过40％，这些驱动设备通常都是根据生产过程中的最大负荷来选择安装容量，但实际系统额定工作点往往比设计值要小，导致“大马拉小车”现象十分普遍。此外，此类负荷大多数采用挡板或阀门式机械节流方式来调节风量或流量，系统调节方式落后，造成大量电能浪费。如果能采用调速技术驱动此类负荷，其平均节电率可达到30％，实现节能同时还可以确保设备长时间稳定运行。

传统调速技术包括变频调速、滑差电机调速(即电磁调速)、液力耦合器调速、直流电机串级调速和水电阻调速等。上述调速技术中，变频调速技术在现阶段的应用最为广泛，节能效果最好。然而在变频器大量应用的同时，也面临着较难突破的发展瓶颈，主要体现在：

1)变频调速对运行环境要求较高，不宜在易燃易爆、潮湿、粉尘含量高等恶劣环境下长期运行；

2)变频器对电网产生谐波污染，容易造成系统谐振，同时，对临近精密仪器及通讯设施产生干扰；

3)变频器安装后后期维护费用较大，且在大批量安装运行一段时间后，故障率较高。

永磁磁力耦合器可以避免由于变频器应用带来的上述问题，其是一种利用导电体和永磁体之间电磁耦合产生的作用力实现无接触式动力传递的一种全新调速技术，具有调速性能好、节能效果高、安装简便以及维护费用低等优点。其工作原理为永磁体与铜导体发生相对运动，磁力线切割导体，在导体内产生涡流，进而与永磁体磁场相互作用，达到力矩传输目的，运行过程中可通过调整铜盘导体与永磁体之间的气隙达到调速的目的。同时，由于主动极和从动极之间为非接触式连接，安装时可容忍较大对中误差且隔振减振效果也很好，能够实现软起动和软停止，安装后基本不需要维护。因此，永磁调速技术具有变频调速无可比拟的优势，在电机系统节能工程中具有广泛的应用前景。

发明内容

本实用新型针对变频器调速带来的供电电源谐波及电磁干扰问题问题，提供了一种径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器。

本实用新型采用的技术方案为：

该径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器由内部的从动转子部分和外围的主动转子部分组成，从动转子部分和主动转子部分之间留有气隙；

所述主动转子部分由主动转子轭部和永磁体组成，在主动转子轭部的内壁设置槽结构，将永磁体嵌入所述槽结构中，两者固定连接；

所述从动转子部分包括从动转子轭部和从动转子轴，其中，从动转子轭部安装在从动转子轴上，并在从动转子轭部的外壁嵌入若干个均匀分布的转子导条；转子导条和从动转子轭部构成鼠笼式转子。

所述主动转子轭部和永磁体之间通过高强度粘合剂固定。

所述气隙的宽度为3mm～5mm。

本实用新型的有益效果为：

(1)采用机械调速，从根本上消除了由于变频器应用带来的电源谐波对电网及电机损耗产生的不利影响；安装时需要额外空间有限、运行维护费用低。

(2)实用性强、经济耐用，可方便对现有系统进行改造或用于新建系统，且安装后期维护费用低。

(3)使用范围广，可适用于永磁电机、异步电机所驱动的风机、水泵等流体类负载的调速节能，平均节电率可达30％，节能效果显著。

附图说明

图1为径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器的平面结构示意图；

图2为径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器主动转子三维结构示意图；

图3为径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器从动转子三维结构示意图；

图4为一台5.5kW电机采用径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器的转速特性曲线；

图5为一台5.5kW电机采用径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器的转矩特性曲线。

图中标号：

1-主动转子轭部、2-永磁体、3-气隙、4-转子导条、5-从动转子轭部、6-从动转子轴。

具体实施方式

本实用新型提供了一种径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器，下面通过附图说明和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器由内部的从动转子部分和外围的主动转子部分组成，从动转子部分和主动转子部分之间留有气隙3。

如图2所示，主动转子部分由主动转子轭部1和永磁体2组成，在主动转子轭部1的内壁设置槽结构，将永磁体2嵌入所述槽结构中，两者通过高强度粘合剂固定连接。

如图3所示，从动转子部分包括从动转子轭部5和从动转子轴6，其中，从动转子轭部5安装在从动转子轴6上，并在从动转子轭部5的外壁嵌入若干个均匀分布的转子导条4；转子导条4和从动转子轭部5构成鼠笼式转子。

主从动转子之间的气隙根据装置容量大小不同而定，对于小型容量气隙为3mm、对于较大容量气隙为5mm。

径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器在安装后，使得主动转子和从动转子之间存在一定气隙、无直接机械连接，且主从动转子之间的耦合距离，可根据负载所需的功率大小确定。

当主动转子部分旋转时，永磁体2磁场切割从动转子部分会感应出电动势及电流，进而从动转子部分受电磁力作用下旋转。当主动转子部分与从动转子部分之间耦合距离最大时，传递转矩最大且主从动转子间的转速差最小，随着耦合距离减小，转矩降低，转差率增加，达到调速目的。

在电机起动时，主动转子部分和从动转子部分之间耦合距离可调至最小，即两者之间几乎无相互作用，此时起动过程中对于负载侧无冲击，实现软起动。

本实用新型的作用体现在三方面：一是根据负载大小需求调节电机输出转矩和转速；二是电机转子轴与负载之间无直接机械联系，降低负载波动引起的振动；三是可实现软起动，避免由于电机直接起动对负载带来的冲击。

实施例及效果

选择一台5.5kW电机驱动风机负载作为调节对象，采用径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器的转速特性如图4所示。从图4可看出，采用径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器后，主动转子部分和从动转子部分转速随耦合距离的增加，两者转速差别越来越小、即转差率减小，且当主从动转子之间耦合距离大于15mm时，两者转速差别变化趋于平缓；采用径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器的转矩特性如图5所示，可以看出，主动转子部分和从动转子部分转速随耦合距离的增加，输出转矩逐渐增加，耦合距离高于15mm时，转矩变化趋于平缓。此时，磁力耦合器的运行效率高于90％，转差率为0.05，与不采取任何调速技术相比，系统总体能效降低31.8％，节电效果明显，很好满足了系统运行需求。

上述实施例中，驱动电机的额定转速为3000转/分。

上述实施例中，由于容量较小，径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器的冷却方式采用风冷运行，对于容量较大的系统，可采取水冷方式进行冷却。

上述实施例中，可根据不同负载需求来最终调速比，但主动转子部分与从动转子部分之间转速差别不宜过大，过大的转差率会引起磁力耦合器自身损耗增加，降低运行效率。通常情况下，调速范围在80％附近为最佳运行点，此时系统能耗较小且磁力耦合器自身损耗也不会太大。如果电机采用了变频器驱动，磁力耦合器也可以作为降低机械振动的联轴器使用，主要用于降低机械负载与电动机由于直接连接引起的机械振动。

Claims (3)

1.一种径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器，其特征在于，由内部的从动转子部分和外围的主动转子部分组成，从动转子部分和主动转子部分之间留有气隙(3)；

所述主动转子部分由主动转子轭部(1)和永磁体(2)组成，在主动转子轭部(1)的内壁设置槽结构，将永磁体(2)嵌入所述槽结构中，两者固定连接；

所述从动转子部分包括从动转子轭部(5)和从动转子轴(6)，其中，从动转子轭部(5)安装在从动转子轴(6)上，并在从动转子轭部(5)的外壁嵌入若干个均匀分布的转子导条(4)；转子导条(4)和从动转子轭部(5)构成鼠笼式转子。

2.根据权利要求1所述的一种径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器，其特征在于，所述主动转子轭部(1)和永磁体(2)之间通过高强度粘合剂固定。

3.根据权利要求1所述的一种径向磁通式鼠笼转子永磁磁力耦合器，其特征在于，所述气隙(3)的宽度为3mm～5mm。