CN204156709U - 一种复合式永磁涡流耦合器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种复合式永磁涡流耦合器，包括导体转子和永磁转子；该导体转子包括固定套(3)和第一支撑盘(1)，固定套(3)的内表面固定连接有径向导体套(4)，第一支撑盘(1)的内表面固定连接有第一端面导体(2)；该永磁转子包括永磁体安装盘(8)，永磁体安装盘(8)设有与径向导体套(4)相对应的径向永磁体(5)和与第一端面导体(2)相对应的端面永磁体(7)。该复合式永磁涡流耦合器将筒式结构和盘式结构相结合，永磁体在径向和轴向同时充磁，铜导体在径向和端面同时切割磁力线，增加电磁阻尼，实现在同等体积或尺寸的情况下，大幅提高传动功率；或在传递功率一定的情况下，缩小耦合器体积和尺寸，减少占用空间。
Description
技术领域
本实用新型涉及永磁传动设备技术领域，具体的是一种复合式永磁涡流耦合器。
背景技术
空冷岛是直接空冷汽轮发电机组的核心部件，是2008年从国外引进的新技术，目前在国内300MW级、600MW级及1000MW级汽轮发电机组上得到广泛引用。该技术使用空气作为冷却介质，替代了常规使用的循环水和冷却塔，减低了循环水汽化损失，节约了大量的水资源，特别是在水资源比较匮乏的西北地区，空冷岛以其特有的节水优势得到广泛普及。
空冷岛通常采用高位布置，由数十台轴流风机提供冷却空气，将通过排汽管道送到空冷凝汽器内的汽轮机排汽冷凝成水，凝结水再经凝结水泵送回汽轮机的回热系统。
目前空冷岛普遍采用了变频调速技术，电机通过柔性联轴器向减速机传递动力，电机——减速机通过法兰支架连接固定，立式安装。根据机组工况不同，电机的工作电源频率在30Hz—50Hz之间调节，经减速机减速后，风机风量、风压随之变化。
现有的技术方案中电机与减速机的联接方式为柔性联轴器联接，主要使用了膜片联轴器、弹性(套)柱销联轴器、星形(梅花形)弹性联轴器等联接方式，这些联接方式对机组的对中要求较高，特别是在立式结构中，对中误差导致的振动会被悬臂结构放大，造成机器整体振动偏大。
永磁涡流耦合器是一种新型的传动连接系统，其技术2007年由国外引入。它的结构主要由铜转子、永磁转子组成。铜转子固定在电动机轴上，永磁转子固定在负载转轴上，铜转子和永磁转子之间有间隙(称为气隙)。这样电动机和负载由原来的硬(机械)连接转变为软(磁)连接。其工作原理是：当电机旋转时，带动永磁调速器的导体转子在永磁转子所产生的强磁场中切割磁力线，导体中产生涡电流，该涡电流受到磁场力的作用，形成电磁阻尼，带动负载运动，从而实现了电机与负载之间的扭矩传输。通过调节永磁体和铜导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化，从而实现负载转速变化，用不同方式对气隙进行控制，磁力偶合器可分为标准型、扩展型、限矩型、调速型等不同特点的磁力偶合器。
目前市场上的永磁涡流耦合器从结构上主要有两种：筒式结构和盘式结构。筒式结构永磁涡流耦合器的永磁体采用径向充磁，铜转子在径向沿圆周方向切割磁力线，其磁力方向为径向；盘式结构永磁涡流耦合器的永磁体采用轴向充磁，铜转子在端面切割磁力线，其磁力方向为轴向。
实用新型内容
为了解决提高永磁涡流耦合器的传动功率并减小其体积。本实用新型提供了一种复合式永磁涡流耦合器，该复合式永磁涡流耦合器将筒式结构和盘式结构相结合，永磁体在径向和轴向同时充磁，铜导体在径向和端面同时切割磁力线，增加电磁阻尼，实现在同等体积或尺寸的情况下，大幅提高传动功率；或在传递功率一定的情况下，缩小耦合器体积和尺寸，减少占用空间。
本实用新型为解决其技术问题采用的技术方案是：一种复合式永磁涡流耦合器，包括导体转子和永磁转子；该导体转子包括固定套和固定设置在固定套一端的第一支撑盘，固定套的内表面固定连接有径向导体套，第一支撑盘的内表面固定连接有第一端面导体；该永磁转子包括永磁体安装盘，永磁体安装盘的轴线与固定套的轴线重合，永磁体安装盘的边缘区域设有与径向导体套相对应的径向永磁体，永磁体安装盘的边缘区域和中心之间设有与第一端面导体相对应的端面永磁体。
径向导体套的外表面与固定套的内表面固定连接，径向导体套的内表面与永磁体安装盘的外周面之间存在气隙，该气隙为2mm～4mm。
径向导体套沿永磁体安装盘轴向的长度为永磁体安装盘的长度的100％～110％。
第一端面导体与第一支撑盘层叠固定连接，第一端面导体的外径小于第一支撑盘的外径。
第一端面导体为圆环形，第一端面导体与永磁体安装盘同轴设置，第一端面导体的外径为永磁体安装盘直径的75％～80％，第一端面导体的内径为永磁体安装盘直径的30％～35％，沿永磁体安装盘的轴线方向，第一端面导体与永磁体安装盘之间存在气隙，该气隙为3mm～5mm。
多个径向永磁体沿永磁体安装盘的周向均匀的镶嵌于永磁体安装盘的边缘区域，沿永磁体安装盘的轴向，径向永磁体的长度等于永磁体安装盘的长度,或径向永磁体的长度比永磁体安装盘的长度小3mm～5mm并且径向永磁体在永磁体安装盘内居中设置。
多个端面永磁体沿永磁体安装盘的周向均匀的镶嵌于永磁体安装盘的边缘区域和中心之间，沿永磁体安装盘的轴向，端面永磁体的长度等于永磁体安装盘的长度，或端面永磁体的长度比永磁体安装盘的长度小3mm～5mm并且端面永磁体在永磁体安装盘内居中设置。
该导体转子还包括固定设置在固定套另一端的第二支撑盘，第二支撑盘为环形，永磁体安装盘设置在固定套内同时永磁体安装盘位于第一支撑盘和第二支撑盘之间，第二支撑盘的内表面固定连接有第二端面导体。
第二端面导体与第二支撑盘层叠固定连接，第二端面导体的外径小于第二支撑盘的外径，第二端面导体为圆环形，第二端面导体与永磁体安装盘同轴设置，第二端面导体的外径为永磁体安装盘直径的75％～80％，第二端面导体的内径为永磁体安装盘直径的30％～35％，沿永磁体安装盘的轴线方向，第二端面导体与永磁体安装盘之间存在气隙，该气隙为3mm～5mm。
永磁体安装盘的两侧分别设有筒形的驱动轴连接器和筒形的被动轴连接器，驱动轴连接器与第一支撑盘的外侧固定连接，驱动轴连接器与固定套同轴设置，被动轴连接器与永磁体安装盘固定连接，被动轴连接器与永磁体安装盘同轴设置，固定套的外表面的两端沿周向设有多个通气孔。
本实用新型的有益效果是：
1、该复合式永磁涡流耦合器能够替代目前传统柔性联轴器，变接触式传动为非接触式传动，降低了机器部件间的振动干扰；
2、该复合式永磁涡流耦合器电磁阻尼显著增大，传动效率增强，在传递功率一定的情况下，减少了占用空间；
3、新复合式永磁涡流耦合器结构简单，对中精度要求较低，便于维护，使用寿命长，降低维护维修成本；
4、新复合式永磁涡流耦合器的非接触式传动结构，能够实现电机过载保护，当被驱动机卡死时，电机不会因过大的电流导致损坏；
5、传动过程中无工作介质，不会产生泄漏等影响环境。
附图说明
下面结合附图对本实用新型所述的复合式永磁涡流耦合器作进一步详细的描述。
图1是该复合式永磁涡流耦合器的第一种实施例的剖视图。
图2是该复合式永磁涡流耦合器的第二种实施例的剖视图。
图3是图1中永磁转子沿A-A方向的剖视图。
图4是导体转子的剖视图。
图5是图4中沿B-B方向的剖视图。
其中1.第一支撑盘，2.第一端面导体，3.固定套，4.径向导体套，5.径向永磁体，6.第二端面导体，7.端面永磁体，8.永磁体安装盘，9.第二支撑盘，10.驱动轴连接器，11.被动轴连接器，12.气孔，21.销钉，22.螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型所述的复合式永磁涡流耦合器作进一步详细的说明。一种复合式永磁涡流耦合器，包括导体转子和永磁转子；该导体转子包括固定套3和固定设置在固定套3一端的第一支撑盘1，固定套3的内表面固定连接有径向导体套4，第一支撑盘1的内表面固定连接有第一端面导体2；该永磁转子包括永磁体安装盘8，永磁体安装盘8与固定套3同轴设置，即永磁体安装盘8的轴线与固定套3的轴线重合，永磁体安装盘8的边缘区域设有与径向导体套4相对应的径向永磁体5，永磁体安装盘8的边缘区域和中心之间设有与第一端面导体2相对应的端面永磁体7，如图1至图5所示。
该导体转子与电机轴固定连接，永磁转子与被驱动机构的转轴固定连接。径向永磁体5的N极和S极在图1位于径向永磁体5的上下两端，端面永磁体7的N极和S极在图1位于端面永磁体7的左右两端。电机能够带动第一支撑盘1和固定套3高速旋转。第一端面导体2和径向导体套4切割磁力线产生涡电流，由涡电流产生的磁场与径向永磁体5和端面永磁体7的磁场产生电磁阻尼，从而带动带动永磁体安装盘8旋转，从而带动被驱动机构旋转。该复合式永磁涡流耦合器将筒式结构和盘式结构相结合，永磁体在径向和轴向同时充磁，径向导体套4和第一端面导体2分别在径向和端面同时切割磁力线，增加电磁阻尼，实现在同等体积或尺寸的情况下，大幅提高传动功率；或在传递功率一定的情况下，缩小耦合器体积和尺寸，减少占用空间。
径向导体套4的外表面与固定套3的内表面固定连接，径向导体套4的内表面与永磁体安装盘8的外周面之间存在气隙，该气隙R为2mm～4mm，优选该气隙为3mm，如图1和图2所示。径向导体套4沿永磁体安装盘8的长度为永磁体安装盘8的长度的100％～110％。在该复合式永磁涡流耦合器中，径向永磁体5用来产生径向圆周磁场，径向导体套4切割该磁力线，它们之间存在气隙R，径向导体套4内感应涡电流的磁场与径向永磁体5的磁场产生电磁阻尼，传递功率。
第一端面导体2与第一支撑盘1层叠固定连接，第一端面导体2的外径小于第一支撑盘1的外径。
第一端面导体2为圆环形，第一端面导体2与永磁体安装盘8同轴设置，第一端面导体2的外径为永磁体安装盘8直径的75％～80％，第一端面导体2的内径为永磁体安装盘8直径的30％～35％，沿永磁体安装盘8的轴线方向，第一端面导体2与永磁体安装盘8之间存在气隙，该气隙A1为3mm～5mm，优选该气隙A1为3mm。
多个径向永磁体5沿永磁体安装盘8的周向均匀的镶嵌于永磁体安装盘8的边缘区域，径向永磁体5为扇形或矩形(本实施例中为矩形，如图3所示)，沿永磁体安装盘8的轴向，径向永磁体5的长度等于永磁体安装盘8的长度；或径向永磁体5的长度比永磁体安装盘8的长度小3mm～5mm，当径向永磁体5的长度比永磁体安装盘8的长度小时，径向永磁体5在永磁体安装盘8内居中设置，即径向永磁体5的两端到永磁体安装盘8的两端的距离相同，如图1至图3所示。
多个端面永磁体7沿永磁体安装盘8的周向均匀的镶嵌于永磁体安装盘8的边缘区域和中心之间，即多个端面永磁体7设置在径向永磁体5和永磁体安装盘8的中心之间，端面永磁体7为扇形或矩形(本实施例中为扇形，如图3所示)，沿永磁体安装盘8的轴向，端面永磁体7的长度等于永磁体安装盘8的长度，或端面永磁体7的长度比永磁体安装盘8的长度小3mm～5mm，当端面永磁体7的长度比永磁体安装盘8的长度小时，端面永磁体7在永磁体安装盘8内居中设置，即端面永磁体7的两端到永磁体安装盘8的两端的距离相同，如图1和图3所示。或者，端面永磁体7可以分别设置在永磁体安装盘8的两个端面上，如图2所示。
为了消除或降低由第一端面导体2和端面永磁体7之间的电磁阻尼产生的单向轴向力，该导体转子还包括固定设置在固定套3另一端的第二支撑盘9，第二支撑盘9为环形，永磁体安装盘8设置在固定套3内同时永磁体安装盘8位于第一支撑盘1和第二支撑盘9之间，第二支撑盘9的内表面固定连接有第二端面导体6。第二支撑盘9和第二端面导体6的作用与第一支撑盘1和第一端面导体2的作用对应相同，另外，设置第二支撑盘9和第二端面导体6还可以进一步增加电磁阻尼，提高传动功率，缩小该耦合器体积和尺寸。
第二端面导体6与第二支撑盘9层叠固定连接，第二端面导体6的外径小于第二支撑盘9的外径，第二端面导体6为圆环形，第二端面导体6与永磁体安装盘8同轴设置，第二端面导体6的外径为永磁体安装盘8直径的75％～80％，第二端面导体6的内径为永磁体安装盘8直径的30％～35％，沿永磁体安装盘8的轴线方向，第二端面导体6与永磁体安装盘8之间存在气隙，该气隙A2为3mm～5mm，优选该气隙A2为3mm，如图2所示。
端面永磁体7的左右两面分别产生端面磁场，第一端面导体2和第二端面导体6分别切割磁力线产生涡电流，它们的感应磁场分别于端面永磁体7的两面的磁场形成电磁阻尼，传递功率。端面永磁体7与第一端面导体2和第二端面导体6分别存在气隙A1、A2。
永磁体安装盘8的两侧分别设有筒形的驱动轴连接器10和筒形的被动轴连接器11，驱动轴连接器10与第一支撑盘1的外侧固定连接，驱动轴连接器10与固定套3同轴设置，被动轴连接器11与永磁体安装盘8固定连接，被动轴连接器11与永磁体安装盘8同轴设置，固定套3的外表面的两端沿周向设有多个通气孔12。
具体的，被动轴连接器11与永磁体安装盘8固定连接，可以是被动轴连接器11与永磁体安装盘8通过螺栓固定连接，如图1所示，或是被动轴连接器11与永磁体安装盘8通过键固定连接，如图2所示。
固定套3的外表面的两端沿周向设有多个通气孔12，是为保证联轴器散热要求及安装定位需要，通气孔12在永磁体安装盘8的轴向的宽度保证了气隙A1、A2的通风。
该结构中气隙R、A1、A2通过安装过程中调整到位，运行时不能再调整，属于定隙耦合器。
永磁体安装盘8的材质为铝合金材质，用于安装径向永磁体5和端面永磁体7。第一端面导体2、径向导体套4和第二端面导体6的材质均为铜，径向导体套4和固定套3通过螺钉连接固定，第一支撑盘1和第一端面导体2通过螺钉连接固定，第二支撑盘9和第二端面导体6通过螺钉固定连接，第一端面导体2和第二端面导体6相同。第一支撑盘1和固定套3通过螺栓22连接固定，第二支撑盘9和固定套3通过螺栓22连接固定，固定套3通过销钉21定位第一支撑盘1和第二支撑盘9的相对位置。
另外，该复合式永磁涡流耦合器分为水平安装的卧式结构和垂直安装的立式结构两种形式。该复合式永磁涡流耦合器的优点是：
1、该复合式永磁涡流耦合器能够替代目前传统柔性联轴器，变接触式传动为非接触式传动，降低了机器部件间的振动干扰；
2、该复合式永磁涡流耦合器电磁阻尼显著增大，传动效率增强，在传递功率一定的情况下，减少了占用空间；
3、新复合式永磁涡流耦合器结构简单，对中精度要求较低，便于维护，使用寿命长，降低维护维修成本；
4、新复合式永磁涡流耦合器的非接触式传动结构，能够实现电机过载保护，当被驱动机卡死时，电机不会因过大的电流导致损坏；
5、传动过程中无工作介质，不会产生泄漏等影响环境。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (10)
1.一种复合式永磁涡流耦合器，其特征在于，所述复合式永磁涡流耦合器包括导体转子和永磁转子；
该导体转子包括固定套(3)和固定设置在固定套(3)一端的第一支撑盘(1)，固定套(3)的内表面固定连接有径向导体套(4)，第一支撑盘(1)的内表面固定连接有第一端面导体(2)；
该永磁转子包括永磁体安装盘(8)，永磁体安装盘(8)的轴线与固定套(3)的轴线重合，永磁体安装盘(8)的边缘区域设有与径向导体套(4)相对应的径向永磁体(5)，永磁体安装盘(8)的边缘区域和中心之间设有与第一端面导体(2)相对应的端面永磁体(7)。
2.根据权利要求1所述的复合式永磁涡流耦合器，其特征在于：径向导体套(4)的外表面与固定套(3)的内表面固定连接，径向导体套(4)的内表面与永磁体安装盘(8)的外周面之间存在气隙，该气隙为2mm～4mm。
3.根据权利要求1所述的复合式永磁涡流耦合器，其特征在于：径向导体套(4)沿永磁体安装盘(8)轴向的长度为永磁体安装盘(8)的长度的100％～110％。
4.根据权利要求1所述的复合式永磁涡流耦合器，其特征在于：第一端面导体(2)与第一支撑盘(1)层叠固定连接，第一端面导体(2)的外径小于第一支撑盘(1)的外径。
5.根据权利要求1所述的复合式永磁涡流耦合器，其特征在于：第一端面导体(2)为圆环形，第一端面导体(2)与永磁体安装盘(8)同轴设置，第一端面导体(2)的外径为永磁体安装盘(8)直径的75％～80％，第一端面导体(2)的内径为永磁体安装盘(8)直径的30％～35％，沿永磁体安装盘(8)的轴线方向，第一端面导体(2)与永磁体安装盘(8)之间存在气隙，该气隙为3mm～5mm。
6.根据权利要求1所述的复合式永磁涡流耦合器，其特征在于：多个径向永磁体(5)沿永磁体安装盘(8)的周向均匀的镶嵌于永磁体安装盘(8)的边缘区域，沿永磁体安装盘(8)的轴向，径向永磁体(5)的长度等于永磁体安装盘(8)的长度,或径向永磁体(5)的长度比永磁体安装盘(8)的长度小3mm～5mm并且径向永磁体(5)在永磁体安装盘(8)内居中设置。
7.根据权利要求1所述的复合式永磁涡流耦合器，其特征在于：多个端面永磁体(7)沿永磁体安装盘(8)的周向均匀的镶嵌于永磁体安装盘(8)的边缘区域和中心之间，沿永磁体安装盘(8)的轴向，端面永磁体(7)的长度等于永磁体安装盘(8)的长度，或端面永磁体(7)的长度比永磁体安装盘(8)的长度小3mm～5mm并且端面永磁体(7)在永磁体安装盘(8)内居中设置。
8.根据权利要求1所述的复合式永磁涡流耦合器，其特征在于：该导体转子还包括固定设置在固定套(3)另一端的第二支撑盘(9)，第二支撑盘(9)为环形，永磁体安装盘(8)设置在固定套(3)内同时永磁体安装盘(8)位于第一支撑盘(1)和第二支撑盘(9)之间，第二支撑盘(9)的内表面固定连接有第二端面导体(6)。
9.根据权利要求8所述的复合式永磁涡流耦合器，其特征在于：第二端面导体(6)与第二支撑盘(9)层叠固定连接，第二端面导体(6)的外径小于第二支撑盘(9)的外径，第二端面导体(6)为圆环形，第二端面导体(6)与永磁体安装盘(8)同轴设置，第二端面导体(6)的外径为永磁体安装盘(8)直径的75％～80％，第二端面导体(6)的内径为永磁体安装盘(8)直径的30％～35％，沿永磁体安装盘(8)的轴线方向，第二端面导体(6)与永磁体安装盘(8)之间存在气隙，该气隙为3mm～5mm。
10.根据权利要求1所述的复合式永磁涡流耦合器，其特征在于：永磁体安装盘(8)的两侧分别设有筒形的驱动轴连接器(10)和筒形的被动轴连接器(11)，驱动轴连接器(10)与第一支撑盘(1)的外侧固定连接，驱动轴连接器(10)与固定套(3)同轴设置，被动轴连接器(11)与永磁体安装盘(8)固定连接，被动轴连接器(11)与永磁体安装盘(8)同轴设置，固定套(3)的外表面的两端沿周向设有多个通气孔(12)。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201420603397.9U CN204156709U (zh) | 2014-10-17 | 2014-10-17 | 一种复合式永磁涡流耦合器 |
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| CN201420603397.9U CN204156709U (zh) | 2014-10-17 | 2014-10-17 | 一种复合式永磁涡流耦合器 |
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| CN204156709U true CN204156709U (zh) | 2015-02-11 |
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| CN201420603397.9U Active CN204156709U (zh) | 2014-10-17 | 2014-10-17 | 一种复合式永磁涡流耦合器 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106602840A (zh) * | 2015-10-14 | 2017-04-26 | 华电宁夏灵武发电有限公司 | 一种避免扭振的空冷风机 |
| CN111786535A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-16 | 中原工学院 | 一种多组复合式永磁涡流耦合器 |
| CN113098230A (zh) * | 2021-04-04 | 2021-07-09 | 合肥工业大学 | 一种盘式聚磁筒式涡流传动装置 |
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2014
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| CN111786535A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-16 | 中原工学院 | 一种多组复合式永磁涡流耦合器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20191213 Address after: 100085 Beijing city Haidian District on the 28 Street Hospital No. 2 Building 5 Room 501 Co-patentee after: HUADIAN NINGXIA LINGWU POWER GENERATION Co.,Ltd. Patentee after: BEIJING BICOTEST TECH. CO.,LTD. Address before: 100085 Beijing city Haidian District on the 28 Street Hospital No. 2 Building 5 Room 501 Patentee before: BEIJING BICOTEST TECH. CO.,LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100085 Room 501, 5th floor, building 2, yard 28, Shangdi 6th Street, Haidian District, Beijing Patentee after: BEIJING BICOTEST TECH. CO.,LTD. Patentee after: Guoneng Ningxia Lingwu Power Generation Co.,Ltd. Address before: 100085 Room 501, 5th floor, building 2, yard 28, Shangdi 6th Street, Haidian District, Beijing Patentee before: BEIJING BICOTEST TECH. CO.,LTD. Patentee before: HUADIAN NINGXIA LINGWU POWER GENERATION Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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