CN204578336U - 锥式永磁调速器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种锥式永磁调速器，其特征在于：包括同轴线安装的第一旋转组件、第二旋转组件，还包括与第一旋转组件或第二旋转组件连接的间隙调整装置，所述间隙调整装置包括输出轴，所述输出轴通过一对滚动轴承设置在套杯内部，所述套杯固定在底座上，所述套杯一端设有螺旋副，所述螺旋副的外部带有蜗轮和蜗杆，在所述螺旋副的另一端通过滚动轴承设有推拉套；本实用新型整体尺寸小重量轻，传动转矩大，调速机构简单，调整省力，不仅改变气隙大小，而且也改变耦合面积。
Description
技术领域
本实用新型涉及机电工程中的机械动力传动系统，尤其涉及一种新型径向、轴向间隙能够综合调整的锥式永磁调速器。
背景技术
自1999年美国Magnadrive发明了可调节磁耦合器(CN1248354A)，在由负载设备和电机组成的传动系统中，实现了软启动、速度可调，过载保护功能。目前，在线应用的永磁调速器不外乎两种类型：盘式结构(轴向式)、桶式结构(径向式)。轴向式永磁调速器调节主动件和从动件之间的轴向距离，即调节空气隙；径向式永磁调速器也是调节轴向位移，使耦合面积改变。
轴向式永磁调速器采用双永磁盘与双导体盘，轴向力得到平衡，一般通过改变永磁盘与导体盘的间隙来调速，但是由于磁块安装在圆盘上，回转半径小，使其体积较大，故此整体的调速机构复杂。
径向式永磁调速器磁体安装在圆筒表面，回转半径加大，传动转矩提高，但调速是改变耦合面积，要克服过大的轴向力，使调速机构变得笨重。
本发明就此现有技术中存在的不足之处，提出了锥式永磁调速器，综合了前两种调速器的优缺点，即改变气隙尺寸，又改变耦合面积，可谓第三代永磁调速器。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了提供一种锥式永磁调速器，整体尺寸小重量轻，传动转矩大，调速机构简单，调整省力，不仅改变气隙大小，而且也改变耦合面积。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
锥式永磁调速器，其特征在于：包括同轴线安装的第一旋转组件、第二旋转组件，还包括与第一旋转组件或第二旋转组件连接的间隙调整装置。
对本实用新型做进一步优选，当调速器正常运转时，所述第一旋转组件和所述第二旋转组件之间的气隙设定最小值Lgmin，起动时气隙为最大值Lgmax，所述第二旋转组件的水平轴向位移为x，其上的锥角为α，则Lgmax＝Lgmin+xsinα。
对本实用新型做进一步优选，所述第一旋转组件包括是一带有导电体的第一锥形转子，在所述第一锥形转子的内锥表面上形成基体槽，在所述基体槽内设置扇形铜板或矩形铜条，嵌入的扇形铜板或矩形铜条数目与第二旋转组件上的磁极数目不相等，所述铜板或矩形铜条内外环由薄铜带包维，形成封闭的感应电流回路。
对本实用新型做进一步优选，所述第一旋转组件包括是第一锥形转子，在所述第一锥形转子的内锥表面上设有按N极、S极紧密相间排列永磁体，所述永磁体磁极数为偶数。
对本实用新型做进一步优选，所述第二旋转组件包括是一带有轴的第二锥 形转子，在所述第二锥形转子的外锥表面上设有按N极、S极紧密相间排列永磁体，所述永磁体磁极数为偶数。
对本实用新型做进一步优选，所述第二旋转组件包括是一带有轴、导电体的第二锥形转子，在所述第二锥形转子的外锥表面上设有上形成基体槽，在所述基体槽内设置扇形铜板或矩形铜条，嵌入的扇形铜板或矩形铜条数目与第一旋转组件上的磁极数目不相等。
对本实用新型做进一步优选，所述第一锥形转子、所述第二锥形转子的外缘和轮辐开有通风孔，背面带有空气冷却扭曲叶片。
对本实用新型做进一步优选，所述第一旋转组件、所述第二旋转组件任意一个可以作为主动，另一个从动，二者之间的锥形表面套接，保持均匀间隙。
对本实用新型做进一步优选，所述间隙调整装置包括输出轴，所述输出轴通过一对滚动轴承设置在套杯内部，所述套杯固定在底座上，所述套杯一端设有螺旋副，所述螺旋副的外部带有蜗轮和蜗杆，在所述螺旋副的另一端通过滚动轴承设有推拉套。
对本实用新型做进一步优选，所述蜗杆带有伺服电机。
与现有技术相比较，本实用新型的有益效果：
本实用新型中第一锥形转子上带有导电体，第二锥形转子上带有永磁体，当永磁体与导电体做相对运动时，在导电体中就产生涡流及感应的电磁场。由于永磁磁场与电磁场的相互作用，产生了相对转矩，实现了导电体和永磁体(电机与负载)之间的转矩传输。所述两个组件之一可以由间隙调整装置推拉，实现轴向位移，改变磁体与导体之间的间隙与耦合面积，实现负载轴上的输出转速变化，从而实现负载转矩变化。故此本实用新型很好的解决了软启动、减震、 调速及过载保护等问题。
本实用新型中永磁体与导电体之间的气隙呈圆锥型，二者相对轴向位移时即改变气隙大小，又改变耦合面积。综合了以往盘式与筒式两种调速器的优缺点，整体尺寸小重量轻，传动转矩大，调速机构简单，调整省力。可谓第三代永磁涡流调速器。
本实用新型可以驱动第一锥形转子或第二锥形转子，铜板相对另一个锥形多极磁环切割磁力线，转盘上的铜板(条)表面上就会产生感应电流。根据法拉第电磁感应原理，该感应电流与永磁体磁场相互作用，使从动盘产生一个与旋转磁场转向相同的电磁转矩，从而带动从动盘同向旋转，实现转矩的非接触传递。
本实用新型具体传动方案有四种：
第一种方案：第一锥形转子作为主动，在钢制锥形基体的内锥表面镶嵌铜板或铜条，第二锥形转子作为从动，在锥形导磁基体上装有偶数个永磁块，永磁块径向充磁，N、S极交替布置。第一锥形转子原位旋转，第二锥形转子轴向移动并旋转。该种形式利于散热，但轴向调整费力。
第二种方案：第一锥形转子作为主动，在锥形导磁基体内表面上装有偶数个永磁块，永磁块径向充磁，N、S极交替布置。第二锥形转子从动，在钢制锥形基体的外锥表面镶嵌铜板或铜条。第一锥形转子原位旋转，第二锥形转子轴向移动并旋转。该种形式散热不良，但轴向调整省力。
第三种方案：第二锥形转子作为主动，在钢制锥形基体的外锥表面镶嵌铜板或铜条，第一锥形转子作为从动，在锥形导磁基体上装有偶数个永磁块，永磁块径向充磁，N、S极交替布置。第二锥形转子原位旋转，外转子轴向移动并 旋转。该种形式不利于散热，轴向调整费力。
第四种方案：第二锥形转子作为主动，在锥形导磁基体外表面上装有偶数个永磁块，永磁块径向充磁，N、S极交替布置。第一锥形转子从动，在钢制锥形基体的内锥表面镶嵌铜板或铜条。第二锥形转子原位旋转，第一锥形转子轴向移动并旋转。该种形式散热好，轴向调整也费力。
由上可知，本实用新型整体尺寸小重量轻，传动转矩大，调速机构简单，调整省力，不仅改变气隙大小，而且也改变耦合面积。
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的结构示意图。
图3为本实用新型在调速时第一旋转组件和第二旋转组件之间的关系图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
参考附图1、附图2和附图3，本实施例公开了一种锥式永磁调速器，其特征在于：包括同轴线安装的第一旋转组件1、第二旋转组件2，还包括与第一旋转组件1或第二旋转组件2连接的间隙调整装置。当调速器正常运转时，所述第一旋转组件1和所述第二旋转组件2之间的气隙设定最小值Lgmin，起动时气 隙为最大值Lgmax，所述第二旋转组件2的水平轴向位移为x，其上的锥角为α，则Lgmax＝Lgmin+x sinα。
如图1所示，本实用新型中所述第一旋转组件1包括第一锥形转子，在所述第一锥形转子的内锥表面上形成基体槽，在所述基体槽内设置导电体3，所述导电体3为扇形铜板或矩形铜条，嵌入的扇形铜板或矩形铜条数目与第二旋转组件2上的磁极数目不相等，所述铜板或矩形铜条内外环由薄铜带包维，形成封闭的感应电流回路，所述第二旋转组件2包括是一带有轴的第二锥形转子，在所述第二锥形转子的外锥表面上设有按N极、S极紧密相间排列永磁体4，所述永磁体4磁极数为偶数。
如图2所示，本实用新型中所述第一旋转组件1包括是第一锥形转子，在所述第一锥形转子的内锥表面上设有按N极、S极紧密相间排列永磁体4，所述永磁体4磁极数为偶数，所述第二旋转组件2包括是一带有轴、导电体3的第二锥形转子，在所述第二锥形转子的外锥表面上设有上形成用于放置导电体3的基体槽，所述导电体3是扇形铜板或矩形铜条，嵌入的扇形铜板或矩形铜条数目与第一旋转组件1上的磁极数目不相等。
本实用新型中所述第一锥形转子、所述第二锥形转子的外缘和轮辐开有通风孔，背面带有空气冷却扭曲叶片5。
本实用新型中所述第一旋转组件、所述第二旋转组件任意一个可以作为主动，另一个从动，二者之间的锥形表面套接，保持均匀间隙。
对本实用新型做进一步优选，所述间隙调整装置包括输出轴10，所述输出轴10通过一对滚动轴承11设置在套杯12内部，所述套杯12固定在底座13上，所述套杯12一端设有螺旋副14，所述螺旋副14的外部带有蜗轮15和蜗杆16， 在所述螺旋副14的另一端通过滚动轴承11设有推拉套17，所述蜗杆16带有伺服电机。
本实用新型中蜗杆16可由手柄摇动，机动时手柄脱开。正转减少第一旋转组件1和第二旋转组件2之间的气隙，反转增大气隙。滚动轴承11的作用使外转子原位旋转，内转子轴向移动并旋转。
本实用新型实现电机的软起动：在启动电机时，可通过调速装置把主、从动转子间的气隙拉到最大，也就是第一旋转组件1和第二旋转组件2之间的间隙拉到最大，这样电机与负载实现最大分离，电机空载或低负载启动，在电机运行稳定后，再通过调速装置把主、从动盘点的气隙调到预定的位置。从而避免了电机在负载启动过程中由于转差率过大，感应出很大的转子电流而使电机迅速发热，烧坏线圈的现象。本实用新型过程中根据流量、压力、转矩信号反馈给控制器，调速系统随时改变主动转子与从动转子间的距离，实现变速控制输出转速、功率及转矩的大小。在超载时，转矩信号反馈给控制器，主从动转子间距离最大，避免电机过载。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (13)
1.锥式永磁调速器，其特征在于：包括同轴线安装的第一旋转组件、第二旋转组件，还包括与第一旋转组件或第二旋转组件连接的间隙调整装置。
2.根据权利要求1所述锥式永磁调速器，其特征在于：当调速器正常运转时，所述第一旋转组件和所述第二旋转组件之间的气隙设定最小值Lgmin，起动时气隙为最大值Lgmax，所述第二旋转组件的水平轴向位移为x，其上的锥角为α，则Lgmax＝Lgmin+x sinα。
3.根据权利要求1或2所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述第一旋转组件包括是一带有导电体的第一锥形转子，在所述第一锥形转子的内锥表面上形成基体槽，在所述基体槽内设置扇形铜板或矩形铜条，嵌入的扇形铜板或矩形铜条数目与第二旋转组件上的磁极数目不相等，所述铜板或矩形铜条内外环由薄铜带包维，形成封闭的感应电流回路。
4.根据权利要求3所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述第一锥形转子的外缘和轮辐开有通风孔，背面带有空气冷却扭曲叶片。
5.根据权利要求1或2所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述第一旋转组件包括是第一锥形转子，在所述第一锥形转子的内锥表面上设有按N极、S极紧密相间排列永磁体，所述永磁体磁极数为偶数。
6.根据权利要求5所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述第一锥形转子的外缘和轮辐开有通风孔，背面带有空气冷却扭曲叶片。
7.根据权利要求1或2所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述第二旋转组件包括是一带有轴的第二锥形转子，在所述第二锥形转子的外锥表面上设有按N极、S极紧密相间排列永磁体，所述永磁体磁极数为偶数。
8.根据权利要求7所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述第二锥形转子的外缘和轮辐开有通风孔，背面带有空气冷却扭曲叶片。
9.根据权利要求1或2所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述第二旋转组件包括是一带有轴、导电体的第二锥形转子，在所述第二锥形转子的外锥表面上设有上形成基体槽，在所述基体槽内设置扇形铜板或矩形铜条，嵌入的扇形铜板或矩形铜条数目与第一旋转组件上的磁极数目不相等。
10.根据权利要求9所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述第二锥形转子的外缘和轮辐开有通风孔，背面带有空气冷却扭曲叶片。
11.根据权利要求1所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述第一旋转组件、所述第二旋转组件任意一个可以作为主动，另一个从动，二者之间的锥形表面套接，保持均匀间隙。
12.根据权利要求1所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述间隙调整装置包括输出轴，所述输出轴通过一对滚动轴承设置在套杯内部，所述套杯固定在底座上，所述套杯一端设有螺旋副，所述螺旋副的外部带有蜗轮和蜗杆，在所述螺旋副的另一端通过滚动轴承设有推拉套。
13.根据权利要求12所述锥式永磁调速器，其特征在于：所述蜗杆带有伺服电机。
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| CN106887940A (zh) * | 2016-06-13 | 2017-06-23 | 裴承华 | 一种自冷式永磁涡流柔性传动调速器 |
| CN107222082A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-09-29 | 江苏大学 | 一种基于滑块摇杆机构的锥面智能可调速磁力耦合器 |
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