CN205178836U - 一种控角式筒形永磁耦合调速器 - Google Patents

Abstract

<b>一种控角式筒形永磁耦合调速器，包括有永磁转子和导体转子即为导体环，所述的永磁转子的外部连接端与负载转轴连接，所述的导体环的外部连接端与电机转轴连接，所述的永磁转子与负载转轴之间装配有操纵机构控制器，所述的操纵机构控制器控制操纵机构调整导体环两侧永磁体的相对周向角的角度，改变导体环切割磁场的耦合强度，所述的永磁转子和导体环不接触，相对转动改变耦合强度进而改变导体环内的感应涡流，从而改变导体环与可调耦合强度磁场作用产生的转矩，实现动力传动。本实用新型通过调节一对非接触的永磁转子相对周向位置角的不同以调控导体切割磁场的耦合强度并调控转矩，达到调节传动系统中负载转速以实现降耗节能的目的。</b>

Description

一种控角式筒形永磁耦合调速器

技术领域

本实用新型涉及一种变频器，特别涉及一种控角式筒形永磁耦合调速器，属于降耗节能技术领域。

背景技术

目前，变频器在电机调速领域应用广泛。控制方法是改变电机的输入电压频率来控制电机和负载的转速。借助于电力电子器件的高效可控优势，对交流供电电源进行整流、滤波、逆变等调整后变化为幅值、频率符合电机工况需求的电压，实现电机运行效率最优化，达到节能减排等目的。

但利用变频器调速存在以下不足之处。

1、变频器中的电力电子器件在对电压整流、逆变等过程中，会产生各种高次谐波，对供电系统、负载及相邻电气设备造成干扰。通常要再投入谐波治理装置配合使用。

2、电力电子器件属于高精密元器件，对周围环境的变化适应能力较差，对于外界因素影响比较敏感，容易损坏，使用寿命受到限制。

3、大功率变频器发热严重，必须配备专门温度调节装置如空调，保证变频器安全运行。

4、变频器装配在电机与电源之间，无法改变电机与负载硬连接的现状，无法去除电机和负载振动对传动系统寿命的影响。

为解决变频调速技术的工程不利问题，出现了永磁耦合调速装置，美国麦格纳福斯早在1998年2月20日就提出了一种可调节磁力耦合器。现有的永磁耦合调速装置中，导体转子和永磁转子的拓扑结构形式主要分为三种：盘形、筒形和锥形。这些永磁耦合调速器都是通过调节导体转子和永磁转子的轴向位置即调节导体转子和永磁转子之间的作用面积来调控转矩和转速，这样在设备使用及改造过程中存在诸多问题，降低了实用性。

发明内容

本实用新型的目的就在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种控角式筒形永磁耦合调速器，以克服现有技术的不足。本实用新型通过调节一对非接触的永磁转子相对周向位置角的不同以调控导体切割磁场的耦合强度并调控转矩，达到调节传动系统中负载转速以实现降耗节能的目的。而且相对于传统永磁耦合调速器来讲，调节转矩和转速时导体转子和永磁转子不会产生对应用不利的轴向位移，可以克服设备在使用及改造过程中的缺点。

本实用新型所采用的技术方案如下。

一种控角式筒形永磁耦合调速器，包括有永磁转子（201）和导体转子即为导体环（202），所述的永磁转子（201）的外部连接端与负载转轴（203）连接，所述的导体环（202）的外部连接端与电机转轴（204）连接，所述的永磁转子（201）与负载转轴（203）之间装配有操纵机构控制器（205），所述的操纵机构控制器（205）控制操纵机构（206）调整导体环（202）两侧永磁体的相对周向角的角度，改变导体环（202）切割磁场的耦合强度，所述的永磁转子（201）和导体环（202）不接触，相对转动改变耦合强度进而改变导体环（202）内的感应涡流，从而改变导体环与可调耦合强度磁场作用产生的转矩，实现动力传动。

所述的永磁转子（201）包括第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208），所述的第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）上装配第一永磁体（209）和第二永磁体（210），所述的第一永磁体（209）和第二永磁体（210）按相邻永磁块极性相反原则均匀的装配在铁环支架上，所述的第一铁环支架（207）的外部连接端设置键槽（211），所述的键槽（211）用于连接负载转轴（103）。

所述的第一永磁体（209）和第二永磁体（210）的立体均为瓦状体，永磁块的充磁方向为径向方向。

所述的控角式筒形永磁耦合调速器的操纵机构（206）装配有2个大齿轮即为第一大齿轮（213）和第二大齿轮（214），3个小齿轮即为中心控制齿轮（212），中心控制齿轮（212）沿自身轴心转动带动第一大齿轮（213）和第二大齿轮（214）转动而调节第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）转动，进而调节铁环支架上第一永磁体（209）和第二永磁体（210）的相对周向角的角度，改变通过导体环（202）切割磁场的耦合强度，改变导体环（202）内的感应涡流，从而改变导体环与可调耦合强度磁场作用产生的转矩，实现负载转速的调节。

所述的永磁转子的第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）同轴心并相距一段距离放置，所述的第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）上放置的永磁体设置在铁环支架上靠近导体环（202）的一侧。

所述的导体转子的导体环为具有导电性能好的圆环，放置在装有永磁体的两个铁环支架之间。

本实用新型利用结构尺寸完全相同的两个铁环支架和导体环构成了磁力传递控制系统，通过铁环支架绕轴心转动，改变永磁体磁极的相对周向位置角度，进而控制输出转矩和系统转速。

本实用新型给出的这种控角式筒形永磁耦合调速器，当调节到铁环支架上两侧永磁体周向相对位置在两侧永磁体极性不同时（N极与S极相对时），两侧永磁体之间的磁场最强，导体环切割该磁场产生的感应涡流最大，该涡流与磁场作用产生的转矩最大，可以驱动负载以高速运转；当调节到铁环支架上两侧永磁体周向相对位置在两侧永磁体极性相同时（N极与N极、S极与S极相对时），两侧永磁体之间的磁场最弱，导体环切割该磁场产生的感应涡流最小，该涡流与磁场作用产生的转矩最小，以至于无法驱动负载运转，这种状态适于空载软起动。调节铁环支架上两侧永磁体周向相对位置，可以调节导体环所切割磁场的耦合强度，进而改变转矩的大小，调控传动系统的转速。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在。

1、实现可重复的、可调节的、可控制的输出转矩和转速，达到调速节能的目的。

2、调速时不产生轴向位移，克服现有技术轴向位移问题，益于推广应用。

3、无接触动力传递，可实现电机空载软起动，对电网无电流冲击和无电磁污染。

4、没有电力电子器件，使用机械方式调节，使用寿命长，运行期间维护费用低。

5、安装方便，运行环境无要求，无需配备安全保护装置。

6、实现电机与负载的软连接，消除电机和负载振动对传动系统寿命的影响。

7、没有整流、逆变过程，不消耗电能，无电磁污染和干扰，不需要配备谐波治理装置。

附图说明

图1-1为本实用新型控角式筒形永磁耦合调速器的结构主视图。

图1-2为本实用新型控角式筒形永磁耦合调速器永磁转子的结构主视图。

图1-3为本实用新型控角式筒形永磁耦合调速器永磁体磁极的立体视图。

图1-4为本实用新型控角式筒形永磁耦合调速器操纵机构主视图。

图1-5为本实用新型控角式筒形永磁耦合调速器实施例的调速特性曲线。

具体实施方式

下面结合说明书图和实施例对本实用新型做更详细地说明。

如图1-1所示，这种控角式筒形永磁耦合调速器包括有永磁转子（201）和导体转子即为导体环（202），所述的永磁转子（201）的外部连接端与负载转轴（203）连接，所述的导体环（202）的外部连接端与电机转轴（204）连接，所述的永磁转子（201）与负载转轴（203）之间装配有操纵机构控制器（205），所述的操纵机构控制器（205）控制操纵机构（206）调整导体环（202）两侧永磁体的相对周向角的角度，改变导体环（202）切割磁场的耦合强度，所述的永磁转子（201）和导体环（202）不接触，相对转动改变耦合强度进而改变导体环（202）内的感应涡流，从而改变导体环与可调耦合强度磁场作用产生的转矩，实现动力传动。

如图1-2所示，所述的永磁转子（201）包括第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208），所述的第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）上装配第一永磁体（209）和第二永磁体（210），所述的第一永磁体（209）和第二永磁体（210）按相邻永磁块极性相反原则均匀的装配在铁环支架上，所述的第一铁环支架（207）的外部连接端设置键槽（211），所述的键槽（211）用于连接负载转轴（103）。

如图1-3所示，第一永磁体（209）和第二永磁体（210）的立体视图均为瓦状体，永磁块的充磁方向为径向方向。

如图1-4所示，所述的控角式筒形永磁耦合调速器的操纵机构（206）装配有2个大齿轮即为第一大齿轮（213）和第二大齿轮（214），3个小齿轮即为中心控制齿轮（212），中心控制齿轮（212）沿自身轴心转动带动第一大齿轮（213）和第二大齿轮（214）转动而调节第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）转动，进而调节铁环支架上第一永磁体（209）和第二永磁体（210）的相对周向角的角度，改变通过导体环（202）切割磁场的耦合强度，改变导体环（202）内的感应涡流，从而改变导体环与可调耦合强度磁场作用产生的转矩，实现负载转速的调节。

本实施例为50Hz电源供电的4极电机拖动风机负载调速运行，调速特性曲线如图1-5所示。

以上所述仅为本实用新型的一种实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，比如导体转子和永磁转子与电机和负载之间连接关系的变化或者原动机可能不是电机而是其它原动力装置等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种控角式筒形永磁耦合调速器，其特征在于包括有永磁转子（201）和导体转子即为导体环（202），所述的永磁转子（201）的外部连接端与负载转轴（203）连接，所述的导体环（202）的外部连接端与电机转轴（204）连接，所述的永磁转子（201）与负载转轴（203）之间装配有操纵机构控制器（205），所述的操纵机构控制器（205）控制操纵机构（206）调整导体环（202）两侧永磁体的相对周向角的角度，改变导体环（202）切割磁场的耦合强度，所述的永磁转子（201）和导体环（202）不接触，相对转动改变耦合强度进而改变导体环（202）内的感应涡流，从而改变导体环与可调耦合强度磁场作用产生的转矩，实现动力传动。

2.根据权利要求1所述的控角式筒形永磁耦合调速器，其特征在于永磁转子（201）包括第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208），所述的第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）上装配第一永磁体（209）和第二永磁体（210），所述的第一永磁体（209）和第二永磁体（210）按相邻永磁块极性相反原则均匀的装配在铁环支架上，所述的第一铁环支架（207）的外部连接端设置键槽（211），所述的键槽（211）用于连接负载转轴（103）。

3.根据权利要求2所述的控角式筒形永磁耦合调速器，其特征在于第一永磁体（209）和第二永磁体（210）的立体均为瓦状体，永磁块的充磁方向为径向方向。

4.根据权利要求1所述的控角式筒形永磁耦合调速器，其特征在于控角式筒形永磁耦合调速器的操纵机构（206）装配有2个大齿轮即为第一大齿轮（213）和第二大齿轮（214），3个小齿轮即为中心控制齿轮（212），中心控制齿轮（212）沿自身轴心转动带动第一大齿轮（213）和第二大齿轮（214）转动而调节第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）转动，进而调节铁环支架上第一永磁体（209）和第二永磁体（210）的相对周向角的角度，改变通过导体环（202）切割磁场的耦合强度，改变导体环（202）内的感应涡流，从而改变导体环与可调耦合强度磁场作用产生的转矩，实现负载转速的调节。

5.根据权利要求2所述的控角式筒形永磁耦合调速器，其特征在于永磁转子的第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）同轴心并相距放置，所述的第一铁环支架（207）和第二铁环支架（208）上放置的永磁体设置在铁环支架上靠近导体环（202）的一侧。

6.根据权利要求1所述的控角式筒形永磁耦合调速器，其特征在于导体转子的导体环为具有导电性能好的圆环，放置在装有永磁体的两个铁环支架之间。