CN205544877U - 带有磁屏蔽调速机构的立式永磁调速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于永磁调速技术领域，尤其涉及一种带有磁屏蔽调速机构的立式永磁调速器，导体转子与驱动轴连接，驱动轴一部分伸入设备外壳的腔体内部，另一部分设置在设备外壳外，并位于上外壳内，上外壳设置在设备外壳上方，永磁转子与输出轴连接，输出轴一部分伸入设备外壳的腔体内部，另一部分设置在设备外壳外并位于下外壳内与负载连接，下外壳设置在设备外壳下方，导体转子的圆周内设有与永磁转子同轴的磁屏蔽调速机构，永磁转子设置在磁屏蔽调速机构的空间内，磁屏蔽调速机构设置在设备外壳内。本实用新型的有益效果是：调节结构尺寸小，设备更稳定更可靠，并且能将负载的转速从零速到导体转子的速度之间任意调节，设备产热小，散热效果好。

Description

带有磁屏蔽调速机构的立式永磁调速器

技术领域

本实用新型属于永磁调速技术领域，尤其涉及一种带有磁屏蔽调速机构的立式永磁调速器。

背景技术

在大型采矿、石油化工、电力及冶金等行业中，由于节能环保的需要，永磁调速装置的应用越来越广泛。永磁调速装置能适应各种恶劣环境，包括电网电压波动大、谐波严重、易燃易爆、潮湿、粉尘等场所，可在线调节负载的转速，以满足系统实际运行需要，实现调速节能，调速范围0-98％，节能率10％～65％。永磁调速技术简单、可靠，设备使用寿命长；无电磁波干扰问题；所以很多条件艰难的场所的调速装置逐渐被永磁调速器代替。

现有的永磁调速器主要有筒形永磁调速器和盘式永磁调速器，筒形调速器靠调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对位置，以改变永磁转子和导体转子耦合的有效部分，进而调节转矩，这就需要的较大的轴向空间以利于永磁转子和导体转子之间进行相对轴向的移动；而盘式永磁调速器通过调节盘形永磁转子和导体转子之间的气隙来进行转矩的调节，进而实现对负载的调速。也需要较大的轴向空间进行气隙的调节，产品轴向尺寸大，给现场改造带来很大的不便；调速时，永磁转子需要移动，设备悬臂长、振动大、容易损坏轴承、设备可靠性不好；调节时，由于永磁转子质量、转动惯量大、易冲击；调节装置负载、调节轴承受力过大易损坏；设备振动大、发热高、永磁体易失效；同时调节气隙时还需要克服较大的永磁吸力的作用。这样在一些空间受限的地方难以应用。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中永磁调速器通过调节永磁转子与导体转子气隙进行转速调节时，设备的轴向尺寸较大，轴承受过大易损坏以及永磁转子发热高等问题，提供了一种带有磁屏蔽调速机构的立式永磁调速器，调节结构尺寸小，同时不用移动整体永磁转子使得设备的质量中心始终保持固定，设备更稳定更可靠，并且能将负载的转速从零速到导体转子的速度之间任意调节，设备产热小，对于大功率设备散热效果好。

一种带有磁屏蔽调速机构的立式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子，所述导体转子与所述永磁转子之间存在气隙，所述导体转子上设有两个导体结构，所述永磁转子设置在两个所述导体结构之间，所述永磁转子内部设有沿圆周均匀分布的永磁体，所述导体转子、所述永磁转子设置在设备外壳内，所述导体转子与驱动轴连接，所述驱动轴一部分伸入所述设备外壳的腔体内部，另一部分设置所述在设备外壳外，并位于上外壳内，所述上外壳设置在所述设备外壳上方，所述永磁转子与输出轴连接，所述输出轴一部分伸入所述设备外壳的腔体内部，另一部分设置所述在设备外壳外与负载连接，并位于下外壳内，所述下外壳设置在所述设备外壳下方，其特征在于所述导体转子与所述永磁转子之间设有与所述永磁转子同轴的磁屏蔽调速机构，所述永磁转子设置在所述磁屏蔽调速机构的空间内，所述磁屏蔽调速机构设置在所述设备外壳内，所述设备外壳上部设有冷却介质入口。

所述磁屏蔽调速机构包括磁屏蔽环、凸轮轴承、螺旋套，所述永磁转子设置在所述磁屏蔽环内并与所述磁屏蔽环固定连接，所述永磁转子与所述磁屏蔽环同轴，所述磁屏蔽环上设有磁通孔，所述磁屏蔽环通过所述凸轮轴承与所述螺旋套固定连接，所述螺旋套设置在负载法兰套上并与其同步转动，所述螺旋套可沿所述负载法兰套轴向移动，所述螺旋套与外部执行器连接。

所述螺旋套上设有导向键和螺旋槽，所述导向键设置在所述螺旋套内壁上，所述导向键与设置在所述负载法兰套外壁的导向槽配合连接，所述螺旋槽设置在所述螺旋套的外壁上，所述凸轮轴承设置在所述螺旋槽内。

所述磁屏蔽环通过所述永磁转子上的弧形槽与所述永磁转子固定连接。

所述磁屏蔽环包括两个同轴连接的屏蔽盘，所述屏蔽盘上设有磁通孔，所述永磁转子设置在两个所述磁屏蔽盘之间，并与所述屏蔽盘同轴设置。

所述磁通孔的形状、尺寸、数量与设置在所述永磁转子上的永磁体相同。

所述导体转子通过驱动法兰套与驱动轴连接，所述驱动轴一部分伸入所述设备外壳的腔体内部，另一部分位于所述设备外壳外部并由驱动轴承支撑。

所述永磁转子通过所述负载法兰套与输出轴连接，所述输出轴由输出轴承支撑。

本实用新型的有益效果是：导向槽和导向键的配合实现了螺旋套在负载法兰套的轴向移动，螺旋槽和凸轮轴承的配合用于使磁通屏蔽结构与永磁转子可相对旋转一定的角度，螺旋套在负载法兰套上轴向移动的同时，通过凸轮轴承的作用使磁屏蔽环绕着轴线转动，可以实现磁屏蔽环与永磁转子的相对转动，调整磁屏蔽环上磁通孔与永磁体的相对位置，可以调整永磁体磁极露出面积的多少，进而实现对永磁转子的零屏蔽、部分屏蔽和完全屏蔽，达到调整输出扭矩的目的，使永磁转子的速度可以在零速到电机转速之间任意调节。冷却介质入口用于向设备外壳的腔体内喷射冷却介质，在设备功率较大、发热较多时可以从冷却介质入口喷射冷却介质，增加设备散热效果。本实用新型在调节过程中，导体转子和永磁转子不发生转动，永磁转子也没有轴向位移，避免了产品轴向尺寸大给现场改造带来的不便；同时减小了设备的振动，使得轴承不易损坏，设备可靠性好，产生的热量小，散热效果也好。

附图说明

图1为本实用新型的整体设备剖视图；

图2为本实用新型永磁体的结构示意图；

图3为本实用新型永磁转子的结构示意图；

图4为本实用新型磁屏蔽环的结构示意图；

图5为本实用新型螺旋套的结构示意图；

图6为本实用新型负载法兰套的结构示意图；

图7为本实用新型导体转子和永磁转子装配图；

图8为本实用新型导体转子的装配图。

图中，1-驱动轴；2-驱动轴承箱体；3-设备外壳；4-腔体；5-导体转子；6-铜导体；7-永磁转子；8-磁屏蔽环；9-凸轮轴承；10-螺旋套；11-轴承；12-轴承室；13-输出轴承箱体；14-输出轴；15-驱动法兰套；16-负载法兰套；17-驱动器密封圈；18-驱动轴承；19-驱动轴承；20-输出轴密封圈；21-输出轴承；22-输出轴承；23-永磁体；24-冷却介质入口；25-弧形槽；26-磁通孔；27-螺旋槽；28-导向键；29-导向槽；30-下外壳；31-上外壳。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型的具体实施方式做出说明。

如图1、图7所示，本实用新型提供一种带有磁屏蔽调速机构的立式永磁调速器，包括导体转子5、永磁转子7，所述导体转子5与所述永磁转子7之间存在气隙，所述导体转子5上设有导体结构，所述永磁转子7设置在两个所述导体结构之间，所述永磁转子7内部设有沿圆周均匀分布的永磁体23，永磁体23为矩形结构，如图2所示，所述导体转子5、所述永磁转子7设置在设备外壳3内，所述导体转子5与驱动轴1连接，所述驱动轴1一部分伸入所述设备外壳3的腔体4内部，另一部分设置所述在设备外壳3外，并位于上外壳31内，所述上外壳31设置在所述设备外壳3上方，所述永磁转子7与输出轴14连接，所述输出轴14一部分伸入所述设备外壳3的腔体4内部，另一部分设置所述在设备外壳3外与负载连接，并位于下外壳30内，所述下外壳30设置在所述设备外壳3下方，其特征在于所述导体转子5的圆周内设有与所述永磁转子7同轴的磁屏蔽调速机构，所述永磁转子7设置在所述磁屏蔽调速机构的空间内，所述磁屏蔽调速机构设置在所述设备外壳3内，所述设备外壳3上部设有冷却介质入口24。

所述磁屏蔽调速机构包括磁屏蔽环8、凸轮轴承9、螺旋套10，所述永磁转子7设置在所述磁屏蔽环8内并与所述磁屏蔽环8固定连接，所述永磁转子7与所述磁屏蔽环8同轴，所述磁屏蔽环8上设有磁通孔26，所述磁屏蔽环8通过所述凸轮轴承9与所述螺旋套10固定连接，使所述磁通屏蔽结构与所述永磁转子7相对旋转一定的角度，所述螺旋套10设置在负载法兰套16外周并与其同步转动，所述螺旋套10可沿所述负载法兰套16轴向移动，所述螺旋套10的后端通过轴承11与轴承室12连接，所述轴承11设置在所述轴承室12内，所述螺旋套10的移动由外部执行器控制轴承11实现。

所述螺旋套10上设有导向键28和螺旋槽27，如图5所示，所述导向键28设置在所述螺旋套10内壁上，所述导向键28与设置在所述负载法兰套16外壁的导向槽29(如图6所示)配合连接，所述螺旋槽27设置在所述螺旋套10的外壁上，所述凸轮轴承9设置在所述螺旋槽27内。

所述磁屏蔽环8通过所述永磁转子7上的弧形槽25与所述永磁转子7固定连接。弧形槽25在永磁转子7上的设置如图3所示。

所述磁屏蔽环8包括两个同轴连接的屏蔽盘，如图4所示，所述屏蔽盘上设有磁通孔26，所述永磁转子7设置在两个所述磁屏蔽盘之间，并与所述屏蔽盘同轴设置。

所述磁通孔26的形状、尺寸、数量与设置在所述永磁转子7上的永磁体23相同。

所述导体转子5通过驱动法兰套15与驱动轴1连接，所述驱动轴1一部分伸入所述设备外壳3的腔体4内部，另一部分位于所述设备外壳3外部并由一组驱动轴承支撑，所述驱动轴1通过联轴器与电机轴连接，电机启动时驱动轴1随电机转动，并带动导体转子5与电机同步旋转。导体转子5的装配图如图8所示。

所述永磁转子7通过所述负载法兰套16与输出轴14连接，所述输出轴14由一对输出轴承支撑。永磁转子7在耦合磁场作用下转动，带动输出轴14转动驱动负载做功。

磁屏蔽调速机构由外部执行器控制，进而控制磁屏蔽环8的转动，外部执行器可以为气缸、液压缸等结构，或者为控制更精确的伺服电机或步进电机，或手动调节，凡是能实现本发明的电动的或非电动的控制结构均为本发明的保护范围。

实施例：

如图1、图7所示，由于价格和导电性能的原因，本实施例的导体结构选择铜导体，但是并不局限于铜导体，其他能导电切割磁感线材质的导体均可用于本发明。本实施例的永磁调速器包括导体转子5、设置在导体转子5的两个铜导体6之间的永磁转子7、设置在铜导体6与永磁转子7之间并与永磁转子7同轴的磁屏蔽调速机构，永磁转子7设置在磁屏蔽调速机构的空间内，导体转子5与永磁转子7之间存在气隙。导体转子5、永磁转子7及其磁屏蔽调速机构整体放置在设备外壳3的腔体4内部，导体转子5上安装有铜导体6，导体永磁转子7内部放置有沿圆周方向均匀分布的矩形的永磁体23，永磁体23的示意图如图2所示，导体转子5与永磁转子7相对运动，铜导体6切割永磁体23的磁力线，在铜导体6表面产生感应电流，感应电流产生感应磁场，感应磁场与永磁体23的源磁场相互耦合作用驱动负载转动做功。

铜导体6表面的感应电流会引起铜导体6发热，在负载功率较大的情况下，发热量较大，需要通过冷却介质对铜导体6降温。外部冷却介质经由设置在设备外壳3上部的冷却介质入口24进入设备外壳3腔体4，通过管路喷淋到铜导体6上，对铜导体6降温。

导体转子5通过驱动法兰套15与驱动轴1连接，驱动轴1一部分伸入设备外壳3的腔体4内部，一部分在设备外壳3外部并由一组驱动轴承即驱动轴承18和驱动轴承19支撑，驱动轴承18、驱动轴承19设置在驱动轴承箱体2内。驱动轴1通过联轴器与电机轴连接，上外壳31对电机支撑、定位，电机启动时驱动轴1随电机转动，并带动导体转子5与电机同步旋转。

永磁转子7通过负载法兰套16与输出轴14连接，输出轴14与负载连接并由一对输出轴承即输出轴承21和输出载轴承22支撑，输出轴承21和输出轴承22设置在输出轴承箱体13内。永磁转子7在耦合磁场作用下转动，带动输出轴14转动驱动负载做功。

磁屏蔽环8通过永磁转子7上的弧形槽25安装在永磁转子7上，如图3所示。磁屏蔽环8上设有与永磁体23尺寸、形状和数量均相同的磁通孔26，磁屏蔽环8的结构图如图4所示，本实施例永磁体23的形状为矩形。

磁屏蔽环8通过凸轮轴承9安装在螺旋套10上，其中凸轮轴承9安装在螺旋套10外壁上的螺旋槽27内，螺旋套10通过其内壁上的导向键28和负载法兰套16上的导向槽29安装在负载法兰套16上，螺旋套10外壁上还设有螺旋槽27，螺旋套10和负载法兰套16的示意图如图5、图6所示。磁屏蔽环8在设备正常运转时可随永磁转子7同步转动，当需要调节转速时，磁屏蔽环8与永磁转子7发生相对转动，然后再与永磁转子7一起同步转动，同时螺旋套10由外部执行器控制，并可在外部执行器的轴向作用力下在负载法兰套16上前(后)轴向移动。外部执行器驱动螺旋套10上轴承11的轴承室12，螺旋套10在负载法兰套16上轴向移动，同时，通过凸轮轴承9的作用使磁屏蔽环8绕着轴线转动，可以实现磁屏蔽环8与永磁转子7的相对转动，产生一定的角度差。通过磁屏蔽环8与永磁转子7的相对转动，可以调整磁屏蔽环8上磁通孔26的相对位置，使永磁体23的磁极可以被完全覆盖(露出)。

当磁屏蔽环8完全覆盖上永磁转子7内部的永磁体23时，磁力线完全被屏蔽无法作用到铜导体6上，此时输出扭矩为零。当磁屏蔽环8上的磁通孔26完全露出永磁体23的磁极，磁力线完全作用到铜导体6上，此时输出扭矩最大。

通过调整磁屏蔽环8的磁通孔26的位置，可以调整永磁体23磁极露出面积的多少，达到调整输出扭矩的目的。

驱动轴1和输出轴14上分别安装有驱动器密封圈17和输出轴密封圈20，防止冷却介质泄漏到腔体4以外。

使用过程：外部执行器通过轴承11作用在螺旋套10上；螺旋套10沿负载法兰套16上的导向槽29轴向移动；磁屏蔽环8与螺旋套10通过凸轮轴承9连接，螺旋套10沿轴向左右移动时，磁屏蔽环8沿轴线旋转；磁屏蔽环8上开有磁通孔26，磁通孔26与永磁体23尺寸相当，当磁屏蔽环8旋转到某一角度时，永磁体23完全露出，此时当磁屏蔽环8旋转到另一角度时，永磁体23完全遮挡；外部执行器通过控制螺旋套10控制磁屏蔽环8的运动，使得磁屏蔽环8的磁通孔26与永磁转子7上的永磁体23相对旋转一定的角度，进而达到调节输出轴14转速的目的，然后负载保持该转速持续运转。

永磁转子7和磁屏蔽环8可以同轴转动也可以相对转动，当要调节负载转速时，磁屏蔽环8沿着螺旋槽27滑动，与永磁转子7相对旋转一定的角度，实现对永磁体23的完全屏蔽、部分屏蔽和完全开放控制，进而调节永磁转子7的转速，永磁转子7达到相应转速后，磁屏蔽环8和永磁转子7同步运转，负载保持该转速持续运转。

当负载需要的功率较小时设备只进行风冷即可满足散热要求，当负载的功率较大时，可通过冷却介质入口24加入冷却介质，使风冷和冷却介质同时对设备进行散热，散热效果好。

以上对本实用新型的实例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种带有磁屏蔽调速机构的立式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子，所述导体转子与所述永磁转子之间存在气隙，所述导体转子上设有导体结构，所述永磁转子设置在两个所述导体结构之间，所述永磁转子内部设有沿圆周均匀分布的永磁体，所述导体转子、所述永磁转子设置在设备外壳内，所述导体转子与驱动轴连接，所述驱动轴一部分伸入所述设备外壳的腔体内部，另一部分设置所述在设备外壳外，并位于上外壳内，所述上外壳设置在所述设备外壳上方，所述永磁转子与输出轴连接，所述输出轴一部分伸入所述设备外壳的腔体内部，另一部分设置所述在设备外壳外与负载连接，并位于下外壳内，所述下外壳设置在所述设备外壳下方，其特征在于所述导体转子与所述永磁转子之间设有与所述永磁转子同轴的磁屏蔽调速机构，所述永磁转子设置在所述磁屏蔽调速机构的空间内，所述磁屏蔽调速机构设置在所述设备外壳内，所述设备外壳上部设有冷却介质入口。

2.根据权利要求1所述的立式永磁调速器，其特征在于所述磁屏蔽调速机构包括磁屏蔽环、凸轮轴承、螺旋套，所述永磁转子设置在所述磁屏蔽环内并与所述磁屏蔽环固定连接，所述永磁转子与所述磁屏蔽环同轴，所述磁屏蔽环上设有磁通孔，所述磁屏蔽环通过所述凸轮轴承与所述螺旋套固定连接，所述螺旋套设置在负载法兰套上并与其同步转动，所述螺旋套可沿所述负载法兰套轴向移动，所述螺旋套与外部执行器连接。

3.根据权利要求2所述的立式永磁调速器，其特征在于所述螺旋套上设有导向键和螺旋槽，所述导向键设置在所述螺旋套内壁上，所述导向键与设置在所述负载法兰套外壁的导向槽配合连接，所述螺旋槽设置在所述螺旋套的外壁上，所述凸轮轴承设置在所述螺旋槽内。

4.根据权利要求2或3所述的立式永磁调速器，其特征在于所述磁屏蔽环通过所述永磁转子上的弧形槽与所述永磁转子固定连接。

5.根据权利要求2或3所述的立式永磁调速器，其特征在于所述磁屏蔽环包括两个同轴连接的屏蔽盘，所述屏蔽盘上设有磁通孔，所述永磁转子设置在两个所述磁屏蔽盘之间，并与所述屏蔽盘同轴设置。

6.根据权利要求5所述的立式永磁调速器，其特征在于所述磁通孔的形状、尺寸、数量与设置在所述永磁转子上的永磁体相同。

7.根据权利要求2所述的立式永磁调速器，其特征在于所述导体转子通过驱动法兰套与驱动轴连接，所述驱动轴一部分伸入所述设备外壳的腔体内部，另一部分位于所述设备外壳外部并由驱动轴承支撑。

8.根据权利要求2所述的立式永磁调速器，其特征在于所述永磁转子通过所述负载法兰套与输出轴连接，所述输出轴由输出轴承支撑。