CN205847053U - 轴向移动磁屏蔽式永磁调速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于永磁调速技术领域，尤其涉及一种轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子，导体转子与永磁转子之间存在气隙，其特征在于还包括轴向移动磁屏蔽机构，轴向移动磁屏蔽机构设置在导体转子与永磁转子之间，轴向移动磁屏蔽机构可相对永磁转子轴向移动。本实用新型的有益效果是：应用磁屏蔽原理调节轴向屏蔽结构的轴向位置，消除了永磁转子驱动负载时驱动扭矩所产生的摩擦力，相比较调节整体永磁转子所需要克服的轴向力大大减小，磁通调节结构的输出力矩随之大大减小，整个调节结构更简单，尺寸更小。

Description

轴向移动磁屏蔽式永磁调速器

技术领域

本发明属于永磁调速技术领域，尤其涉及一种轴向移动磁屏蔽式永磁调速器。

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％。工作时，电机带动永磁调速器的导体转子转动，导体转子上的铜导体切割永磁转子上永磁体发出的磁感线产生涡流，涡流产生感应磁场，感应磁场与永磁体源磁场耦合作用进而产生扭矩，使永磁转子带动负载转动，由于永磁调速技术简单、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。

中国专利CN 104811000 A提供了一种永磁调速器，包括筒形的导体转子、永磁转子和导磁轭，所述导体转子、所述永磁转子和所述导磁轭同轴设置，所述永磁转子位于所述导体转子的内腔，所述永磁转子与所述导体转子之间设置有径向气隙，所述导磁轭位于所述永磁转子的外侧，所述导磁轭可轴向运动，通过调节所述导磁轭与所述永磁转子之间距离实现调整径向气隙的磁场强度。通过移动导磁轭来调节转矩和转速，所需的轴向空间较传统筒形永磁调速器大大缩小，在一定程度上解决了传统筒形永磁调速器轴向空间占用较大且调速机构复杂且作用力大的问题。但是，此种结构中，每个永磁体只能从自身的N极发出回到自身的S极，相邻永磁体的N极和N极是相互排斥的，导磁轭只能屏蔽一部分磁感 线，甚至对磁感线基本起不到屏蔽作用，起不到调节磁通量的作用，其中导磁轭将永磁体完全屏蔽的示意图如图1-1所示，磁感线从N极发出回到S极时，一部分从永磁体朝向铜导体的一侧通过，这部分磁感线被铜导体切割，而且通过铜导体的磁通量不会随导磁轭的位置改变而改变，另一部从永磁体靠近导磁轭的一侧通过，这部分磁感线不论导磁轭如何移动，都不会被铜导体切割，也不会产生涡流和扭矩，综上所述，该结构对负载的速度调节范围是极其有限的，甚至几乎不能调节转速，不能从零速进行调节，也不能达到磁感线的百分之百传递，造成了能量的浪费，达不到预期的效果，要想实现导体转子与永磁转子之间转速从零到最大的调节非常难，现有技术没有能到达这种效果的结构。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明针对永磁调速器调节整体永磁转子所需要克服的轴向力很大的问题，提供了一种轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，调节结构更简单，尺寸更小，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。

一种轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，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间隙，其特征在于还包括轴向移动磁屏蔽机构，所述轴向移动磁屏蔽机构设置在所述导体转子与所述永磁转子之间。

所述轴向移动磁屏蔽机构可相对所述永磁转子轴向移动。

所述轴向移动磁屏蔽机构包括轴向屏蔽结构、磁通调节结构，所述轴向屏蔽结构与所述磁通调节结构连接。

所述磁通调节结构包括滑动套、导柱轴承，所述轴向屏蔽结构通过螺钉固定在所述滑动套上，所述滑动套、所述轴向屏蔽结构通过设置在负载联轴器上的导向平键与负载联轴器连接，所述滑动套上设有环形槽、导向槽，所述导柱轴承设置在所述环形槽内，所述导向槽与所述导向平键相匹配。

所述导柱轴承的数量为两个，两所述导柱轴承对称分布在所述环形槽内。

所述轴向屏蔽结构包括中空筒式屏蔽罩和与屏蔽罩连接的推拉连接结构，所述屏蔽罩设置在所述导体转子与所述永磁转子之间的空隙内，所述轴向屏蔽结构的所述推拉结构通过螺钉固定在所述滑动套上。

还包括与所述推拉磁屏蔽机构连接的外部执行机构，所述外部执行机构与所述导柱轴承连接。

所述轴向移动磁屏蔽机构与所述永磁转子间隙配合连接。

所述轴向移动磁屏蔽机构与所述永磁转子同轴设置。

所述导体转子通过驱动轴联轴器与电机驱动轴连接，所述导体转子上设有铜导体。

所述永磁转子通过负载联轴器与负载驱动轴连接，所述永磁转子内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体。

本发明的有益效果是：设置了推拉屏蔽机构，推拉屏蔽机构的中空筒式屏蔽罩通过推拉连接结构、磁通调节结构的滑动套和导柱轴承由外部执行机构调节磁通量，或者说调节磁感线的切割，调节过程中，滑动套沿轴向移动实现屏蔽罩的推拉，永磁转子没有轴向位移，省去了其复杂的调节结构，设备结构简单易实现，占用空间小，避免了产品轴向尺寸大给现场改造带来的不便；减小了设备的振动，使得轴承不易损坏，设备可靠性好；发热量小，不存在设备散热困难、永磁体易失效的问题，负载转速实现了从零速到导体转子转速之间的任意调节，屏蔽和磁通量调控效果好。本实用新型应用磁屏蔽原理调节轴向屏蔽结构的轴向位置，消除了永磁转子驱动负载时驱动扭矩所产生的摩擦力，相比较调节整体永磁转子所需要克服的轴向力大大减小，磁通调节结构的输出力矩随之大大减小，整个调节结构更简单，尺寸更小。

附图说明

图1-1为现有技术导磁轭对永磁体完全屏蔽的示意图；

图1为本发明屏蔽罩完全脱开永磁体的结构示意图；

图2为本发明屏蔽罩完全覆盖永磁体的结构示意图；

图3为本发明推拉磁屏蔽机构的结构示意图；

图4为本发明导体转子装配体的示意图；

图5为本发明永磁转子装配体的示意图；

图6为本发明滑动套的结构示意图；

图7为本发明负载联轴器的结构示意图；

图8为本发明导屏蔽罩完全脱开永磁体(不起屏蔽作用)的原理图；

图9为本发明屏蔽罩完全覆盖永磁体的原理图。

图中，1、电机驱动轴，2、驱动轴联轴器，3、导体转子，4、铜导体，5、永磁转子，6、永磁体，7、轴向屏蔽结构，8、滑动套，9、导柱轴承，10、导向平键，11、负载联轴器，12、负载驱动轴，13、屏蔽罩，14、推拉连接结构，15、导向槽，16、环形槽。

具体实施方式

下面结合附图对发明的一种具体实施方式做出说明。

如图1-5所示，本发明提供一种轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子3、永磁转子5，所述导体转子3与所述永磁转子5之间存在气隙，其特征在于还包括轴向移动磁屏蔽机构，所述轴向移动磁屏蔽机构设置在所述导体转子3与所述永磁转子5之间。

所述轴向移动磁屏蔽机构可相对所述永磁转子5轴向移动。

所述轴向移动磁屏蔽机构包括轴向屏蔽结构7、磁通调节结构，所述轴向屏蔽结构7与所述磁通调节结构连接。

所述磁通调节结构包括滑动套8、导柱轴承9，所述轴向屏蔽结构7通过螺钉固定在所述滑动套8上，所述滑动套8、所述轴向屏蔽结构7通过设置在负载联轴器11上的导向平键10与负载联轴器11连接，滑动套8上设有与导向平键10配合的导向槽15，所述滑动套8上设有环形槽16，所述导柱轴承9设置在所述环形槽16内。

所述导柱轴承9的数量为两个，两所述导柱轴承9对称分布在所述环形槽16内。

所述轴向屏蔽结构7具体包括中空筒式屏蔽罩13和与屏蔽罩13连接的推拉连接结构14，所述屏蔽罩13设置在所述导体转子3与所述永磁转子5之间的空隙内，所述轴向屏蔽结构7的所述推拉结构通过螺钉固定在所述滑动套8上。

所述轴向移动磁屏蔽机构与所述永磁转子5间隙配合连接。

所述轴向移动磁屏蔽机构与所述永磁转子5同轴设置。

还包括与所述推拉磁屏蔽机构连接的外部执行机构，所述外部执行机构与所述导柱轴承9连接。

所述导体转子3通过驱动轴联轴器2与电机驱动轴1连接，所述导体转子3上设有铜导体4。

所述永磁转子5通过负载联轴器11与负载驱动轴12连接，所述永磁转子5内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体6。

实施例：

本实施例的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子3、设置在导体转子3内周的永磁转子5、设置在导体转子3与永磁转子5之间的轴向移动磁屏蔽机构。

其中，导体转子3通过驱动轴联轴器2安装在电机驱动轴1上，导体转子3上安装有铜导体4，如图4所示。永磁转子5内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体6，其示意图如图5所示，永磁转子5通过负载联轴器11安装在负载轴上，导体转子3与永磁转子5之间存在气隙，无接触，轴向移动磁屏蔽机构与永磁转子5间隙配合连接，轴向移动磁屏蔽机构与永磁转子5可以同轴设置，也可以偏轴设置，只要能实现本发明的屏蔽作用即可，为了 使本发明便于实施，轴向移动磁屏蔽机构与永磁转子5采用同轴设置方式；此外，轴向移动磁屏蔽机构可相对永磁转子5轴向移动。

本实施例的轴向移动磁屏蔽机构包括连接的轴向屏蔽结构7和磁通调节结构，磁通调节结构包括滑动套8、导柱轴承9；

其中本发明的实施例中轴向屏蔽结构7以推拉的形式实现磁通量的改变，但并不局限于推拉结构这种形式。轴向屏蔽结构7具体包括中空筒式屏蔽罩13和与屏蔽罩13连接的推拉连接结构14，屏蔽罩13设置在导体转子3与所述永磁转子5之间的空隙内，轴向屏蔽结构7的示意图如图3所示，为便于本发明的实施，屏蔽罩13为一个中空的圆柱体，在屏蔽罩13端部有推拉连接结构14，即一个圆环形板的结构，此结构与滑动套8固定连接，屏蔽罩13和推拉连接结构14为一个整体，屏蔽罩13的宽度要大于等于永磁体6的宽度，这样才能在移动过程中将永磁体6完全屏蔽。另外，中空圆柱体形的屏蔽罩13不是本发明的唯一实施方式，其他类似此结构的形状，如截面为几何多边形的结构(多边形棱柱体)，凡是屏蔽原理相同、并能实现本发明的结构均属于本发明的保护范围。

外部执行机构一方面与推拉磁屏蔽机构连接，另一方面与所述导柱轴承9连接，用于控制磁通调节结构，进而控制磁通屏蔽结构的轴向移动，外部执行机构可以为气缸、液压缸等结构，或者为控制更精确的伺服电机或步进电机，亦或者手动调节，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。

作为本发明的改进，轴向屏蔽结构7的推拉结构通过螺钉固定在所述滑动套8上，滑动套8、轴向屏蔽结构7通过导向平键10安装在负载联轴器11上，可随负载驱动轴12一起转动，导向平键10设置在负载联轴器11上，位于滑动套8与负载联轴器11之间，滑动套8上设有环形槽16，环形槽16内安装两个导柱轴承9，这两个导柱轴承9对称分布在环形槽16内，导柱轴承9与外部执行机构连接，外部执行机构推(拉)导柱轴承9可实现屏蔽环与滑动套8在负载联轴器11上轴向前(后)移动。滑动套8、负载联轴器11的结构图分别如图6、图7所示。

本发明的永磁体6固定在磁铁固定盘上，并沿磁铁固定盘的圆周均匀分布，永磁体6包括N极和S极，永磁体6的N极或S极朝向导体转子3的内壁方向，且N极朝向导体转子3内壁的永磁体6与S极朝向导体转子3内壁的永磁体6交错分布，如图8-9所示，这样，N极发出的、能够被导体转子3切割到的这部分磁感线都要通过导体转子3，回到相邻永磁体6的S极，而不会回到自身的S极，保证了产生的磁感线在不被屏蔽时全部通过导体转子3，使导体转子3对磁感线进行切割，这种排布方式可使磁感线最大程度的通过导体 转子3，这种结构与轴向屏蔽结构7配合，使得轴向屏蔽结构7能够完全屏蔽永磁体6(导体转子3完全不切割磁感线，负载转速为零)，也可完全脱开永磁体6(导体转子3最大限度切割磁感线，不存在磁感线漏掉的情况，进而能够产生的扭矩达到最大，负载转速达到最大)。

工作原理：当轴向屏蔽结构7与永磁体6的磁极完全脱开，对永磁体6无屏蔽作用，永磁体6的磁感线全部通过铜导体4，铜导体4切割磁感线量最大，传递扭矩最大。具体如图1所示，轴向屏蔽结构7沿轴向移动到最右端，此时完全露出永磁转子5，轴向屏蔽结构7对永磁体6无屏蔽作用，扭矩最大。

当电机启动，电机驱动轴1带动导体转子3转动，导体转子3内铜导体4切割永磁转子5中永磁体6中的磁感线，在铜导体4上产生感应电流，进而形成感应磁场，感应磁场与永磁体6的磁场耦合作用产生扭矩驱动负载转动。

当轴向屏蔽结构7完全覆盖永磁体6的磁极时，如图2所示，轴向屏蔽结构7沿轴向移动到最左端将永磁转子5完全覆盖，由于轴向屏蔽结构7的磁导率为间隙处介质的千倍以上，此时永磁体6的磁感线回路全部限制在轴向屏蔽结构7内部，通过铜导体4的磁感线为零，铜导体4与磁感线无切割作用，传递扭矩为零，此时负载静止不动。

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

Claims (10)

1.一种轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，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，其特征在于还包括轴向移动磁屏蔽机构，所述轴向移动磁屏蔽机构设置在所述导体转子与所述永磁转子之间。

2.根据权利要求1所述的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于所述轴向移动磁屏蔽机构可相对所述永磁转子轴向移动。

3.根据权利要求1或2所述的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于所述轴向移动磁屏蔽机构包括轴向屏蔽结构、磁通调节结构，所述轴向屏蔽结构与所述磁通调节结构连接。

4.根据权利要求3所述的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于所述磁通调节结构包括滑动套、导柱轴承，所述轴向屏蔽结构通过螺钉固定在所述滑动套上，所述滑动套、所述轴向屏蔽结构通过设置在负载联轴器上的导向平键与负载联轴器连接，所述滑动套上设有环形槽、导向槽，所述导柱轴承设置在所述环形槽内，所述导向槽与所述导向平键相匹配。

5.根据权利要求4所述的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于所述导柱轴承的数量为两个，两所述导柱轴承对称分布在所述环形槽内。

6.根据权利要求4所述的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于所述轴向屏蔽结构包括中空筒式屏蔽罩和与屏蔽罩连接的推拉连接结构，所述屏蔽罩设置在所述导体转子与所述永磁转子之间的空隙内，所述轴向屏蔽结构的所述推拉结构通过螺钉固定在所述滑动套上。

7.根据权利要求1或2所述的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于所述轴向移动磁屏蔽机构与所述永磁转子间隙配合连接。

8.根据权利要求1或2所述的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于所述轴向移动磁屏蔽机构与所述永磁转子同轴设置。

9.根据权利要求1所述的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于所述导体转子通过驱动轴联轴器与电机驱动轴连接，所述导体转子上设有铜导体。

10.根据权利要求1所述的轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于所述永磁转子通过负载联轴器与负载驱动轴连接，所述永磁转子内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体。