CN208489789U - 一种液压驱动磁屏蔽式永磁调速器 - Google Patents

Abstract

一种液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、轴向移动磁屏蔽机构，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；所述磁通调节结构通过具有油缸和活塞杆的传动机构实现轴向移动，所述轴向屏蔽结构安装于活塞杆上，活塞杆相对于电机轴轴向滑动，从而轴向屏蔽结构轴向移动；应用磁屏蔽原理，调节轴向屏蔽结构的轴向位置，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

一种液压驱动磁屏蔽式永磁调速器

技术领域

本实用新型属于永磁调速技术领域，尤其涉及一种液压驱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，感应磁场与永磁体的源磁场发生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，同样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；另外调速时，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。这都导致在一些空间受限的地方难以应用。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型针对永磁调速器中调节移动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，同时不用移动整体设备结构，使得设备的质量中心、安装位置始终保持固定。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、轴向移动磁屏蔽机构，所述导体转子与所述永磁转子之间存在间隙，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；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；所述磁通调节结构通过具有油缸和活塞杆的传动机构实现轴向移动，所述轴向屏蔽结构安装于活塞杆上，活塞杆相对于电机轴轴向滑动，从而轴向屏蔽结构轴向移动。

进一步地，导体转子呈筒形，固定于负载联接套上，负载联接套圆筒形，套装在负载轴上，导体转子随负载轴同步转动。

进一步地，永磁转子呈筒形，固定于电机联接套上，电机联接套圆筒形，套装在电机轴上，永磁转子随电机轴同步转动。

进一步地，轴向屏蔽结构为屏蔽套筒，呈中空的圆柱体，其一侧具有端部平面，端部平面安装于活塞杆上。

进一步地，所述磁通调节结构采用液压驱动方式，包括油缸和活塞杆；活塞杆为圆筒形，其一端具有凸起盘状活塞结构；活塞杆套在电机联接套外面，两者之间自由滑动。

进一步地，油缸为圆筒形，油缸套在活塞杆外面，并与电机联接套固定连接，由油缸和电机联接套共同构成工作油腔，活塞杆在工作油腔中滑动。

进一步地，屏蔽套筒的端部平面上设置有均布的凸缘孔，凸缘孔中安装导杆，导杆穿过永磁转子上的导套，起到对屏蔽套筒的轴向移动导向作用。

进一步地，工作油腔由活塞杆的盘状活塞分为左右两个油室，分别接入压力油，活塞杆在油压作用下沿电机联接套外表面进行左右滑动。

进一步地，电机轴中间具有通孔，通孔中央布置有油管，油管内部形成一液压油通道，油管外部与通孔之间形成另一液压油通道，两通道分别连接到左右两个油室。

进一步地，导体转子采用环形的铜导体；永磁转子内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、可以实现屏蔽套筒在与电机同步转动情况下沿轴向的移动，屏蔽套筒的移动可以改变导体转子与永磁转子之间的磁通量变化。

2、采用液压驱动，调节结构更简单，尺寸更小，同时不用移动整体设备结构，使得设备的质量中心、安装位置始终保持固定。

3、提高了调速过程的安全性、可靠性，产品设备更稳定更可靠，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。

附图说明

图1为永磁调速器结构图；

图2为导体转子示意图；

图3为永磁转子示意图；

图4为完全屏蔽永磁铁时的磁场示意图；

图5为完全脱开永磁铁时的磁场示意图；

图6为屏蔽套筒示意图；

图7为电机轴A-A向图；

图8为永磁转子固定安装B-B向图；

图9为导体转子固定安装C-C向图；

图中：1键，2联接套，3负载轴，4螺栓，5管接头，6导体转子，7导杆，8导套，9永磁转子，10油管，11管接头，12锁母，13螺栓，14管接头，15密封圈，16锁母，17联接套，18固定接头，19电机轴，20油缸，21油管，22旋转接头，23接管座，24油管，25油管， 26螺钉，27接管，28密封圈，29密封圈，30活塞杆，31键，32螺栓， 33垫片，34螺母，35密封圈。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

如图1-9所示，本实用新型提供一种液压驱动轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子6、永磁转子9。

所述导体转子6呈筒形，通过螺栓固定于联接套2上，联接套2圆筒形，其一端具有凸起盘状结构，导体转子6通过螺栓固定于联接套2凸起盘状结构上，联接套2 套装在负载轴3(或电机轴)上，通过键固定连接。导体转子6随负载轴3同步转动。

所述永磁转子9呈筒形，通过螺栓固定于联接套17上，联接套17圆筒形，其一端具有凸起盘状结构，永磁转子9通过螺栓固定于联接套17凸起盘状结构上，联接套17套装在电机轴19(或负载轴)上，通过键固定连接。永磁转子9随电机轴19 同步转动。

所述导体转子6与所述永磁转子9之间存在气隙，进一步设置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6与所述永磁转子9之间

所述轴向移动磁屏蔽机构可相对所述永磁转子9轴向移动。

所述轴向移动磁屏蔽机构包括屏蔽套筒、磁通调节结构，所述屏蔽套筒与所述磁通调节结构固定连接。

所述磁通调节结构采用液压驱动方式，包括油缸20和活塞杆30。活塞杆30为圆筒形，其一端具有凸起盘状活塞结构。活塞杆30套在联接套17外面，两者之间可自由滑动，利用安装于活塞杆30内筒壁上的密封圈进行两者间隙密封。油缸20为圆筒形，油缸20套在活塞杆30外面。油缸20一端具有法兰面，利用法兰面与联接套17 凸起盘状结构固定连接，法兰面上安装有密封圈；油缸20另一端具有端部平面，端部平面开孔与活塞杆30圆筒外壁间隙配合，配合面上安装有密封圈；活塞杆30的凸起盘状活塞与油缸20内筒壁间隙配合，配合面上安装有密封圈；由油缸20和联接套 17共同构成工作油腔，活塞杆30在工作油腔中滑动。工作油腔由活塞杆30的盘状活塞分为左右两个油室，分别接入压力油，活塞杆30在油压作用下沿联接套17外表面进行左右滑动。

屏蔽套筒的示意图如图6所示，为便于本实用新型的实施，屏蔽套筒为一个中空的圆柱体，其一侧具有端部平面，端部平面具有安装孔，利用安装孔与活塞杆30位于油缸20外的端部外圆周配合进行固定安装，并通过旋于活塞杆30端部的锁母16 进行压紧。活塞杆30在油压作用下沿联接套17外表面进行左右滑动时，带动其上安装的屏蔽套筒在导体转子6与永磁转子9之间气隙内左右移动。

屏蔽套筒的端部平面上设置有均布的凸缘孔，凸缘孔中安装导杆7，导杆7穿过永磁转子9上的导套8，起到对屏蔽套筒的轴向移动导向作用。

所述轴向移动磁屏蔽机构与所述永磁转子9同轴设置。

还包括与所述轴向移动磁屏蔽机构连接的液压机构。

电机轴19中间具有通孔，通孔中央布置有油管，油管内部形成一液压油通道，油管外部与通孔之间形成另一液压油通道，通过电机轴端部安装的固定接头，利用油管连接电机轴内两液压油通道分别连接到左右两个油室；电机轴另一端安装有旋转接头，电机轴内两个液压油通道通过旋转接头分别连接外部油压装置，提供进出左右两个油室的液压油。

所述永磁转子9内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体。

实施例：

本实施例的液压驱动轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，包括筒式导体转子6、设置在筒式导体转子6内周的永磁转子9、设置在导体转子6与永磁转子9之间的轴向移动磁屏蔽机构。

筒式导体转子6通过负载联轴器安装在负载轴上，筒式导体转子6的外周安装有铜导体环，如图2所示。其中，永磁转子9通过驱动轴联轴器安装在电机驱动轴上，永磁转子9内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体，其示意图如图3所示。导体转子6 与永磁转子9之间存在气隙，无接触，轴向移动磁屏蔽机构与永磁转子9同轴设置；此外，轴向移动磁屏蔽机构可相对永磁转子9轴向移动。

本实施例的轴向移动磁屏蔽机构包括连接的屏蔽套筒和磁通调节结构，磁通调节结构包括油缸和活塞杆；

屏蔽套筒以轴向移动的形式实现磁通量的改变。屏蔽套筒设置在导体转子6与所述永磁转子9之间的空隙内，屏蔽套筒的示意图如图6所示，为便于本实用新型的实施，屏蔽套筒为一个中空的圆柱体，屏蔽套筒的宽度要大于等于永磁体的宽度，这样才能在移动调节后将永磁体实现完全屏蔽。另外，中空圆柱体形的屏蔽套筒不是本实用新型的唯一实施方式，其他类似此结构的形状，如采用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、并能实现本实用新型的结构形式均属于本实用新型的保护范围。

设置外部驱动机构，通过液压油驱动活塞杆30，控制磁通屏蔽结构的轴向移动，外部驱动机构可以采用气动、液动方式，也可采用控制更精确的伺服电机或步进电机，亦或者采用手动调节，凡是能实现本实用新型的电动的或非电动的控制结构均为本实用新型的保护范围。

具体应用时，联接套2套装在负载轴3上，通过键1连接，力矩可以传递到负载上。导体转子6端部平面套装在联接套2上，并用螺栓将导体转子6和联接套2刚性连接起来。

导体转子6形状如图2所示，导体转子6采用的环形的铜导体。

联接套17套装在电机轴上，并用键31将联接套17套装在电机轴连接起来，永磁转子9端部平面套装在联接套17外径上，采用螺栓将永磁转子9和联接套17刚性连接起来。

所述的屏蔽套筒如图6所示。导杆7一端安装在屏蔽套筒端部平面的孔内。

导套8安装在永磁转子9端部平面上的凸缘孔内

导杆插入导套8的内孔上，可以起到对屏蔽套筒的轴向移动导向作用。

外部液压油通过电机轴中设置的两条油路，分别进入左右两个油室，在液压油推动下活塞杆30发生轴向移动。

永磁转子9形状如图3所示，永磁体固定在永磁转子9上，并沿磁铁固定盘的圆周均匀分布，永磁体包括N极和S极，永磁体的N极或S极朝向导体转子6的内壁方向，且N极朝向导体转子6内壁的永磁体与S极朝向导体转子6内壁的永磁体交错分布，如图4所示，这样，N极发出的、能够被导体转子6切割到的这部分磁感线都要通过导体转子6，回到相邻永磁体的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作用时会全部通过导体转子6，使导体转子对磁感线进行切割，这种排列布置方式可使磁感线最大程度的通过导体转子6，这种结构与轴向屏蔽套筒配合，使得轴向屏蔽套筒能够实现完全屏蔽永磁体(即导体转子6完全不切割磁感线，负载转速为零或最低)，也可实现完全脱开永磁体(即导体转子6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)。两种情形如图4、图5所示。

本实用新型工作原理：当轴向屏蔽结构与永磁体的磁极完全脱开，对永磁体无屏蔽作用，永磁体的磁感线全部通过铜导体，铜导体切割磁感线量最大，传递扭矩最大。具体如图5所示，此时轴向屏蔽结构沿轴向移动到最右端，完全露出永磁转子，轴向屏蔽结构对永磁体无屏蔽作用，扭矩最大。

当电机启动，电机驱动轴带动永磁转子9转动，导体转子6内铜导体切割永磁转子9中永磁体中的磁感线，在铜导体上产生感应电流，进而形成感应磁场，感应磁场与永磁体的磁场相互耦合作用产生扭矩驱动负载转动。

当轴向屏蔽结构完全覆盖永磁体的磁极时，如图4所示，轴向屏蔽结构沿轴向移动到最左端将永磁转子完全覆盖，由于轴向屏蔽结构的磁导率为间隙处介质的近千倍以上，此时永磁体的磁感线回路全部限制在轴向屏蔽结构内部，通过铜导体的磁感应线最低，铜导体与磁感应线切割作用下降，传递扭矩最低，此时负载静止不动。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的解释，并不用于限制本实用新型，尽管对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、轴向移动磁屏蔽机构，所述导体转子与所述永磁转子之间存在间隙，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；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；所述磁通调节结构通过具有油缸和活塞杆的传动机构实现轴向移动，所述轴向屏蔽结构安装于活塞杆上，活塞杆相对于电机轴轴向滑动，从而轴向屏蔽结构轴向移动。

2.根据权利要求1所述的液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，导体转子呈筒形，固定于负载联接套上，负载联接套圆筒形，套装在负载轴上，导体转子随负载轴同步转动。

3.根据权利要求1所述的液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，永磁转子呈筒形，固定于电机联接套上，电机联接套圆筒形，套装在电机轴上，永磁转子随电机轴同步转动。

4.根据权利要求1所述的液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，轴向屏蔽结构为屏蔽套筒，呈中空的圆柱体，其一侧具有端部平面，端部平面安装于活塞杆上。

5.根据权利要求3所述的液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，所述磁通调节结构采用液压驱动方式，包括油缸和活塞杆；活塞杆为圆筒形，其一端具有凸起盘状活塞结构；活塞杆套在电机联接套外面，两者之间自由滑动。

6.根据权利要求5所述的液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，油缸为圆筒形，油缸套在活塞杆外面，并与电机联接套固定连接，由油缸和电机联接套共同构成工作油腔，活塞杆在工作油腔中滑动。

7.根据权利要求4所述的液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，屏蔽套筒的端部平面上设置有均布的凸缘孔，凸缘孔中安装导杆，导杆穿过永磁转子上的导套，起到对屏蔽套筒的轴向移动导向作用。

8.根据权利要求6所述的液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，工作油腔由活塞杆的盘状活塞分为左右两个油室，分别接入压力油，活塞杆在油压作用下沿电机联接套外表面进行左右滑动。

9.根据权利要求3所述的液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，电机轴中间具有通孔，通孔中央布置有油管，油管内部形成一液压油通道，油管外部与通孔之间形成另一液压油通道，两通道分别连接到左右两个油室。

10.根据权利要求1所述的液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，导体转子采用环形的铜导体；永磁转子内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体。