CN209344985U - 一种同轴驱动盘式永磁调速器 - Google Patents

Abstract

一种同轴驱动盘式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、轴向移动机构；导体转子具有两个相对导体环，永磁转子具有两个永磁转子盘，分别对应与两个导体环；所述轴向移动机构通过螺杆、螺母的传动机构实现轴向移动，第一永磁转子盘安装在第一螺母上，第二永磁转子盘安装在第二螺母上；第一螺母、第二螺母分别与螺杆不同部位进行螺纹配合；外部驱动机构连接螺杆进行驱动，整个调节结构更简单，尺寸更小，实现驱动双永磁转子盘进行相向运动。

Description

一种同轴驱动盘式永磁调速器

技术领域

本实用新型属于永磁调速技术领域，尤其涉及一种同轴驱动盘式永磁调速器。

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；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，本实用新型提供了一种同轴驱动盘式永磁调速器，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：

一种同轴驱动盘式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、轴向移动机构，导体转子和永磁转子均呈盘式，所述导体转子与所述永磁转子之间存在间隙；其特征在于，导体转子具有两个相对导体环，永磁转子具有两个永磁转子盘，分别对应于两个导体环；所述轴向移动机构通过螺杆、螺母的传动机构实现轴向移动，第一永磁转子盘安装在第一螺母上，第二永磁转子盘安装在第二螺母上；第一螺母、第二螺母分别与螺杆不同部位进行螺纹配合；外部驱动机构连接螺杆进行驱动。

进一步地，导体转子固定于第二传动轴联接套上，第二传动轴联接套圆筒形，套装在第二传动轴上，导体转子随第二传动轴同步转动。

进一步地，两个永磁转子盘平面的孔中安装导杆，导杆端部固定在第一传动轴联接套的凸起盘状结构上，第一传动轴联接套圆筒形，套装在第一传动轴上，两个永磁转子盘随第一传动轴同步转动，并相对于第一传动轴轴向移动。

进一步地，两个永磁转子盘顺序位于凸起盘状结构单侧。

进一步地，螺杆和第一螺母、第二螺母相互配合处分别具有左旋螺纹和右旋螺纹。

进一步地，螺杆为中空筒状，套在第一传动轴联接套的外面，两者之间可自由滑动旋转。

进一步地，外部驱动机构采用无框电机。

进一步地，无框电机包括无框电机定子、无框电机转子；无框电机定子与第一传动轴联接套固定安装，无框电机转子为中空筒形，其套在螺杆的外面固定连接。

进一步地，还包括无框电机定子支撑；无框电机定子支撑为圆筒形，其套在第一传动轴联接套外面固定连接；无框电机定子安装于无框电机定子支撑上。

进一步地，每个螺母固定于相应永磁转子盘的中央轴线处。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、采用盘式转子和无框电机驱动，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。

2、通过螺杆上两端布置的旋向相反螺纹，实现驱动双永磁转子盘进行相向运动。

附图说明

图1为永磁调速器结构图；

图2为永磁转子A-A向图；

图3为螺杆示意图；

图中：1永磁转子，1-1永磁磁钢固定盘，1-2永磁磁钢，2导体转子，2-1导体环固定支架，2-2导体环，2-3导体环固定支架，3导杆，4螺母，5旋转变压器 (可无线滑环)，6无框电机(或空心轴电机)定子，7无框电机(或空心轴电机)转子，8无框电机(或空心轴电机)定子支撑，9电机(或负载)联接套，10电机(或负载)轴，11螺杆，12负载(或电机)轴，13负载(或电机)联接套，14螺栓，15键，16键，17螺栓，18螺钉，19螺钉，20螺栓，21轴套，22压盖，23螺钉，24螺钉，25左右螺旋线，251左旋螺纹，252右旋螺纹。

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所示，本实用新型提供一种同轴驱动盘式永磁调速器，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。

所述导体转子呈圆筒形，具有导体环固定支架，导体环固定支架上内侧壁安装有两相对导体环。联接套13套装在负载轴12(或电机轴)上。在联接套13上通过螺栓固定安装导体转子端部平面；导体环半径大小与永磁转子半径相对应，可采用铜环结构，用于切割由永磁转子产生的磁场并在导体内部产生相应的感应电流；永磁转子用于产生磁场；导体转子与永磁转子之间存在间隙；导体转子与永磁转子均进行旋转运动，导体转子固定安装于负载轴上，永磁转子安装于电机轴，通过导体转子与永磁转子之间的感应磁场作用实现机械传动。

导体转子也可安装于电机轴，永磁转子也可安装于负载轴，不影响调速器的使用。

永磁转子包括两个永磁转子盘，每一个由永磁磁钢固定盘、若干永磁磁钢组成，若干永磁磁钢沿圆周均匀分布。永磁磁钢安装在永磁磁钢固定盘周边的相应空腔内，用压盖22进行固定，与导体转子的导体环相对应；永磁磁钢固定盘上对应设置有均布的孔，孔中安装轴套21，导杆3穿过永磁磁钢固定盘上的轴套，起到对永磁转子盘的轴向移动导向作用。

联接套9为圆筒形，其端部具有凸起盘状结构，导杆3端部固定于联接套9凸起盘状结构周边部位的孔中，联接套9套装在电机轴10(或负载轴)上，通过键固定连接。永磁转子的两个永磁转子盘位于凸起盘状结构一侧，通过导杆连接作用，永磁转子随电机轴10同步转动。

两个永磁转子盘还固定于轴向移动机构，进行左右移动，与导体转子铜环间隙进行调整变化。

轴向移动机构采用单驱双动结构，即具有一个驱动源，带动两个永磁转子盘同时动作。

所述轴向移动机构包括螺杆11和两个配合螺母，每个螺母固定于一个永磁转子盘的中央轴线处。螺杆11为中空筒状，套在联接套9的外面，两者之间可自由滑动旋转。螺杆11和两个配合螺母进行螺纹配合，螺杆11两端分别具有左旋螺纹和右旋螺纹，

螺杆11旋转时，两个配合螺母沿螺杆11表面左右移动，从而带动永磁转子盘移动。由于螺杆11两端分别具有左旋螺纹和右旋螺纹，可以实现两永磁转子盘的相向运动，即在螺杆11旋转时，两永磁转子盘同时远离相应导体环或接近导体环。

所述轴向移动机构与所述永磁转子同轴设置。

还包括驱动螺杆11旋转的外部驱动机构，外部驱动机构连接螺杆11进行驱动，外部驱动机构具有中间通孔，套装在永磁转子的旋转轴外周，与螺杆11同轴设置。外部驱动机构可以采用气动、液动方式，或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。

所述外部驱动机构采用无框电机。无框电机包括无框电机定子支撑8、无框电机定子6、无框电机转子7和旋转变压器5。无框电机定子支撑8为圆筒形，其套在联接套9接近电机一端的外面，与联接套9同轴固定连接，无框电机定子支撑8上设置有安装圆盘，无框电机定子6通过螺钉固定于无框电机定子支撑8的安装圆盘上。旋转变压器5与外部的供电模块相配合，为无框电机定子6供电。无框电机转子7为中空筒形，其套在螺杆11的外面，通过螺钉固定连接，无框电机转子7带动螺杆11旋转。旋转变压器5也可以是非接触式无线滑环。

无框电机定子4通过联接套6随电机轴10同步旋转的。

螺杆11端部与无框电机转子7相连，无框电机转子7旋转时，带动螺杆11旋转。

采用无框电机传动，克服了皮带传动系统复杂，效率低的缺点，没有对负载和电机的轴向力；没有支撑永磁转子的轴承系统等，可实现本质安全。同时，无框电机定子与转子相对转速只有几十转，大大节约功率。

实施例：

本实施例的盘式永磁调速器，包括盘式导体转子、设置在盘式导体转子内侧的永磁转子、带动永磁转子相对于导体转子移动的轴向移动机构。

导体转子通过负载联接套安装在负载轴上，筒式导体转子的内侧面安装有铜导体环。其中，永磁转子通过电机联接套安装在电机驱动轴上，永磁转子侧面设置有沿圆周均匀分布的永磁体。导体转子与永磁转子之间存在气隙，无接触，轴向移动机构与永磁转子同轴设置；轴向移动机构带动永磁转子轴向移动。

具体应用时，联接套13套装在(或电机轴10)负载轴12上，通过键15连接，力矩可以传递到负载上。导体转子端部平面套装在联接套13上，并用螺栓将导体转子和联接套13刚性连接起来。

联接套9套装在电机轴上(或负载轴上)，并用键16连接起来，永磁转子盘的凸缘孔中安装导杆3，导杆3固定在联接套9的凸起盘状结构的外周部位上，起到对永磁转子盘的轴向移动导向作用和保持同步转动。

本实用新型工作原理：永磁转子相对于导体转子的轴向位置变化，导体转子的铜导体切割磁感线量相应变化，传递扭矩变化。

当电机启动，电机驱动轴带动永磁转子(或导体转子)转动，导体转子内铜导体切割永磁转子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。

通过螺杆上两端布置的旋向相反螺纹，实现驱动双永磁转子盘进行相向运动。

当无框电机不提供电力时，螺杆与螺母实现机械自锁，故电机轴10(或负载轴12)带动无框电机定子支撑8、无框电机定子6、无框电机转子7、螺杆11、螺母、联接套9、永磁转子同步旋转，永磁转子与导体转子的侧向间隙固定。当无框电机提供电力，无框电机工作时，即无框电机定子6驱动无框电机转子7旋转，此时螺杆11转速将大于或小于螺母的转速，由于速度差，则螺母沿螺杆11轴向移动，与螺母固定连接的永磁转子盘也轴向移动，由于螺杆11两端分别具有左旋螺纹和右旋螺纹，可以实现两永磁转子盘的相向运动，即在螺杆11旋转时，两永磁转子盘同时远离导体转子或接近导体转子，实现永磁调速。

无框电机通过电缆与转速控制器连接起来。转速控制器可采用单变频器控制系统，即无框电机由变频器+PG控制，做速度闭环，速度由PLC动态PID进行调整。

转速控制器还可采用单伺服驱动系统，即无框电机采用伺服电机，可做速度闭环或者以主电机为主动轴，副电机实时追随。

当无框电机不工作时，此时电机转速N与螺杆11的转速n相等。则此时永磁转子盘不会发生轴向移动。

当无框电机工作时，无框电机进行转动，电机转速N与螺杆11的转速n不相等。则永磁转子盘会发生轴向移动。而无框电机的转速通过转速控制器来调节

永磁转子相对于导体转子的轴向位置变化，导体转子的铜导体切割磁感线量相应变化，传递扭矩变化。

当电机启动，电机驱动轴带动永磁转子(或导体转子)转动，导体转子内铜导体切割永磁转子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。

通过螺杆上两端布置的旋向相反螺纹，实现驱动双永磁转子盘进行相向运动。

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)

1.一种同轴驱动盘式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、轴向移动机构，导体转子和永磁转子均呈盘式，所述导体转子与所述永磁转子之间存在间隙；其特征在于，导体转子具有两个相对导体环，永磁转子具有两个永磁转子盘，分别对应于两个导体环；所述轴向移动机构通过螺杆、螺母的传动机构实现轴向移动，第一永磁转子盘安装在第一螺母上，第二永磁转子盘安装在第二螺母上；第一螺母、第二螺母分别与螺杆不同部位进行螺纹配合；外部驱动机构连接螺杆进行驱动。

2.根据权利要求1所述的同轴驱动盘式永磁调速器，其特征在于，导体转子固定于第二传动轴联接套上，第二传动轴联接套圆筒形，套装在第二传动轴上，导体转子随第二传动轴同步转动。

3.根据权利要求1所述的同轴驱动盘式永磁调速器，其特征在于，两个永磁转子盘平面的孔中安装导杆，导杆端部固定在第一传动轴联接套的凸起盘状结构上，第一传动轴联接套圆筒形，套装在第一传动轴上，两个永磁转子盘随第一传动轴同步转动，并相对于第一传动轴轴向移动。

4.根据权利要求3所述的同轴驱动盘式永磁调速器，其特征在于，两个永磁转子盘顺序位于凸起盘状结构单侧。

5.根据权利要求1所述的同轴驱动盘式永磁调速器，其特征在于，螺杆和第一螺母、第二螺母相互配合处分别具有左旋螺纹和右旋螺纹。

6.根据权利要求3所述的同轴驱动盘式永磁调速器，其特征在于，螺杆为中空筒状，套在第一传动轴联接套的外面，两者之间可自由滑动旋转。

7.根据权利要求3所述的同轴驱动盘式永磁调速器，其特征在于，外部驱动机构采用无框电机。

8.根据权利要求7所述的同轴驱动盘式永磁调速器，其特征在于，无框电机包括无框电机定子、无框电机转子；无框电机定子与第一传动轴联接套固定安装，无框电机转子为中空筒形，其套在螺杆的外面固定连接。

9.根据权利要求8所述的同轴驱动盘式永磁调速器，其特征在于，还包括无框电机定子支撑；无框电机定子支撑为圆筒形，其套在第一传动轴联接套外面固定连接；无框电机定子安装于无框电机定子支撑上。

10.根据权利要求1所述的同轴驱动盘式永磁调速器，其特征在于，每个螺母固定于相应永磁转子盘的中央轴线处。