CN209896890U - 一种空心轴式液压驱动磁屏蔽式永磁调速器 - Google Patents

Abstract

一种空心轴式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，所述轴向屏蔽结构安装于活塞杆上，第一传动轴采用空心轴，活塞杆穿过第一传动轴中央空心，两者同轴布置，活塞杆相对于第一传动轴轴向滑动，带动轴向屏蔽结构轴向移动，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相随之大大减小，径向供油，整个调节结构更简单，尺寸更小。

Description

一种空心轴式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，提供了一种空心轴式液压驱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：

一种空心轴式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工作油腔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，第一传动轴采用空心轴，活塞杆穿过第一传动轴中央空心，两者同轴布置，活塞杆相对于第一传动轴轴向滑动，带动轴向屏蔽结构轴向移动。

进一步地，导体转子呈筒形，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，永磁转子呈筒形，固定于花键轴上，花键轴与第一传动轴同轴固定连接，永磁转子随第一传动轴同步转动。

进一步地，轴向屏蔽结构为屏蔽套，呈中空的圆柱体，其一侧具有端部平面，端部平面固定连接于活塞杆一端上。

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；活塞为圆环状，套在活塞杆另一端。

进一步地，油缸固定安装于第一传动轴端部，油缸为圆筒形，油缸套在活塞杆上活塞的外面。

进一步地，屏蔽套端部平面开孔与花键轴外表面配合，花键轴外表面设有花键，与屏蔽套端部平面开孔处安装的花键套配合，对屏蔽套的轴向移动导向。

进一步地，活塞杆一端上固定安装联接板，联接板通过导杆连接屏蔽套端部平面。

进一步地，导杆穿过永磁转子上的导向滑套。

进一步地，花键轴与第一传动轴均为空心轴，活塞杆位于中央空心中，活塞杆两端与花键轴和第一传动轴之间分别设置有第一导向组件和第二导向组件。

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，且实现从电机驱动轴径向供油方式，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为完全屏蔽永磁铁时的磁场示意图；

图4为完全脱开永磁铁时的磁场示意图；

图5为屏蔽套筒示意图；

图6为电机轴A-A向示意图；

图7为导体转子、永磁转子B-B向示意图；

图8为活塞杆立体示意图。

图中：1、负载轴 2、键 3、联接套 4、导体转子 4-1、背铁环 4-2、铜环 5、螺栓 6、铜环 7、永磁转子 7-1、永磁磁钢 7-2、永磁固定环 8、永磁转子背板 9、屏蔽套 10、花键轴11、螺栓 12、花键套 13、导杆 14、螺母 15、螺母 16、联接板 17、螺母 18、螺钉 19、导向套20、滑套 21、活塞杆 22、电机轴 23、滑套 24、导向套 25、螺钉 26油缸 27、密封圈 28、油管 29、螺钉 30、旋转接头 31、螺母 32、活塞板 33、密封圈 34、接管座 35、键 36、密封圈37、螺钉 38、滑套

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液压驱动轴向移动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子4、永磁转子7。

所述导体转子4呈筒形，通过螺栓5固定于联接套3上，联接套3圆筒形，其一端具有凸起盘状结构，导体转子4通过螺栓固定于联接套3凸起盘状结构上，联接套3套装在负载轴1(或电机轴)上，通过键2固定连接。导体转子4随负载轴1同步转动。

所述永磁转子7呈筒形，由永磁转子背极8和永磁固定环7-2构成。永磁转子筒形圆周为永磁固定环7-2，所述永磁固定环7-2内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体7-1。

永磁固定环端面固定于圆盘状的永磁转子背板8上。永磁转子背板8通过螺栓11固定于花键轴10外周的凸起盘状结构上，花键轴10端部安装在电机轴22(或负载轴)上，进行固定连接。永磁转子7随电机轴22同步转动。

所述导体转子4与所述永磁转子7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4与所述永磁转子7之间

所述轴向移动磁屏蔽机构可相对所述永磁转子7轴向移动。

所述轴向移动磁屏蔽机构包括屏蔽套9、磁通调节结构，所述屏蔽套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。包括活塞杆21。活塞杆21为圆柱体。其一端固定联接板16，联接板16为圆盘状或其他结构形状，其圆心处开孔套于活塞杆21端部，并通过螺母压紧固定；联接板16周边均布开孔，均布开孔用于安装固定导杆13一端，导杆13穿过永磁转子背板8上的导向滑套38后，另一端固定安装于屏蔽套9端部平面上的开孔。活塞杆21沿轴向运动时，可带动屏蔽套9同样沿轴向动作。

花键轴10、电机轴22采用空心轴结构，活塞杆21穿过花键轴10、电机轴22内部空腔，三者同轴布置。活塞杆21的两端部通过导向组件分别与花键轴10、电机轴22配合安装，活塞杆21相对于花键轴10、电机轴22可左右滑动。导向组件由导向套和滑套组成，导向套嵌入花键轴10、电机轴22的空腔端部，滑套固定于活塞杆21上，导向套与滑套之间采用间隙配合，可自由滑动。两个导向组件分别位于与活塞杆21两端相对应的花键轴10出口端和电机轴22出口端。

电机轴22出口端还安装有油缸26，油缸26为筒形，一端封闭，另一端设置与活塞杆21配合的圆孔，并固定于电机轴22出口端。活塞杆21穿过圆孔伸入油缸26内部。

处于油缸26内部的活塞杆21端部安装活塞板32，活塞板32为圆盘状，与油缸26内腔相配合。油缸26内腔构成工作油腔，活塞杆21在工作油腔中滑动。工作油腔由活塞杆21的盘状活塞板32分为左右两个油室，分别接入压力油，活塞杆21在油压作用下进行左右滑动，并带动所连接的屏蔽套9左右轴向移动。

活塞板32与油缸26内腔的安装配合面上安装密封圈。油缸26端部圆孔与活塞杆21外周的安装配合面上安装密封圈。

屏蔽套9的示意图如图5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，利用安装孔与导杆13端部外圆周配合进行固定安装。活塞杆21在油压作用下运动，通过联接板16带动导杆13进行左右移动时，带动其上安装的屏蔽套9在导体转子4与永磁转子7之间气隙内左右移动。

屏蔽套9端部平面上中心处开孔与花键轴10外表面配合，花键轴10外表面设有花键，屏蔽套9端部平面开孔处安装有花键套12，通过花键与花键套配合起到对屏蔽套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7同轴设置。

还包括与所述轴向移动机构连接的液压机构，

油缸26封闭端部上安装有旋转接头，油缸26的两个工作油室分别连接液压油管至旋转接头，并分别连接外部油压装置，提供进出左右两个油室的液压油。

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4、设置在筒式导体转子4内周的永磁转子7、设置在导体转子4与永磁转子7之间的轴向移动磁屏蔽机构。

筒式导体转子4通过负载联轴器安装在负载轴上，筒式导体转子4的外周为背铁环4-1，其内表面上安装有铜环4-2，如图7所示。其中，永磁转子7通过花键轴安装在电机驱动轴上，永磁转子7内部设置有沿圆周均匀分布的永磁体。导体转子4与永磁转子7之间存在气隙，无接触，轴向移动磁屏蔽机构与永磁转子7同轴设置；此外，轴向移动磁屏蔽机构可相对永磁转子7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和磁通调节结构；

屏蔽套以轴向移动的形式实现磁通量的改变。屏蔽套设置在导体转子4与所述永磁转子7之间的空隙内，屏蔽套的示意图如图5所示，为便于本实用新型的实施，屏蔽套为一个中空的圆柱体，屏蔽套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，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。

将若干永磁体固定在永磁转子7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4的内壁方向，且N极朝向导体转子4内壁的永磁体与S极朝向导体转子4内壁的永磁体交错分布，如图3所示，这样，N极发出的、能够被导体转子4切割到的这部分磁感线都要通过导体转子4，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4，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4，这种结构与轴向屏蔽套配合，使得轴向屏蔽套筒能够实现完全屏蔽永磁体(即导体转子4完全不切割磁感线，负载转速为零或最低)，如图3所示；也可实现完全脱开永磁体(即导体转子4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)，如图4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4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7转动，导体转子4内铜导体切割永磁转子7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3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：以上所述仪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)

1.一种空心轴式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工作油腔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，第一传动轴采用空心轴，活塞杆穿过第一传动轴中央空心，两者同轴布置，活塞杆相对于第一传动轴轴向滑动，带动轴向屏蔽结构轴向移动。

2.根据权利要求1所述的空心轴式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所述的空心轴式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，固定于花键轴上，花键轴与第一传动轴同轴固定连接，永磁转子随第一传动轴同步转动。

4.根据权利要求3所述的空心轴式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，呈中空的圆柱体，其一侧其有端部平面，端部平面固定连接于活塞杆一端上。

5.根据权利要求4所述的空心轴式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；活塞为圆环状，套在活塞杆另一端。

6.根据权利要求5所述的空心轴式液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，油缸固定安装于第一传动轴端部，油缸为圆筒形，油缸套在活塞杆上活塞的外面。

7.根据权利要求4所述的空心轴式液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，屏蔽套端部平面开孔与花键轴外表面配合，花键轴外表面设有花键，与屏蔽套端部平面开孔处安装的花键套配合，对屏蔽套的轴向移动导向。

8.根据权利要求4所述的空心轴式液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，活塞杆一端上固定安装联接板，联接板通过导杆连接屏蔽套端部平面。

9.根据权利要求8所述的空心轴式液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，导杆穿过永磁转子上的导向滑套。

10.根据权利要求3所述的空心轴式液压驱动磁屏蔽式永磁调速器，其特征在于，花键轴与第一传动轴均为空心轴，活塞杆位于中央空心中，活塞杆两端与花键轴和第一传动轴之间分别设置有第一导向组件和第二导向组件。

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