CN210075049U - 一种机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器 - Google Patents

Abstract

一种机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，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，活塞杆相对于第一传动轴轴向滑动，从而轴向屏蔽结构轴向移动；第一传动轴联接套一端端部安装设置油缸，另一端外周安装设置径向供油接头；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，径向供油，整个调节结构更简单，尺寸更小。

Description

一种机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器

技术领域

本实用新型属于永磁调速技术领域，尤其涉及一种机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器。

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，提供了一种机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，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：

一种机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，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，永磁转子固定于第一传动轴联接套上，永磁转子随第一传动轴同步转动；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，活塞杆相对于第一传动轴轴向滑动，从而轴向屏蔽结构轴向移动；第一传动轴联接套一端端部安装设置油缸，另一端外周安装设置径向供油接头。

进一步地，导体转子呈筒形，导体转子的外圆周表面上设有散热片，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，第一传动轴联接套圆筒形，其一端具有凸起盘状结构，永磁转子固定于凸起盘状结构上。

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，屏蔽套筒端部平面中心开孔与第一传动轴联接套中间外表面配合，对屏蔽套筒的轴向移动导向。

进一步地，油缸由外缸和内缸共同构成；外缸为圆筒形，外缸一端与第一传动轴联接套凸起盘状结构固定连接；内缸为圆筒形，其一端具有外凸法兰面与外缸另一端部固定连接，另一端形成端部平面，配合于第一传动轴联接套的端部；内缸直径小于外缸，由外缸和内缸共同构成工作油腔。

进一步地，工作油腔内设置有活塞，活塞为圆环状，其外周与外缸内壁配合，其内周与内缸外壁配合；活塞安装于活塞杆一端，活塞杆穿过第一传动轴联接套凸起盘状结构，活塞杆另一端连接轴向屏蔽结构。

进一步地，径向供油接头包括轴套、机械密封外套；轴套套装于第一传动轴联接套一端外表面，中间位置处开设油孔通道；机械密封外套为圆筒状，套于轴套外侧，机械密封外套上开设有进、出油口，机械密封外套与轴套间采用机械密封。

进一步地，轴套中间位置两侧分别安装有动环，机械密封外套两端分别安装有静环，动环与对应静环侧面接触形成机械密封面。

进一步地，第一传动轴联接套在筒壁中具有油孔通道，其两端开口分别位于径向供油接头侧的端部外周和凸起盘状结构侧的端部平面；端部平面开口与内缸筒壁中设置的油孔通道相连接，并通入工作油腔内，端部外周开口通入径向供油接头内。

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；

图中：1、轴(电机或负载) 2、键 3、螺栓 4、联接套 5、O型密封圈 6、螺栓 7、内缸8、外缸 9、活塞杆 10、螺母 11、O型密封圈 12、活塞 13、螺栓 14、螺栓 15、导体转子连接盘 16、导体转子外环 17、螺栓 18、散热片 19、导体转子铜环 20、永磁转子环 21、磁屏蔽套筒 22、永磁转子联接盘 23、螺钉 24、螺钉 25、紧定钉 26、密封圈 27、机械密封外套28、密封圈 29、密封圈 30、动环压簧 31、动环压簧 32、动环 33、静环 34、密封圈 35、轴承座压盖 36、螺栓 37、紧定钉 38、轴(负载或电机) 39、密封圈 40、轴套 41、密封圈 42、机械密封外套 43、动环 44、静环 45、螺母 46、轴套 47、紧定钉 48、螺栓 49、联接套 50、轴套 51、防尘圈 52、密封圈 53、密封圈 54、密封圈 55、密封圈 56、轴套定位套 57、键；

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。

如图所示，本实用新型提供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。

所述导体转子呈筒形，由导体转子联接盘15、导体转子外环16和导体转子铜环19构成。导体转子联接盘15为圆盘状，其外周边缘处安装有筒状导体转子外环16。导体转子外环16的外圆周表面上设有散热片18，导体转子外环16的内圆周表面上设有导体转子铜环19。

联接套4圆筒形，其一端具有凸起盘状结构，导体转子联接盘15通过螺栓固定于联接套4凸起盘状结构上，联接套4套装在轴1(电机轴或负载轴)上，通过键2固定连接。导体转子随轴1同步转动。

所述永磁转子呈筒形，由永磁转子联接盘22、永磁转子环20构成。永磁转子联接盘22为圆盘状，其外周边缘处安装有永磁转子环20。

联接套49圆筒形，其一端具有凸起盘状结构，永磁转子联接盘22通过螺栓固定于联接套49凸起盘状结构上，联接套49套装在轴38(负载轴或电机轴)上，通过键57固定连接。永磁转子随轴38同步转动。

所述导体转子与所述永磁转子之间存在气隙，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与所述永磁转子之间。

所述轴向移动磁屏蔽机构可相对于所述永磁转子轴向移动。

所述轴向移动磁屏蔽机构包括磁屏蔽套筒21、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。油缸由外缸8和内缸7共同构成。

外缸8为圆筒形，外缸8一端具有法兰面，利用法兰面与联接套49凸起盘状结构固定连接；内缸7为圆筒形，其一端具有外凸法兰面，另一端形成端部平面，配合于联接套49的端部。内缸7直径小于外缸8，外缸8另一端部与内缸7的外凸法兰面固定连接，由外缸8和内缸7共同构成工作油腔。

工作油腔内设置有活塞12。活塞12为圆环状，其外周与外缸8内壁配合，其内周与内缸7外壁配合，配合面上安装有密封圈。活塞12可在工作油腔内滑动。活塞12安装于活塞杆9一端，活塞杆9穿过联接套49凸起盘状结构及永磁转子联接盘22上对应导向孔，活塞杆9另一端连接屏蔽套筒21。工作油腔内通入压力油，活塞12在油压作用下沿内缸7外表面进行左右滑动，通过活塞杆9带动屏蔽套筒21左右移动。

屏蔽套筒的示意图如图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，利用安装孔与活塞导杆9端部配合进行固定安装，并通过定位销进行压紧。活塞杆9在油压作用下进行左右移动时，带动其上安装的屏蔽套筒在导体转子与永磁转子之间气隙内左右移动。

屏蔽套筒21端部平面中心处开孔与联接套49中间位置外表面配合，屏蔽套筒21端部平面中心处开孔安装有轴套与联接套49外表面配合，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同轴设置。

联接套49端部凸起盘状结构用于固定油缸和永磁转子联接盘22，联接套49中部用作屏蔽套筒21滑动导轨，联接套49远离凸起盘状结构的另一端构成径向供油接头。

轴向移动磁屏蔽机构通过径向供油接头接入压力油进行驱动。

联接套49在筒壁中具有油孔通道，其两端开口分别位于联接套49径向供油接头侧端部外周和凸起盘状结构侧端部平面；端部平面开口与内缸7筒壁中设置的油孔通道相连接，并通入工作油腔内，端部外周开口在径向供油接头内。

当无需油缸供油时，油缸的供油口可以与油箱接通形成泄压状态，磁屏蔽套筒与永磁转子之间存在的轴向力，将磁屏蔽套筒沿轴向拉回，达到某一定位置时，液压系统可处于锁死状态，油缸供油口油液处于堵死状态。此时磁屏蔽套筒的位置固定不动。

径向供油接头包括轴套40、机械密封外套42。轴套40套装于联接套49一端外表面，轴套40为阶梯轴形式，由中间向两端阶梯缩小直径，其中间位置处开设油孔通道，与联接套49端部外周的油孔通道相连。机械密封外套42为圆筒状，套于轴套40外侧，机械密封外套42上开设有进、出油口，机械密封外套42与轴套40间采用机械密封形式，轴套40中间位置两侧安装有动环43、动环32，机械密封外套42两端安装有静环44、静环33，动环与对应静环侧面接触形成机械密封面，利用动环压簧30、31将动环43、动环32与静环44、静环33压紧。

轴旋转时，轴套40及动环43、动环32同步旋转，机械密封外套42固定，静环44、静环33保持静止，由动环与对应静环间机械密封面进行密封。机械密封外套42上开孔接入压力油，压力油进入机械密封外套42内后，再经过油孔通道进入工作油腔。

所述永磁转子环20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、设置在筒式导体转子内周的永磁转子、设置在导体转子与永磁转子之间的轴向移动磁屏蔽机构。

筒式导体转子通过负载联轴器安装在负载轴上，筒式导体转子的外周安装有铜导体环，如图2所示。其中，永磁转子通过驱动轴联轴器安装在电机驱动轴上，永磁转子内部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，轴向移动磁屏蔽机构与永磁转子同轴设置；此外，轴向移动磁屏蔽机构可相对永磁转子轴向移动。

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；

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与所述永磁转子之间的空隙内，屏蔽套筒的示意图如图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，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，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极朝向导体转子的内壁方向，且N极朝向导体转子内壁的永磁体与S极朝向导体转子内壁的永磁体交错分布，如图3所示，这样，N极发出的、能够被导体转子切割到的这部分磁感线都要通过导体转子，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，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，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。

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)

1.一种机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，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，永磁转子固定于第一传动轴联接套上，永磁转子随第一传动轴同步转动；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，活塞杆相对于第一传动轴轴向滑动，从而轴向屏蔽结构轴向移动；第一传动轴联接套一端端部安装设置油缸，另一端外周安装设置径向供油接头。

2.根据权利要求1所述的机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，其特征在于，导体转子呈筒形，导体转子的外圆周表面上设有散热片，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所述的机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，其特征在于，永磁转子呈筒形，第一传动轴联接套圆筒形，其一端具有凸起盘状结构，永磁转子固定于凸起盘状结构上。

4.根据权利要求1所述的机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，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4所述的机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，其特征在于，屏蔽套筒端部平面中心开孔与第一传动轴联接套中间外表面配合，对屏蔽套筒的轴向移动导向。

6.根据权利要求3所述的机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，其特征在于，油缸由外缸和内缸共同构成；外缸为圆筒形，外缸一端与第一传动轴联接套凸起盘状结构固定连接；内缸为圆筒形，其一端具有外凸法兰面与外缸另一端部固定连接，另一端形成端部平面，配合于第一传动轴联接套的端部；内缸直径小于外缸，由外缸和内缸共同构成工作油腔。

7.根据权利要求6所述的机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，其特征在于，工作油腔内设置有活塞，活塞为圆环状，其外周与外缸内壁配合，其内周与内缸外壁配合；活塞安装于活塞杆一端，活塞杆穿过第一传动轴联接套凸起盘状结构，活塞杆另一端连接轴向屏蔽结构。

8.根据权利要求1所述的机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，其特征在于，径向供油接头包括轴套、机械密封外套；轴套套装于第一传动轴联接套一端外表面，中间位置处开设油孔通道；机械密封外套为圆筒状，套于轴套外侧，机械密封外套上开设有进、出油口，机械密封外套与轴套间采用机械密封。

9.根据权利要求8所述的机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，其特征在于，轴套中间位置两侧分别安装有动环，机械密封外套两端分别安装有静环，动环与对应静环侧面接触形成机械密封面。

10.根据权利要求6所述的机械密封径向供油液压驱动磁屏蔽永磁调速器，其特征在于，第一传动轴联接套在筒壁中具有油孔通道，其两端开口分别位于径向供油接头侧的端部外周和凸起盘状结构侧的端部平面；端部平面开口与内缸筒壁中设置的油孔通道相连接，并通入工作油腔内，端部外周开口通入径向供油接头内。

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