本發(fā)明屬于電動(dòng)機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種盤式平移永磁定子型永磁渦流調(diào)速裝置。

背景技術(shù)：

隨著高性能永磁材料推廣應(yīng)用而迅速發(fā)展起來的永磁調(diào)速技術(shù)，是一種新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速節(jié)能技術(shù)，其原動(dòng)機(jī)和負(fù)載間無接觸，無振動(dòng)傳遞及軸心偏移問題，從而大大提高系統(tǒng)可靠性。永磁傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用己有幾十年的歷史，它的應(yīng)用是通過磁場(chǎng)耦合，實(shí)現(xiàn)原動(dòng)機(jī)和負(fù)載間轉(zhuǎn)矩的無接觸傳遞。主要應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、石油化工、煤炭水泥、冶金鋼鐵、艦船等很多領(lǐng)域的大功率風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速節(jié)能。

按照永磁渦流調(diào)速裝置的主磁通方向可以分為軸向磁通結(jié)構(gòu)(盤式)和徑向磁通結(jié)構(gòu)(筒式)兩大類。軸向磁通結(jié)構(gòu)的永磁調(diào)速裝置通常采用調(diào)整磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間的軸向氣隙長度來控制氣隙磁場(chǎng)大小，進(jìn)而控制負(fù)載側(cè)的運(yùn)行速度。而徑向磁通結(jié)構(gòu)的永磁渦流調(diào)速裝置，通常采用改變導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和磁轉(zhuǎn)子之間的磁通耦合程度來控制負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)速。

目前已經(jīng)有相當(dāng)多的產(chǎn)品應(yīng)用到工廠中，有一部分可以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)速。通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整兩個(gè)部分的軸向位置，控制耦合面積或者氣隙長度。由于調(diào)整兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子相對(duì)軸向位置的難度是較大，尤其對(duì)于軸向結(jié)構(gòu)，磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間存在相當(dāng)大的軸向磁拉力。因此，有必要對(duì)永磁渦流調(diào)速裝置的調(diào)磁方式進(jìn)行一定的改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的問題是針對(duì)傳統(tǒng)的渦流調(diào)速裝置通過改變磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子軸向相對(duì)位置，控制兩轉(zhuǎn)子之間的耦合磁通量的多少，實(shí)現(xiàn)裝置的調(diào)速功能，由于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的軸向位置對(duì)操動(dòng)裝置的機(jī)械工藝要求較高，使得系統(tǒng)冗雜，從而造成了速度在線調(diào)節(jié)穩(wěn)定性和可靠性較差的不足，而提供一種是將永磁定子與轉(zhuǎn)子部分隔離實(shí)現(xiàn)了對(duì)非旋轉(zhuǎn)物件的軸向平移，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)永磁渦流耦合器氣隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速裝置在線調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性的盤式平移永磁定子型永磁渦流調(diào)速裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種盤式平移永磁定子型永磁渦流調(diào)速裝置，包括同心設(shè)置的輸入軸和輸出軸，輸入軸上沿其軸向依次同心設(shè)置永磁定子和磁轉(zhuǎn)子，永磁定子可沿輸入軸的軸向進(jìn)行平移，輸出軸上同心設(shè)置導(dǎo)體轉(zhuǎn)子；

永磁定子包括徑向充磁的永磁環(huán)、外環(huán)鐵心和內(nèi)環(huán)鐵心，徑向充磁的永磁環(huán)同心鑲嵌于外環(huán)鐵心和內(nèi)環(huán)鐵心之間；

磁轉(zhuǎn)子包括非導(dǎo)磁材料支架、外環(huán)永磁極、外環(huán)鐵極、內(nèi)環(huán)永磁極和內(nèi)環(huán)鐵極；外環(huán)永磁極與外環(huán)鐵極沿圓周方向相間嵌于非導(dǎo)磁材料支架的外環(huán)孔內(nèi)，內(nèi)環(huán)永磁極和內(nèi)環(huán)鐵極沿圓周方向相間嵌于非導(dǎo)磁材料支架的內(nèi)環(huán)孔內(nèi)，且，外環(huán)永磁極與內(nèi)環(huán)鐵極位于同一扇形區(qū)域內(nèi)，外環(huán)永磁極與內(nèi)環(huán)永磁極的極性相反；

導(dǎo)體轉(zhuǎn)子包括金屬導(dǎo)體層和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心，金屬導(dǎo)體層固定在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心上。

當(dāng)外環(huán)永磁極的充磁方向?yàn)檠剌S向指向?qū)w轉(zhuǎn)子時(shí)，永磁定子的徑向充磁的永磁環(huán)的充磁方向?yàn)閺较蛳騼?nèi)，當(dāng)外環(huán)永磁極的充磁方向?yàn)檠剌S向背向?qū)w轉(zhuǎn)子時(shí)，永磁定子的徑向充磁的永磁環(huán)的充磁方向?yàn)閺较蛳蛲狻?/p>

永磁定子與磁轉(zhuǎn)子之間的氣隙長度通過沿輸入軸軸向平移永磁定子進(jìn)行調(diào)節(jié)，磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間的氣隙長度固定。

永磁環(huán)勵(lì)磁的主磁通路徑為外環(huán)鐵心、外環(huán)鐵極、銅層、導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、與外環(huán)鐵極相鄰的內(nèi)環(huán)鐵極、內(nèi)環(huán)鐵心和徑向充磁的永磁環(huán)，從而構(gòu)成磁通回路。隨著永磁定子與磁轉(zhuǎn)子之間距離的增大，該磁路的總磁阻增大，永磁環(huán)勵(lì)磁作用減弱，外環(huán)鐵極和內(nèi)環(huán)鐵極表面氣隙磁密幅值下降。

永磁極勵(lì)磁的主磁通路徑為內(nèi)環(huán)永磁極、導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、銅層、與內(nèi)環(huán)永磁極相鄰的外環(huán)永磁極、外環(huán)鐵心、徑向充磁的永磁環(huán)、內(nèi)環(huán)鐵心，然后與內(nèi)環(huán)永磁極構(gòu)成磁回路。隨著永磁定子與磁轉(zhuǎn)子之間氣隙長度的增加，該磁路的總磁阻增加，從而造成永磁極表面氣隙磁密降低。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明創(chuàng)新性的改善磁路結(jié)構(gòu)，將原本沿軸向平移磁轉(zhuǎn)子或者導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化為軸向平移一個(gè)非旋轉(zhuǎn)的永磁定子實(shí)現(xiàn)永磁渦流調(diào)速器調(diào)速功能，降低調(diào)速執(zhí)行機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，提高了裝置的穩(wěn)定性，降低維護(hù)費(fèi)用，更加方便的實(shí)現(xiàn)了速度在線調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種盤式平移永磁定子型永磁渦流調(diào)速裝置的剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明的永磁定子、磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的爆炸圖；

圖3是輻條式導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的爆炸圖。

其中，1-輸入軸，2-徑向充磁的永磁環(huán)，3-永磁定子，4-外環(huán)鐵心，5-內(nèi)環(huán)鐵極，6-外環(huán)永磁極，7-非導(dǎo)磁材料支架，8-內(nèi)環(huán)鐵心，9-外環(huán)鐵極，10-磁轉(zhuǎn)子，11-內(nèi)環(huán)永磁極，12-銅層，13-導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心，14-輸出軸，15-導(dǎo)體轉(zhuǎn)子，16-輻條式導(dǎo)體盤，17-帶齒盤式鐵心。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1所示，本發(fā)明提供的盤式平移永磁定子型永磁渦流調(diào)速裝置，一種盤式平移永磁定子型永磁渦流調(diào)速裝置，包括同心設(shè)置的輸入軸1和輸出軸14，輸入軸1上沿其軸向依次同心設(shè)置永磁定子3和磁轉(zhuǎn)子10，永磁定子3可沿輸入軸1的軸向進(jìn)行平移，輸出軸14上同心設(shè)置導(dǎo)體轉(zhuǎn)子15；

通常情況下，永磁渦流調(diào)速裝置的輸入軸1連接原動(dòng)機(jī)，輸出軸14連接泵和風(fēng)機(jī)類負(fù)載，磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速保持恒定。

永磁定子3包括徑向充磁的永磁環(huán)2、外環(huán)鐵心4和內(nèi)環(huán)鐵心8，徑向充磁的永磁環(huán)2同心鑲嵌于外環(huán)鐵心4和內(nèi)環(huán)鐵心8之間；

磁轉(zhuǎn)子10包括非導(dǎo)磁材料支架7、外環(huán)永磁極6、外環(huán)鐵極9、內(nèi)環(huán)永磁極11和內(nèi)環(huán)鐵極5；外環(huán)永磁極6與外環(huán)鐵極9沿圓周方向相間嵌于非導(dǎo)磁材料支架7的外環(huán)孔內(nèi)，內(nèi)環(huán)永磁極11和內(nèi)環(huán)鐵極5沿圓周方向相間嵌于非導(dǎo)磁材料支架7的內(nèi)環(huán)孔內(nèi)，且，外環(huán)永磁極6與內(nèi)環(huán)鐵極5位于同一扇形區(qū)域內(nèi)，外環(huán)永磁極6與內(nèi)環(huán)永磁極11的極性相反；

導(dǎo)體轉(zhuǎn)子15包括金屬導(dǎo)體層12和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心13，金屬導(dǎo)體層12固定在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心13上。

當(dāng)外環(huán)永磁極6的充磁方向?yàn)檠剌S向指向?qū)w轉(zhuǎn)子15時(shí)，永磁定子3的徑向充磁的永磁環(huán)2的充磁方向?yàn)閺较蛳騼?nèi)，當(dāng)外環(huán)永磁極6的充磁方向?yàn)檠剌S向背向?qū)w轉(zhuǎn)子15時(shí)，永磁定子3的徑向充磁的永磁環(huán)2的充磁方向?yàn)閺较蛳蛲狻?/p>

永磁定子3與磁轉(zhuǎn)子10之間的氣隙長度通過沿輸入軸1軸向平移永磁定子3進(jìn)行調(diào)節(jié)，磁轉(zhuǎn)子10和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子15之間的氣隙長度固定。

非導(dǎo)磁材料支架7為鋁架。

金屬導(dǎo)體層12為實(shí)心銅層。

優(yōu)選的，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子15為輻條式導(dǎo)體轉(zhuǎn)子，金屬導(dǎo)體層12采用輻條式導(dǎo)體盤16，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心13采用帶齒盤式鐵心17，輻條式導(dǎo)體盤16嵌套在帶齒盤式鐵心17上，以提高轉(zhuǎn)矩密度。

永磁環(huán)勵(lì)磁的主磁通路徑為外環(huán)鐵心4、外環(huán)鐵極9、銅層12、導(dǎo)體轉(zhuǎn)子15、與外環(huán)鐵極9相鄰的內(nèi)環(huán)鐵極5、內(nèi)環(huán)鐵心8和徑向充磁的永磁環(huán)2，從而構(gòu)成磁通回路。隨著永磁定子與磁轉(zhuǎn)子之間距離的增大，該磁路的總磁阻增大，永磁環(huán)勵(lì)磁作用減弱，外環(huán)鐵極9和內(nèi)環(huán)鐵極5表面氣隙磁密幅值下降。

永磁極勵(lì)磁的主磁通路徑為內(nèi)環(huán)永磁極11、導(dǎo)體轉(zhuǎn)子15、銅層12、與內(nèi)環(huán)永磁極11相鄰的外環(huán)永磁極6、外環(huán)鐵心4、徑向充磁的永磁環(huán)2、內(nèi)環(huán)鐵心8，然后與內(nèi)環(huán)永磁極11構(gòu)成磁回路。隨著永磁定子3與磁轉(zhuǎn)子10之間氣隙長度的增加，該磁路的總磁阻增加，從而造成永磁極表面氣隙磁密降低。

因此，通過調(diào)整永磁定子3與磁轉(zhuǎn)子10之間的氣隙長度可以實(shí)現(xiàn)磁轉(zhuǎn)子10與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子15之間氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化，從而可以在給定負(fù)載轉(zhuǎn)矩的情況下，實(shí)現(xiàn)磁轉(zhuǎn)子10與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子15之間滑差速度的靈活調(diào)節(jié)。即實(shí)現(xiàn)了該裝置的調(diào)速功能。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界。