CN114696568A - 一种混合励磁涡流调速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合励磁涡流调速装置，包括有主动旋转体、被动旋转体，主动旋转体包括有旋转铁芯，旋转铁芯设于主动旋转轴上，旋转铁芯的外侧圆周位置环绕有若干组电磁铁组，各电磁铁组包括有若干个电磁铁，各电磁铁上分别设有励磁线圈绕组，旋转铁芯相对被动旋转体的端部位置设有永磁体盘，永磁体盘上设有若干磁极交替布置的永磁体，被动旋转体包括有设于支架上的被动旋转轴，被动旋转轴相对主动旋转体的端部位置连接有套住主动旋转体的铜管，铜管的外部包设有铁管，主动旋转体伸入被动旋转体的铜管内且与铜管内壁不相接；本发明减小了电励磁损耗，获得可控制的输出转矩和输出功率，实现输出转矩和输出功率的非接触式调节，运行效率更高。

Description

一种混合励磁涡流调速装置

技术领域

本发明涉及磁力耦合传动技术领域，具体地说尤其涉及一种混合励磁涡流调速装置。

背景技术

传统的机械式传动结构主要有齿轮结构、皮带轮机构、链结构和涡轮蜗杆等结构，这些传动机构与负载直接刚性连接，因此在传动过程中存在摩擦磨损、振动和噪声等情况。磁力耦合器的研究与应用具有及其广阔的空间和价值。例如，永磁涡流调速器就是一种基于电磁感应原理研制出的非接触式调速装置，主要作用是实现运动***中电机驱动轴和负载输出轴之间的运动和动力传递。其工作原理是输入轴带动永磁体盘转动时，输入轴与输出轴构成转速差，铜盘切割永磁体盘中的永磁体发出的磁感线后产生感应电动势并且在铜盘中产生涡电流，涡电流产生反感磁场，与永磁体产生的磁场相互作用，从而实现两者之间的扭矩传递，带动输出轴转动，并且通过改变铜盘与永磁体之间的气隙大小来控制输出轴的转速和转矩的大小。永磁传动技术的另一应用是电励磁涡流传动装置，电励磁涡流传动装置使用了磁滯材料，是该装置的一大特色。磁滞材料与永磁材料的区别是前者容易改变极性，所以容易调节转矩，提供了优良的操作性能，目前它得到了广泛的应用。但它的额定转矩小，因为在额定转矩时，离合器开始滑动，磁滞材料由***吸收能量，由于磁极的变化，动能变成热量，这部分热量应及时的散失和冷却。电励磁涡流传动装置转矩的调整控制由励磁线圈提供，需要直流电源及控制***，它在自动控制***中是最佳的选择。磁力装置与传感器、微处理器的集成可为某些工艺过程实现自动化。例如当卷绕机的卷径不断增加时，通过控制励磁电流变化，从而转矩亦随之相应地变化，以保证获得恒定的张力。

永磁传动无励磁消耗，但由于它通过机械方式或伺服机构调节气隙大小，因此使得使用操作不方便。而电励磁传动调节方便,但电励磁功率消耗较大。此外，传统永磁传动大部分采用爪式结构或盘式结构，虽然可实现调速，但是调速效率低，调速范围小，调速不够稳定等问题，

发明内容

本发明的目的在于提出一种混合励磁涡流调速装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明通过如下技术手段实现：

一种混合励磁涡流调速装置，包括有主动旋转体、被动旋转体，所述主动旋转体包括有旋转铁芯，所述旋转铁芯设于可调节相对被动旋转体间距的主动旋转轴上，所述旋转铁芯的外侧圆周位置环绕有若干组绕着旋转铁芯的电磁铁组，各所述电磁铁组包括有若干个电磁铁，各所述电磁铁上分别设有励磁线圈绕组，所述旋转铁芯相对被动旋转体的端部位置设有永磁体盘，所述永磁体盘上设有若干磁极交替布置的永磁体，所述被动旋转体包括有设于支架上的被动旋转轴，所述被动旋转轴相对主动旋转体的端部位置连接有套住主动旋转体的铜管，所述铜管的外部包设有铁管，所述主动旋转体伸入被动旋转体的铜管内且与铜管内壁不相接。

进一步地，所述旋转铁芯外侧圆周位置环绕有4组绕着旋转铁芯的等距排列的电磁铁组，每组所述电磁铁组包括有3个等距排列的电磁铁，各所述电磁铁上饶有励磁线圈绕组，每组电磁铁组的组内磁极、组外磁极均交替设置。

进一步地，所述旋转铁芯的截面形状为正方形四角设有倒角的八边形，所述旋转铁芯的中心开设有与主动旋转轴配合连接的连轴孔及键槽，所述旋转铁芯的四个面分别开设有与电磁铁配合的螺纹孔及与压线板配合的连接孔。

进一步地，所述旋转铁芯远离被动旋转体的一端连接有设于主动旋转轴上的换向端盖，所述换向端盖上连接有换向器，所述换向器通过导线与设于各电磁铁上励磁线圈绕组的电性连接，所述换向端盖相对旋转铁芯的内侧面与设于旋转铁芯上的压线板连接，使用压线板来改善线路问题，在用换向端盖改善旋转铁芯的走线问题，在将导线与换向器连接，使得每组电磁铁组内磁极、组外磁极均交替设计。

进一步地，所述永磁体盘开设有8个呈环形排列的永磁体槽，各所述永磁体槽内装设有与其分别配合的永磁体。

进一步地，所述压线板包括有开设有若干与电磁铁配合的通孔的直板，所述直板上开设有压线槽及若干连接孔。

进一步地，所述换向端盖相对旋转铁芯的内侧面设有若干组依次向外环绕排列的凸台，所述换向端盖的端部开设有与主动旋转轴配合的螺孔，所述换向端盖上开设有若干组与旋转铁芯配合的连接销孔。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明混合励磁涡流传动调速装置结合了永磁、电励磁涡流传动技术的优点，将永磁传动的高功率密度与电励磁涡流传动的磁场可调结合起来，充分发挥了两者的优势，克服了各自的缺点，减小了电励磁损耗，通过高强度永磁极、可调主动旋转体和被动旋转体的相互作用，实现电机和负载之间通过气隙进行扭矩的传递，电机和负载之间相互保持独立运行，没有机械连结；通过调节励磁线圈绕组的电流大小和通电绕组数目的增减以及旋转铁芯右端的气隙，实现气隙磁场的增磁和弱磁，从而获得更大范围的可控制的传递扭矩，以获得可控制的输出转矩和输出功率，从而实现输出转矩和输出功率的非接触式调节，其实用性更大，且运行效率更高；此外，本发明采用了滚筒式结构，其工作性能比传统的盘式结构更加稳定，它主要由主动旋转体与被动旋转体两部分组成，主动旋转体由连接在驱动侧的高强度永磁(钕铁硼)极和可调励磁磁铁转子以及旋转铁芯组成，被动旋转则体是由连接在负载侧的中空的铜管(铜制圆柱体)和铁管(铁制圆柱体)组成，在各电磁铁上设有励磁线圈绕组，由于主动旋转体需要高速旋转来使被动旋转体切割磁感线，为避免导线在高速旋转中发生交叉短路，使线路发生损坏，从而导致装置无法正常运行，使用压线板来改善线路问题，在用换向端盖改善旋转铁芯右端的走线问题，在将导线与换向器连接，使得每组组内磁极、组外磁极均交替设计，铜管的作用是切割电磁铁产生的磁感线在铜管内产生电涡流进而产生与电磁场相互作用的反感磁场，以此达到无接触传递动力的目的；铁管包裹着铜管，铁管可以起到增加磁力、稳定传动的目的。

附图说明：

图1为本发明产品结构示意图；

图2为本发明产品部分结构放大示意图；

图3为本发明产品部分结构示意图；

图4为本发明产品部分结构示意图；

图5为本发明产品部分结构示意图；

图6为本发明产品部分结构示意图；

图7为本发明产品部分结构示意图；

图8为本发明产品部分结构示意图；

图9为本发明主动旋转体的磁极示意图。

具体实施方式：

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步说明：

具体实施例

为本发明的其中一种具体实施方式：参见附图。

在本实施例中，一种混合励磁涡流调速装置，包括有主动旋转体1、被动旋转体2，所述主动旋转体包括有旋转铁芯3，所述旋转铁芯3设于可调节相对被动旋转体2间距的主动旋转轴4上，所述旋转铁芯3的外侧圆周位置环绕有若干组绕着旋转铁芯3的电磁铁组5，各所述电磁铁组5包括有若干个电磁铁6，各所述电磁铁6上分别设有励磁线圈绕组7，所述旋转铁芯3相对被动旋转体2的端部位置设有永磁体盘8，所述永磁体盘8上设有若干磁极交替布置的永磁体9，所述被动旋转体2包括有设于支架10上的被动旋转轴11，所述被动旋转轴11相对主动旋转体1的端部位置连接有套住主动旋转体1的铜管12，所述铜管12的外部包设有铁管13，所述主动旋转体1伸入被动旋转体2的铜管12内且与铜管12内壁不相接。

进一步地，所述旋转铁芯3外侧圆周位置环绕有4组绕着旋转铁芯3的等距排列的电磁铁组5，每组所述电磁铁组5包括有3个等距排列的电磁铁6，各所述电磁铁6上饶有励磁线圈绕组7，每组电磁铁组5的组内磁极、组外磁极均交替设置。

进一步地，所述旋转铁芯3的截面形状为正方形四角设有倒角的八边形，所述旋转铁芯3的中心开设有与主动旋转轴4配合连接的连轴孔及键槽，所述旋转铁芯3的四个面分别开设有与电磁铁6配合的螺纹孔及与压线板配合的连接孔。

进一步地，所述旋转铁芯3远离被动旋转体2的一端连接有设于主动旋转轴上的换向端盖14，所述换向端盖14上连接有换向器15，所述换向器15通过导线与设于各电磁铁6上励磁线圈绕组7的电性连接，所述换向端盖14相对旋转铁芯3的内侧面与设于旋转铁芯3上的压线板16连接，使用压线板16来改善线路问题，在用换向端盖14改善旋转铁芯3的走线问题，在将导线与换向器15连接，使得每组电磁铁组5组内磁极、组外磁极均交替设计。

进一步地，所述永磁体盘8开设有8个呈环形排列的永磁体槽81，各所述永磁体槽81内装设有与其分别配合的永磁体9。

进一步地，所述压线板16包括有开设有若干与电磁铁配合的通孔161的直板，所述直板上开设有压线槽162及若干连接孔163。

进一步地，所述换向端盖14相对旋转铁芯3的内侧面设有若干组依次向外环绕排列的凸台141，所述换向端盖14的端部开设有与主动旋转轴4配合的螺孔142，所述换向端盖14上开设有若干组与旋转铁芯3配合的连接销孔143。

本发明所公开具体实施例落入本发明权利要求保护范围之内，为本发明的特征部分的具体下位实施范围，具体实施例保护内容仅仅是为本发明权利要求保护范围的说明，本发明保护范围不止于具体实施例保护内容，具体实施例保护内容不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

另关于本发明未在说明书及附图中公开相关部件，其并不妨碍本领域技术人员对本发明的理解，本发明中并未公开本发明的其他常规部件，不妨碍本领域技术人员对本发明的理解。

落入本发明保护范围内的产品结构连接关系，都落入本发明保护内容；在不偏离本发明保护实质的前提下，而对产品部件的结构作出常规技术改进，如本发明具体实施例中这种作出对产品部分结构的改进，也都将落入本发明保护实质中。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有学术和科学术语具有本发明所属技术领域普通技术人员所理解的相同含义。

在相抵触的情况下，以本说明书中的定义为准。

Claims (7)

1.一种混合励磁涡流调速装置，其特征在于：包括有主动旋转体、被动旋转体，所述主动旋转体包括有旋转铁芯，所述旋转铁芯设于可调节相对被动旋转体间距的主动旋转轴上，所述旋转铁芯的外侧圆周位置环绕有若干组绕着旋转铁芯的电磁铁组，各所述电磁铁组包括有若干个电磁铁，各所述电磁铁上分别设有励磁线圈绕组，所述旋转铁芯相对被动旋转体的端部位置设有永磁体盘，所述永磁体盘上设有若干磁极交替布置的永磁体，所述被动旋转体包括有设于支架上的被动旋转轴，所述被动旋转轴相对主动旋转体的端部位置连接有套住主动旋转体的铜管，所述铜管的外部包设有铁管，所述主动旋转体伸入被动旋转体的铜管内且与铜管内壁不相接。

2.根据权利要求1所述的一种混合励磁涡流调速装置，其特征在于：所述旋转铁芯外侧圆周位置环绕有4组绕着旋转铁芯的等距排列的电磁铁组，每组所述电磁铁组包括有3个等距排列的电磁铁，各所述电磁铁上饶有励磁线圈绕组，每组电磁铁组的组内磁极、组外磁极均交替设置。

3.根据权利要求2所述的一种混合励磁涡流调速装置，其特征在于：所述旋转铁芯的截面形状为正方形四角设有倒角的八边形，所述旋转铁芯的中心开设有与主动旋转轴配合连接的连轴孔及键槽，所述旋转铁芯的四个面分别开设有与电磁铁配合的螺纹孔及与压线板配合的连接孔。

4.根据权利要求1所述的一种混合励磁涡流调速装置，其特征在于：所述旋转铁芯远离被动旋转体的一端连接有设于主动旋转轴上的换向端盖，所述换向端盖上连接有换向器，所述换向器通过导线与设于各电磁铁上励磁线圈绕组的电性连接，所述换向端盖相对旋转铁芯的内侧面与设于旋转铁芯上的压线板连接。

5.根据权利要求1所述的一种混合励磁涡流调速装置，其特征在于：所述永磁体盘开设有8个呈环形排列的永磁体槽，各所述永磁体槽内装设有与其分别配合的永磁体。

6.根据权利要求1所述的一种混合励磁涡流调速装置，其特征在于：所述压线板包括有开设有若干与电磁铁配合的通孔的直板，所述直板上开设有压线槽及若干连接孔。

7.根据权利要求4所述的一种混合励磁涡流调速装置，其特征在于：所述换向端盖相对旋转铁芯的内侧面设有若干组依次向外环绕排列的凸台，所述换向端盖的端部开设有与主动旋转轴配合的螺孔，所述换向端盖上开设有若干组与旋转铁芯配合的连接销孔。

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