CN207743845U - 一种可调速的永磁耦合器 - Google Patents

Abstract

一种可调速的永磁耦合器，包括相互耦合的外转子和内转子；外转子包括电枢绕组，电枢绕组连接有可对电枢绕组的电流/电压进行调节的调节机构，通过对电流/电压进行调节实现输出轴转矩大小的改变；内转子设置有永磁磁钢及用于固定永磁磁纲的紧固装置；内转子与位于其外侧的法兰轴套可拆卸同轴联接，法兰轴套与驱动轴同轴装配。本实用新型通过对所述电枢绕组的电流或电压进行调节，从而调节该耦合器的输出转矩的大小，结构简单，能量损耗小。同时，内转子与对应的法兰轴套通过定位套筒进行同轴定位，保证了内转子与驱动轴的同轴度；并采用铰制孔用螺栓连接，大大减小了螺栓安装位置变化造成的动不平衡量。

Description

一种可调速的永磁耦合器

技术领域

本实用新型涉及机械传动领域，具体地，涉及一种可调速的永磁耦合器。

背景技术

现有技术的永磁调速装置的基本工作原理如下：导体转子盘与内转子盘有相对运动，导体转子盘在内转子盘产生的交变磁场中旋转切割磁力线，产生感应涡流，该感应涡流反过来产生反向感应磁场，该感应磁场与永磁盘磁场相互作用，从而在导体转子盘和内转子盘之间产生电磁转矩。通过调节两个转子盘之间的气隙大小或对于筒式的结构是通过调节两转子间的耦合面积来降低电磁转矩的大小。

还有一种改型是将导体转子盘中的涡流“归并”到电枢绕组线圈内，其电枢外转子盘与内转子盘之间的气隙间距的大小，决定了它们之间能传输电磁转矩的大小。即现有技术是通过调节两转子间的气隙大小来调节输出转矩的大小，从而达到传动轴之间耦合或调节传输扭矩和驱动负载的目的。

在永磁调速技术中，内转子和导体转子之间都必须要有转速差的存在，否则两转子盘之间就不会有电磁转矩的产生。要想改变输出转速实现调速功能，就只能改变转差率。永磁调速装置的调速原理是通过改变输出转矩的大小来改变转差率，现有技术中改变输出转矩的大小通常有两种做法：一是改变内转子和导体转子间的磁通面积，二是改变两者之间的气隙大小；而这两种方法都需要机械执行机构，而机械执行机构的设置不仅使得传动装置的结构更为复杂，也增加了体积，提高了后续维护工作量。

另外，现有技术中这类转差调速装置存在极大的转差功率损耗，存在传动效率低、能量损耗大的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可调速的结构紧凑、安全性及可靠性高的永磁耦合器。

本实用新型提供方案1、一种可调速的永磁耦合器，包括：相互耦合的外转子和内转子，所述外转子和所述内转子均为筒式结构，所述外转子包括电枢绕组，所述电枢绕组连接有可对电枢绕组的电流/电压进行调节的调节机构；所述内转子设置有永磁磁钢及用于固定永磁磁纲的紧固装置；所述内转子与位于其外侧的法兰轴套可拆卸同轴联接，所述法兰轴套与驱动轴同轴装配。

方案2、如方案1所述的一种可调速的永磁耦合器，所述电枢绕组设置在所述外转子的筒式结构的内壁面上，所述永磁磁钢设置在内转子的筒式结构的外壁面上。

方案3、如方案1所述的一种可调速的永磁耦合器，紧固装置设置在永磁磁钢的圆柱外表面上。

方案4、如方案1所述的一种可调速的永磁耦合器，所述电枢绕组和所述永磁磁钢之间设置有电磁耦合气隙。

方案5、如方案1所述的一种可调速的永磁耦合器，所述调节机构包括通过回收或消耗转差功率调节所述电枢绕组中电流的电流调整装置。

方案6、如方案5所述的一种可调速的永磁耦合器，所述电流调整装置包括调节所述电枢绕组中电流的可控电动势。

方案7、如方案5所述的一种可调速的永磁耦合器，所述电流调整装置包括单片机和控制执行电路。

方案8、如方案1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，所述调节机构通过电滑环和碳刷连接所述电枢绕组。

方案9、根据方案8所述的一种可调速的永磁耦合器，所述电枢绕组包括铁芯和以分数槽集中绕组方式缠绕在所述铁芯上的电枢绕组；每极每相槽数q为1/4～1/2。

方案10、根据方案9所述的一种可调速的永磁耦合器，所述电枢绕组设为双层绕组或单层绕组。

方案11、根据方案1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，所述紧固装置为设置于永磁磁钢的圆柱外表面的碳纤维捆扎带。

方案12、根据方案12所述的一种可调速的永磁耦合器，所述碳纤维捆扎带分别位于在各单块永磁磁钢的圆柱外表面上；或者，所述碳纤维捆扎带一次性整***于在永磁磁钢的圆柱外表面上。

方案13、根据方案1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，所述紧固装置为卡住永磁磁钢的圆柱外表面的齿扣。

方案14、根据方案1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，所述紧固装置为笼型结构，该笼型结构包括导条和位于导条两端的环形端环，所述永磁磁钢紧固在导条的间隙和环形端环之间。

方案15、根据方案1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，所述紧固装置为栅格型套筒，所述永磁磁钢紧固在栅格下。

通过上述技术方案，本实用新型具有如下的技术效果：

1、本实用新型改变现有技术中采用机械结构调整转矩传递大小的思路，通过在外转子上连接有可对所述外转子电枢绕组的电流/电压进行调节的调节机构，实现传递转矩大小的改变，结构简单、体积小且维护简单。

2、本实用新型通过多种可选地紧固方式对永磁磁钢进行固定，保证了永磁磁钢的位置稳定，保证了工作过程中与电枢转组的正常耦合，提高了永磁耦合器的安全系数。

3、本实用新型的调节机构包括变流装置，该变流装置通过将转差功率消耗或回收调节外转子电枢绕组的电流。消耗可以通过绕组内部消耗，也可以通过外部消耗；回收可以回收到电网，也可以回收到其他用电或储能设备。

4、本实用新型的内转子与相应地法兰轴套通过定位套筒进行同轴定位，保证了内转子与驱动轴的同轴度，由于采用铰制孔用螺栓连接，有效地减小了螺栓安装位置变化造成的动不平衡量，并且法兰轴套及定位套筒均设置有轴向凸缘，有效地减少高速旋转时螺栓剪切空气的阻力及噪声。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种可调速的永磁耦合器的结构示意图。

附图标记说明

1 外转子

11 电枢绕组 12 引线

13 电滑环 14 碳刷

2 内转子

21 永磁磁钢 22 紧固装置

3 调节机构

4 输出轴

5 法兰轴套

6 驱动轴

7 定位套筒

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1所示为本实用新型的可调速的永磁耦合器。该可调速的永磁耦合器包括相互耦合的外转子1和内转子2，所述外转子1和所述内转子2均为筒式结构，所述内转子2与位于其外侧的法兰轴套5可拆卸同轴联接，所述法兰轴套5与驱动轴6同轴装配，所述外转子1与输出轴4同轴装配。所述外转子1设置有电枢绕组11，所述电枢绕组11连接有可对电枢绕组的电流/电压进行调节的调节机构3，通过对所述电枢绕组11的电流/电压进行调节从而实现输出轴4转矩大小的改变，所述内转子2设置有永磁磁钢21及用于固定永磁磁纲的紧固装置22，外转子1的电枢绕组11与内转子2的内转子永磁磁钢21之间形成电磁耦合间隙。

所述内转子2与所述法兰轴套5通过定位套筒7进行同轴定位，并通过铰制孔用螺栓联接。定位套筒7的内侧面同时与法兰轴套5的凸缘及内转子2的法兰凸缘进行配合定位，法兰轴套及定位套筒均设置有轴向凸缘以减少高速旋转时螺栓剪切空气的阻力及噪声。

所述内转子永磁磁钢21设置在内转子2的筒式结构的外壁面，永磁磁钢21的圆柱外表面采用高强度非铁磁性材料进行紧固，例如，内转子磁钢采用玻璃纤维或碳纤维捆扎带等高强度非铁磁性材料进行紧固。

所述电枢绕组11设置在外转子1的内壁面，所述电枢绕组11连接有可对电枢绕组的电流/电压进行调节的调节机构3，通过对所述电枢绕组11的电流/电压进行调节从而实现输出轴4转矩大小的改变。具体地，电枢绕组11的引线12与电滑环13连接，所述电滑环13与外转子1和输出轴4一起旋转，所述电滑环13与碳刷14滑动连接，所述碳刷14的引线与调节机构3电连接。

本实施例中的调节机构3可以对所述电枢绕组的电流或电压进行控制，改变现有技术中采用机械结构调整转矩传递大小的思路，巧妙地通过设置电枢绕组并利用调节机构3，对其中的电流/电压进行调节，从而实现传递转矩大小的改变，不需要设置相应的机械执行机构，因此该传动装置结构简单、体积小且维护简单。

具体地，本实施例优选所述调节机构包括变流装置和逆变变压器，并引入有可控电动势，调节所述可控电动势的幅值即可调节所述外转子的电流。所述变流装置可以通过将转差功率回收或消耗调节所述外转子的电流，其中，消耗可以通过绕组内部消耗，也可以通过外部消耗；回收可以回收到电网，也可以回收到其他用电或储能设备。由于不存在现有技术中的永磁调速器技术中原理上存在的转差功率损耗发热的问题，因此无需设置散热器或复杂的风冷、水冷***。

本实施例的所述变流装置也可以引入可控电动势，调节所述电枢绕组的电流。即本实施例的电枢绕组与调节机构连接，在调节机构中引入一个可控电动势并改变其幅值，这样就可以调节电枢绕组电流的大小，也就控制了输出转矩的大小从而达到调速的目的；而可控电动势的引入必然在绕组回路中形成功率传送，这种功率传送是双向的，可以是转差功率传输到外电路中去，也可以是从外电路中吸收功率。这种调速方式从功率传送的角度来看，可以认为是用控制转差功率的大小和流向来实现对输出转速的调节。通过此种结构，永磁耦合器通过电滑环、碳刷与调节机构和变流装置相连接，转差功率通过变流装置，经过逆变变压器回馈电网，得到了全部的回收利用。因此，本实施例实现了真正意义上的调速节能，进而解决了现有技术所存在的缺陷。

在本实用新型中，只需要所述外转子的电枢绕组回路闭合，且安装所述内转子的驱动轴和安装所述外转子的输出轴同向旋转、转速不同，就可以产生电磁转矩，使用简便、可靠。

在本实施例中，当所述内转子和所述外转子之间有相对运动时，即所述驱动轴和所述输出轴之间转速不同，则所述电枢绕组就会在所述内转子产生的磁场中切割磁力线产生感应电动势，当所述电枢绕组回路处于联通状态时，电枢绕组内就会产生感应电流，有电流的电枢绕组在永磁磁钢产生的磁场中就会受到电磁力的作用从而实现转矩的传递，当电枢绕组回路处于断开状态时，电枢绕组内虽然有感应电势但没有感应电流，因而不会产生电磁转矩。

作为另外可选的实施方式，所述电流调整装置包括单片机和控制执行电路。

作为另外可选的实施方式，所述紧固装置为设置于永磁磁钢的圆柱外表面的碳纤维捆扎带，所述碳纤维捆扎带分别位于在各单块永磁磁钢的圆柱外表面上；或者，所述碳纤维捆扎带一次性整***于在永磁磁钢的圆柱外表面上。

作为另外可选的实施方式，所述紧固装置为卡住永磁磁钢的圆柱外表面的齿扣。

作为另外可选的实施方式，所述紧固装置为笼型结构，该笼型结构包括导条和位于导条两端的环形端环，所述永磁磁钢紧固在导条的间隙和环形端环之间。

作为另外可选的实施方式，所述紧固装置为栅格型套筒，所述永磁磁钢紧固在栅格下。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (15)

1.一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，包括：相互耦合的外转子和内转子，所述外转子和所述内转子均为筒式结构，所述外转子包括电枢绕组，所述电枢绕组连接有可对电枢绕组的电流/电压进行调节的调节机构；所述内转子设置有永磁磁钢及用于固定永磁磁纲的紧固装置；所述内转子与位于其外侧的法兰轴套可拆卸同轴联接，所述法兰轴套与驱动轴同轴装配。

2.如权利要求1所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述电枢绕组设置在所述外转子的筒式结构的内壁面上，所述永磁磁钢设置在内转子的筒式结构的外壁面上。

3.如权利要求1所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，紧固装置设置在永磁磁钢的圆柱外表面上。

4.如权利要求1所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述电枢绕组和所述永磁磁钢之间设置有电磁耦合气隙。

5.如权利要求1所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述调节机构包括通过回收或消耗转差功率调节所述电枢绕组中电流的电流调整装置。

6.如权利要求5所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述电流调整装置包括调节所述电枢绕组中电流的可控电动势。

7.如权利要求5所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述电流调整装置包括单片机和控制执行电路。

8.如权利要求1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述调节机构通过电滑环和碳刷连接所述电枢绕组。

9.根据权利要求8所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述电枢绕组包括铁芯和以分数槽集中绕组方式缠绕在所述铁芯上的电枢绕组；每极每相槽数q为1/4～1/2。

10.根据权利要求9所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述电枢绕组设为双层绕组或单层绕组。

11.根据权利要求1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述紧固装置为设置于永磁磁钢的圆柱外表面的碳纤维捆扎带。

12.根据权利要求11所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述碳纤维捆扎带分别位于在各单块永磁磁钢的圆柱外表面上；或者，所述碳纤维捆扎带一次性整***于在永磁磁钢的圆柱外表面上。

13.根据权利要求1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述紧固装置为卡住永磁磁钢的圆柱外表面的齿扣。

14.根据权利要求1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述紧固装置为笼型结构，该笼型结构包括导条和位于导条两端的环形端环，所述永磁磁钢紧固在导条的间隙和环形端环之间。

15.根据权利要求1-7之任一项所述的一种可调速的永磁耦合器，其特征在于，所述紧固装置为栅格型套筒，所述永磁磁钢紧固在栅格下。