[發明專利]多轉差級聯式永磁調速裝置

有效

• 申請號: 201611246187.9
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106787604B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發明（設計）人: 葛研軍;王鵬;楊均悅;周凱凱;袁直;張俊;姜浩
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明公開了一種多轉差級聯式永磁調速裝置，包括多個雙級調速模塊，多個雙級調速模塊串聯聯接，相鄰的兩個雙級調速模塊之間通過聯軸器聯接；雙級調速模塊包括左右兩個對稱級聯的單級調速模塊，單級調速模塊包括主動轉子總成、調速轉子總成和從動轉子總成組成。本發明可將永磁調速裝置調速時所需的大轉差分解為含有多層氣隙的小轉差，由于永磁調速裝置在小轉差狀態下的發熱量很小，因此即使永磁調速裝置的輸入端與輸出端所需的轉差很大，其整體的發熱量也較小。本發明的軸向氣隙磁通調節機構沒有花鍵副，調速時軸向氣隙磁通調節機構僅需克服氣隙磁場拉力的軸向分量，因此軸向氣隙磁通調節機構的體積小，結構簡單，工作性能好，可靠性較高。

技術領域

本發明涉及永磁調速裝置，特別是一種多轉差級聯式永磁調速裝置。

背景技術

現有的永磁調速裝置是利用永磁體與導體之間相互運動時所產生的洛侖茲力實現動力機和工作機之間的運動傳遞。永磁調速裝置一般均具有軟啟動、速度可調和過載保護功能，被廣泛應用于由負載和電機組成的傳動系統中。

現有的永磁調速裝置一般均為轉差調速，即通過改變永磁體與導體之間的磁通面積來調節轉速。當轉差加大時，感生電流也隨之加大，由此產生的功率損耗也隨之加大，永磁調速裝置的發熱量也加大，當永磁調速裝置所產生的熱量達到永磁體的退磁溫度時，永磁體將產生不可逆退磁，此時永磁調速裝置將失效或報廢，因此現有的永磁調速裝置所傳遞的功率范圍有限(空冷時一般500kW)。

另外，以美國Magna?Drive公司為代表的現有永磁調速裝置，一般僅有兩個轉子，分別為主動轉子(與動力源相聯)和從動轉子(與負載相聯)，通過改變兩轉子之間的軸向氣隙長度從而達到調速目的，此時其軸向氣隙磁通調節機構一般均為花鍵副結構，這是因為花鍵副在傳遞轉矩時還可以沿軸向運動，使永磁體與良導體之間產生軸向相對運動，以改變軸向氣隙磁通面積實現調速。這種調速方式需要克服兩種軸向力：一是氣隙磁場產生的磁拉力的軸向分量；二是沿花鍵副移動時花鍵軸與花鍵孔之間的摩擦力。由于帶載時花鍵軸與花鍵孔之間的正壓力很大，因此使其軸向移動時所需克服的摩擦力也很大，調速系統不僅需要較大的軸向拉力，而且花鍵軸也很容易在短期內磨損報廢。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種多轉差級聯式永磁調速裝置，可以解決以下問題：

1、現有永磁調速裝置的大轉差發熱問題；

2、現有氣隙磁通調節機構調速時軸向抽拉力過大問題。

本發明的設計思路如下：

1、本發明由多個單級調速模塊組成，每個單級調速模塊均包含三層同心式獨立轉子，分別為與動力源相聯的主動轉子，與軸向氣隙磁通調節機構相聯的調速轉子，與負載相聯的從動轉子；調速轉子及從動轉子的轉速均隨主動轉子轉速的變化而變化，即調速轉子與主動轉子之間有轉差，從動轉子與調速轉子之間也有轉差；主動轉子、調速轉子及從動轉子之間形成了兩層氣隙，分別為主動轉子與調速轉子之間、調速轉子與從動轉子之間；這兩層氣隙的徑向氣隙長度可以相同，也可以不同，由此形成的兩個轉差可以相同，也可以不同；調速轉子一般位于中間層，其結構形狀為筒型，筒的外圓及內孔表面均安裝永磁體；與調速轉子內、外表面相對應的主動轉子的內表面及從動轉子的外表面則分別安裝良導體(可為銅、鋁、鐵磁體等)；調速轉子也可為導體層，此時內、外兩層的主動轉子與從動轉子則分別為永磁體層；

將上述的單級調速模塊面對面級聯在一起，即可組成一個含有四層氣隙的雙級調速模塊，將多個含有四層氣隙的雙級調速模塊以串聯方式級聯起來組成一個含有更多氣隙的永磁調速裝置。

上述方法可將永磁調速裝置所需的大轉差分解為含有多個氣隙的小轉差，由于永磁調速裝置在小轉差狀態下的發熱量很小，因此即使永磁調速裝置的輸入端與輸出端所需的轉差很大，其整體的發熱量也很小，以保證永磁調速裝置中的永磁體不會因為溫升過高而產生不可逆退磁。