[發明專利]一種盤式永磁耦合機構及應用其的裝置

有效

• 申請號: 201710597852.7
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107248804B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 徐俊峰;陳超
• 申請（專利權）人: 江蘇磁谷科技股份有限公司
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10
• 代理公司: 北京樂知新創知識產權代理事務所(普通合伙) 11734
• 代理人: 江宇

本發明涉及一種盤式永磁耦合機構及應用其的裝置，包括應用其的盤式永磁耦合調速器、恒功率運行的磁耦合調速裝置及無刷雙饋耦合傳動裝置。前述機構包括永磁轉子和導體轉子，導體轉子包括設置有槽的導體盤和引接線，導體盤中的感應電流按照設定的方向流動，并通過引接線將電流引出到導體盤外的其他裝置上，對電流加以控制或利用。本發明的盤式永磁耦合調速器通過控制單元對導體轉子的電流或電壓進行控制，從而調節輸出轉矩的大小以適應轉速要求，實現調速功能。本發明的恒功率調速運行的磁耦合調速裝置，實現了恒功率調速運行。本發明的無刷雙饋耦合傳動裝置，采用盤式結構和軸向結構結合的方式，減小了徑向尺寸和軸向尺寸，節省了設備的安裝空間。

技術領域

本發明涉及永磁耦合調速技術領域，具體地，涉及一種盤式永磁耦合機構及應用其的裝置。

背景技術

永磁耦合調速理論的出現開始于20世紀80年代，該理論出現初期的研究大部分集中于密封、磁力傳動連接方向。直到1999年，美國的MagnaDrive公司利用永磁磁力耦合器成功地實現了對風機、水泵類旋轉負載的調速，從此使這一技術得以推廣。

永磁耦合調速技術作為一個無接觸的新興調速技術，主要具有以下優點：①具有離合功能和軟啟動功能；②無機械動作，不產生摩擦和磨損；③有效隔離振動，保護設備，避免沖擊負載對設備的危害；④傳遞扭矩可調，具有節能效果；⑤無諧波污染；⑥屬非接觸式傳動，可承受較大的對中誤差，對中要求低；⑦具有過載保護功能。

依據不同的調速原理，永磁耦合調速裝置主要可分為渦流式永磁耦合調速裝置和繞組式永磁耦合調速裝置。

如圖1所示，為一種渦流式永磁耦合調速裝置，其驅動軸和負載軸上分別設置有永磁轉子1'和導體轉子2'，當兩者存在速度差時，導體轉子中的導體盤受到永磁體的影響產生感應渦流，進而產生感應磁場，通過感應磁場與永磁體磁場相互耦合傳遞轉矩。

但是，導體轉子上所產生的感應渦流，因沒有設定的流向及導體內部微觀金屬結構的雜亂性，因而是紊亂的、不一致的和無邊際的；同樣，由于感應渦流所產生的磁場也沒有設定的磁通路徑，在磁耦合過程中就會有一部分相鄰且方向相反的或雜亂的感應渦流所產生的感應磁場相互抵消了，而且由于沒有設定的磁通路徑還導致感應磁通量的密度分散，致使大量感應電能和磁能耗散在導體上，使得導體轉子發熱甚至導致一系列較為嚴重的后果。比如：溫度升高，導體電阻率增大，感應渦流減小，磁扭矩也跟著減小，磁扭矩傳輸或驅動效率不高；同時，溫度升高，永磁體的退磁效應也會加速，導致永磁耦合及調速器的工作壽命也減少，這些在很大程度上限制了永磁耦合技術的發展和相關產品的推廣應用。另外，為了調節扭矩，還需要一套執行結構來調節導體與永磁體的距離。

綜上，渦流式永磁耦合調速裝置從本質上存在以下缺點：

1)不能提供大轉矩起動。渦流式永磁耦合器的兩個轉子分別是永磁體和導體。起動時兩個轉子轉差很大，如果永磁體和導體相距較近，電流非常大，電樞反應將對磁場去磁，從而得不到大的轉矩。如果兩者相距較遠，則磁場會相應減弱，也得不到大的轉矩。因此，渦流式永磁耦合器只適合于風機、泵類負載。

2)不能大范圍調速。渦流式永磁耦合器在調速過程中的轉差功率全部轉換為銅盤轉子中的發熱。而在大范圍調速時，轉差很大，這意味著轉差功率很大，這將導致銅盤發熱較為嚴重。因此，渦流式永磁耦合器不適合于大范圍的調速運行，只適合于轉動慣量不大、調速范圍不大、短時運行的場合。

3)需要機械式的操作機構。渦流式永磁耦合器在起動過程中，需要一套機械式的操作機構來調節永磁體轉子與導體轉子的間距，達到調節轉矩的目的。這種機械式操作機構不僅使得整體系統較為臃腫，也降低了工作可靠性，增加了維護工作量。