[發明專利]一種固定磁隙的永磁調速器

在審

• 申請號: 201711060431.7
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107872142A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 刁俊起
• 申請（專利權）人: 山東潔盟節能環保技術有限公司
• 主分類號: H02K49/04
• 分類號: H02K49/04;H02K49/10;H02P15/00;H02P9/38
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技術領域

本發明涉及一種調速器，具體涉及一種固定磁隙的永磁調速器。

背景技術

永磁調速器是通過永磁體的磁力耦合調速，實現電動機和負載的軟(磁)連接，無任何影響電網的諧波產生，可靠性高，并可在高溫、低溫、潮濕、骯臟、易燃易爆、電壓不穩及雷電等各種惡劣環境下工作，大幅減輕機械振動，廣泛應用于電力、鋼鐵、冶金、石化，造紙、市政、艦船、灌溉及采礦等行業。而目前常用的永磁調速器均是通過調整氣隙來實現轉速調整的，磁路調節器的功率消耗大，且存在扭矩傳遞能力差、裝配難度高、浪費大量稀土資源等缺點。為解決上述問題，專利CN2015108084423提出一種固定磁隙的永磁調速器，從保持磁隙不變、改變磁力線的數量入手去設計的永磁調速器，通過控制永磁轉子對外展現的磁性大小，從而達到改變轉矩的目的。但輸入、輸出之間存在滑差，無法實現同步，且滑差產生的熱量被消耗掉，轉矩傳遞能力較低。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種可降低磁路調節器功率消耗、提高扭矩傳遞能力的固定磁隙的永磁調速器。

目前的永磁調速器都是通過改變導體轉子與永磁轉子之間的氣隙從而控制導體轉子切割磁力線的多少，來實現轉矩調整的，由于這種方式存在很多弊端，本發明基于電磁原理，將輸入、輸出之間產生的滑差能量重復利用，從而提高轉矩的傳遞能力。

為解決上述問題，本發明采取的技術方案為：一種固定磁隙的永磁調速器，包括與輸入軸連接的磁轉子、位于磁轉子末端且與磁轉子并列設置的電樞定子以及與輸出軸連接的位于磁轉子及電樞定子圓周內側的內轉子；所述的磁轉子包括沿其內圓周面周向分布的永磁體B；所述的電樞定子包括固定座及沿固定座內圓周面周向分布的繞組線圈A；所述的內轉子沿其外圓周面并列分布有繞組線圈B和永磁體A；所述的繞組線圈B和永磁體A分別與永磁體B和繞組線圈A對應設置；所述的繞組線圈B與繞組線圈A之間連接有用于電能轉換的控制系統，所述的內轉子上安裝有滑環。

磁轉子呈圓筒狀，其底端連接輸入軸，其側壁的內側面周向分布有永磁體B；磁轉子頂端開口，且并列布置有兩端開口的圓筒狀的電樞定子；內轉子由磁轉子開口端插入磁轉子內側。

調速器原理：磁轉子轉動時與內轉子產生相對運動，繞組線圈B切割磁場產生電流，同時電流又產生感應磁場與永磁場相互作用，最終帶動內轉子沿與磁轉子相同的方向轉動，從而帶動連接在內轉子上的輸出軸轉動并輸出動力。繞組線圈B經控制系統連接至繞組線圈A，繞組線圈B產生的電流經控制系統給電樞定子上的繞組線圈A通入電流，根據電磁感應原理，在內轉子上的永磁體A磁場中產生電磁力，電磁力的方向取決于繞組線圈A施加電流的方向；當電磁力的方向與輸入軸的方向相同時，表現為助推力即驅動力，此時輸入軸的輸入功率約等于輸出軸的輸出功率(忽略電樞電阻、控制系統及轉動系統的損耗)；反之為制動力，輸入軸的輸入功率大于輸出軸的輸出功率。

所述的控制系統包括接在線圈繞組B兩端的整流模塊、接在整流模塊輸出端正負極之間的的調節控制電路和三相橋式逆變電路；三相橋式逆變電路輸出端接線圈繞組A；所述的三相橋式逆變電路包括六個場效應管；所述的調節控制電路包括三個霍爾元件及一控制芯片；三個霍爾元件的電源端、接地端分別接至整流模塊輸出端正極、負極，三個霍爾元件的輸出端均接至控制芯片輸入端，控制芯片電源端接整流模塊輸出端正極，控制芯片的輸出端分別接在六個場效應管的柵極，控制芯片的控制端分別引出驅動控制線和制動控制線，控制芯片還接有調速電阻。該系統基于典型的無刷電動機的控制原理，整流模塊用于整流并防止電流反充。

利用上述控制系統的調速過程：調節調速電阻，當調速電阻在調速0位置時，繞組線圈B中驅動電流為0，反應到整流回路輸出電流約等于0，同理反應到繞組線圈A回路中電流輸出約等于0，此時輸入轉速為額定轉速，輸出轉速為0；當調速電阻在調速滿程位置時，繞組線圈B中驅動電流為最大，反應到整流回路輸出電流最大，同理反應到繞組線圈A回路中電流輸出最大，此時輸入功率約等于輸出功率，輸入轉速約等于輸出轉速；加速和運行時，正推(驅動)工作；減速和停機時制動工作。調節調速電阻的過程即為調速器的調速過程。