[發(fā)明專利]一種平移定子環(huán)型內(nèi)置式永磁渦流調(diào)速裝置

有效

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• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108110992B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林鶴云;李毅搏;陶前程;陽輝;王海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02K49/04
• 分類號: H02K49/04;H02K49/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種平移定子環(huán)型內(nèi)置式永磁渦流調(diào)速裝置，該裝置包括同軸線設(shè)置的輸入軸(1)和輸出軸(2)，輸入軸(1)上同軸線設(shè)置內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子(3)，在內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子(3)的外圓周同軸線設(shè)置可軸向平移的定子環(huán)(4)；輸出軸(2)上同軸線設(shè)置導(dǎo)體轉(zhuǎn)子(5)；所述的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子由導(dǎo)電性能良好的銅層固定在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心上構(gòu)成，且銅層正對永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)。所述的定子環(huán)，由導(dǎo)磁性能良好的鐵磁性材料組成，并環(huán)繞在永磁轉(zhuǎn)子外側(cè)，與永磁轉(zhuǎn)子之間存在一個(gè)氣隙。本發(fā)明通過控制非旋轉(zhuǎn)的定子環(huán)與永磁轉(zhuǎn)子之間軸向相對位置的變化，可以實(shí)現(xiàn)永磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間氣隙磁場的靈活調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)寬調(diào)速范圍運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電動機(jī)制造的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種平移定子環(huán)型內(nèi)置式永磁渦流調(diào)速裝置。

背景技術(shù)

隨著高性能永磁材料推廣應(yīng)用而迅速發(fā)展起來的永磁調(diào)速技術(shù)，是一種應(yīng)用于原動機(jī)和負(fù)載之間的新型電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)速節(jié)能技術(shù)。調(diào)速型永磁耦合器有著良好的節(jié)能效果，降低了運(yùn)行成本，還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動與軟停止的功能。它可以運(yùn)行在易燃易爆、潮濕、粉塵含量高等惡劣環(huán)境中，并且本身是機(jī)械結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)電網(wǎng)質(zhì)量不穩(wěn)定、電流變化沖擊負(fù)載等情況。永磁傳動技術(shù)的應(yīng)用己有幾十年的歷史，它的應(yīng)用是通過磁場耦合，實(shí)現(xiàn)原動機(jī)和負(fù)載間轉(zhuǎn)矩的無接觸傳遞。主要應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、石油化工、煤炭水泥、冶金鋼鐵、艦船等很多領(lǐng)域的大功率風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)速節(jié)能。

按照永磁渦流調(diào)速裝置的主磁通方向可以分為軸向磁通結(jié)構(gòu)(盤式)和徑向磁通結(jié)構(gòu)(筒式)兩大類。軸向磁通結(jié)構(gòu)的永磁調(diào)速裝置通常采用調(diào)整磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間的軸向氣隙長度來控制氣隙磁場大小，進(jìn)而控制負(fù)載側(cè)的運(yùn)行速度。而徑向磁通結(jié)構(gòu)的永磁渦流調(diào)速裝置，通常采用改變導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁磁轉(zhuǎn)子之間的耦合面積來控制負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)速。

目前已經(jīng)有相當(dāng)多的產(chǎn)品應(yīng)用到工業(yè)實(shí)踐中，有一部分可以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)速。以上兩種結(jié)構(gòu)的永磁渦流調(diào)速裝置，都需通過電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，沿軸向平移永磁轉(zhuǎn)子或者導(dǎo)體轉(zhuǎn)子。由于調(diào)整兩個(gè)轉(zhuǎn)子相對軸向位置的難度較大，尤其對于軸向結(jié)構(gòu)，磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間存在相當(dāng)大的軸向磁拉力。從而，造成了電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械強(qiáng)度要求高，占據(jù)空間體積相對較大。因此，有必要對傳統(tǒng)永磁渦流調(diào)速裝置的調(diào)磁方式進(jìn)行一定的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種平移定子環(huán)型內(nèi)置式永磁渦流調(diào)速裝置，傳統(tǒng)的永磁渦流調(diào)速裝置通過改變永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子軸向相對位置，實(shí)現(xiàn)裝置的調(diào)速功能。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械強(qiáng)度要求高，在線速度調(diào)節(jié)難度大，穩(wěn)定性和可靠性較差。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種平移定子環(huán)型內(nèi)置式永磁渦流調(diào)速裝置包括同軸線設(shè)置的輸入軸和輸出軸，輸入軸上同軸線設(shè)置內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子，在內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子的外圓周同軸線設(shè)置可軸向平移的定子環(huán)；輸出軸上同軸線設(shè)置導(dǎo)體轉(zhuǎn)子；

內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子包括多個(gè)切向充磁的永磁體、多個(gè)永磁轉(zhuǎn)子鐵心以及固定永磁轉(zhuǎn)子鐵心和永磁體的輔助結(jié)構(gòu)，永磁體和永磁轉(zhuǎn)子鐵心順序交替設(shè)置在定子環(huán)內(nèi)側(cè)的輔助結(jié)構(gòu)上；

導(dǎo)體轉(zhuǎn)子包括銅層和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心，且銅層固定在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心的外周；導(dǎo)體轉(zhuǎn)子鐵心固定在輸出軸的外周，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子位于內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁轉(zhuǎn)子鐵心和永磁體內(nèi)側(cè)。

其中，

所述內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間氣隙長度以及軸向位置固定。

所述可軸向平移的定子環(huán)與永磁轉(zhuǎn)子之間氣隙長度固定不變，且氣隙長度應(yīng)盡可能小。

所述定子環(huán)沿軸向平移覆蓋永磁轉(zhuǎn)子的過程中，內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子的永磁磁通被定子環(huán)短路，隨著定子環(huán)覆蓋永磁轉(zhuǎn)子面積的增加，定子環(huán)短路永磁磁通的能力增強(qiáng)，內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間氣隙磁場減弱，反之，氣隙磁場增強(qiáng)。

所述定子環(huán)由硅鋼片沿軸向疊壓而成，以降低定子環(huán)鐵心損耗。