[發(fā)明專利]一種斜坡入口漸開線型流道永磁調(diào)速器散熱盤

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010874622.2
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112271903B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱玉芹;王雷;李松;張黎;周海江;王海波;王海洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)沈陽研究院有限公司
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10;H02K9/19
• 代理公司: 沈陽易通專利事務(wù)所 21116
• 代理人: 王建男

本發(fā)明涉及水冷永磁偶合器散熱技術(shù)領(lǐng)域，一種斜坡入口漸開線型流道永磁調(diào)速器散熱盤，散熱盤的第一側(cè)端面與銅盤的第一側(cè)端面相互貼合，散熱盤內(nèi)部具有若干個周向布置散熱流道，散熱流道中，漸開線型流道為開設(shè)在散熱盤第一端面且與銅盤位置對應(yīng)的條形凹槽，漸開線型流道從內(nèi)端到外端為與散熱盤旋轉(zhuǎn)方向同向開設(shè)的漸開線狀延伸，冷卻液進(jìn)入流道第一端開設(shè)在散熱盤的第二端面，冷卻液進(jìn)入流道的第二端與漸開線型流道內(nèi)端連通，冷卻液退出流道的第一端開設(shè)在散熱盤的第二端面，冷卻液退出流道的第二端與漸開線型流道外端連通。本散熱盤提高了換熱效率，且水流沿曲線流動，大幅降低了冷卻液旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的阻力矩。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水冷永磁偶合器散熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是斜坡入口漸開線型流道永磁調(diào)速器散熱盤。

背景技術(shù)

永磁偶合器依靠銅盤與永磁體滑差原理傳遞扭矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)與負(fù)載間的非接觸式傳動，具有傳動效率高、無諧波干擾、純機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，能夠解決液力耦合器漏油維護(hù)繁瑣、變頻器諧波干擾嚴(yán)重等傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)存在的問題，廣泛應(yīng)用于刮板機(jī)、皮帶機(jī)等煤機(jī)裝備及電廠、石化、鋼廠等非煤領(lǐng)域。但是，隨著工業(yè)生產(chǎn)需求及規(guī)模化進(jìn)程的不斷提高，離心壓縮機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、破碎機(jī)、水泵等我國重大工程核心裝備逐步趨于大功率及超大功率，水冷型大功率永磁偶合器需求愈發(fā)旺盛。而大功率水冷永磁偶合器常服役于高速重載工況下，轉(zhuǎn)差大、熱損耗多、溫升高，導(dǎo)致銅盤變軟、永磁體退磁，嚴(yán)重影響偶合器運(yùn)行可靠性，故高效可靠的水冷散熱系統(tǒng)才可保證偶合器運(yùn)行穩(wěn)定。

水冷型永磁偶合器散熱是通過冷卻液在旋轉(zhuǎn)離心力作用下沿設(shè)計(jì)好的貼銅盤的冷卻流道流動帶走銅盤熱量進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降溫的目的，其冷卻過程屬于冷卻液旋轉(zhuǎn)散熱。目前，水冷偶合器流道設(shè)計(jì)多是借鑒液力耦合器及電機(jī)水冷散熱設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，流道多為面式及直線型流道，存在以下問題：1)銅盤高溫區(qū)域覆蓋面積廣，最高溫度高，甚至導(dǎo)致銅盤融化；2)銅盤、永磁體等關(guān)鍵零部件溫度梯度大，高溫區(qū)針對性散熱設(shè)計(jì)不足，散熱效率低；3)冷卻流道型式不合理，旋轉(zhuǎn)阻力矩大，消耗運(yùn)行功率，傳動效率低；4)冷卻流道內(nèi)冷卻液分布不均勻，冷卻流道及銅盤空泡氣蝕嚴(yán)重，長時間運(yùn)行后振動加大。

當(dāng)前，水冷永磁偶合器冷卻流道設(shè)計(jì)多為模仿及自定義，真正基于樣條曲線精準(zhǔn)設(shè)計(jì)冷卻流道進(jìn)而降低阻力矩、提高散熱效率的永磁偶合器流道尚無先例?！洞蠊β仕溆来艤u流調(diào)速器的多場耦合研究_戴明宇》等文獻(xiàn)中對水冷型永磁渦流調(diào)速器進(jìn)行了熱場、磁場、流場等多場耦合技術(shù)研究，但其涉及的永磁偶合器為筒式結(jié)構(gòu)，冷卻液位于筒環(huán)內(nèi)，并未進(jìn)行專門的冷卻流道設(shè)計(jì)，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用過程中遇到高熱損時難以滿足散熱要求。《永磁調(diào)速裝置及其水冷系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)_張志鵬》等文獻(xiàn)針對水冷系統(tǒng)進(jìn)行了專門研究，包括直線流道與曲線流道的設(shè)計(jì)，但其流道位于銅盤上，對偶合器漏磁影響較大，不利于扭矩傳遞，且文獻(xiàn)中只提到曲線流道，并未進(jìn)行曲線流道的具體設(shè)計(jì)，亦未給出流道曲線與阻力矩關(guān)系等，致使冷卻流道設(shè)計(jì)依然不夠滿足高效散熱與減小阻力矩的雙重要求?！端涫綄?dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁渦流調(diào)速器和永磁渦流耦合器》專利中描述了一種具有多個射水口冷卻液管線的冷卻機(jī)構(gòu)，能夠保證永磁體中心部位冷卻到位，降溫效果良好；但是其冷卻液進(jìn)口在主動轉(zhuǎn)子一側(cè)，需要靠水壓及旋轉(zhuǎn)離心力迫使冷卻液在驅(qū)動側(cè)沿外殼流道流入負(fù)載側(cè)銅盤轉(zhuǎn)子內(nèi)進(jìn)行降溫，這樣無法保證負(fù)載側(cè)冷卻液量，降溫效果難以保證。因此，高效可靠且分布合理的散熱流道才是解決水冷偶合器散熱的關(guān)鍵點(diǎn)所在。

目前設(shè)計(jì)的大功率水冷偶合器流道存在以下問題：

(1)流道型式多為面式及直線型流道，流道換熱面積小，溫升高；阻力矩大，降低傳遞效率；高速旋轉(zhuǎn)時冷卻液分布不均勻，冷卻流道及銅盤空泡氣蝕嚴(yán)重，引發(fā)轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均、振動加大，影響偶合器運(yùn)行穩(wěn)定性。

(2)為保證降溫效果流道直接開在銅盤上，或者為保證冷卻液進(jìn)出方便流道開在鋼盤外側(cè)。銅盤側(cè)開流道將增加磁場漏磁率，降低傳遞扭矩，需要增加銅盤厚度彌補(bǔ)扭矩?fù)p失，增加成本并增加本體重量；鋼盤外側(cè)開流道雖然方便于布置進(jìn)出水等相關(guān)事項(xiàng)，但由于遠(yuǎn)離銅盤，降溫效果并不好。