三筒式永磁调速器.pdf

本发明公开了一种三筒式永磁调速器，包括同轴线安装的第一旋转组件、第二旋转组件，还包括间隙调整装置，所述第一旋转组件包括输入轴，以及设置在输入轴上的双圆筒体，所述双圆筒体包括轮辐，以及设置在轮辐四周外缘处的外圆筒体，相隔外圆筒体设有内圆筒体，在所述外圆筒体内表面上、所述内圆筒体的外表面上都设有导电体；所述第二旋转组件是一用非导磁材料制成的单圆筒体，所述单圆筒体的筒壁上装有永磁体，所述永磁体周向按N极、S极相间排列，永磁体磁极数为偶数，轴向同极性排列；本发明采用双筒形结构，将永磁包围其中，磁体双面发生作用，对铜导体产生涡流，感应磁场增强，提高了磁场强度与传动转矩。

权利要求书1.  三筒式永磁调速器，包括同轴线安装的第一旋转组件、第二旋转组件， 还包括与第一旋转组件或第二旋转组件连接的间隙调整装置，其特征在于： 所述第一旋转组件包括输入轴，以及设置在输入轴上的双圆筒体，所述双 圆筒体包括轮辐，以及设置在轮辐四周外缘处的外圆筒体，相隔外圆筒体设有 内圆筒体，在所述外圆筒体内表面上、所述内圆筒体的外表面上都设有导电体； 所述第二旋转组件是一用非导磁材料制成的单圆筒体，所述单圆筒体的筒 壁上为筛网状，其上装有永磁体，所述永磁体周向按N极、S极相间排列，永磁 体磁极数为偶数，轴向同极性排列； 在安装时，所述第二旋转组件与所述第一旋转组件套接，即单圆筒体套接 到内圆筒体与外圆筒体之间，两者之间形成均匀的空气隙。 2.  根据权利要求1所述三筒式永磁调速器，其特征在于：所述第一旋转组 件、所述第二旋转组件中的任意一个可以作为主动，另一个作为从动。 3.  根据权利要求1所述三筒式永磁调速器，其特征在于：所述轮辐与所述 外圆筒体、所述内圆筒体为分体式或一体式结构。 4.  根据权利要求1所述三筒式永磁调速器，其特征在于：所述导电体轴向 可以是一段也可以是多段，其中多段间隔排列时，其间距等于磁体轴向尺寸。 5.  根据权利要求1所述三筒式永磁调速器，其特征在于：所述永磁体在轴 向可以是一段也可以是多段，其中多段间隔排列，其间距等于导体轴向尺寸。 6.  根据权利要求1所述三筒式永磁调速器，其特征在于：所述永磁体与单 圆筒体之间为机械连接或镶嵌固定。 7.  根据权利要求1所述三筒式永磁调速器，其特征在于：所述间隙调整装 置使第一旋转组件或第二旋转组件产生轴向位移，改变永磁体与导电体之间的 耦合面积，实现负载轴输出转速转矩变化。 8.  根据权利要求1所述三筒式永磁调速器，其特征在于：在所述第一旋转 组件的输入轴外部、在所述第二旋转组件的输出轴外部各自通过滚动轴承设有 套杯，所述第二旋转组件的输出轴另一端通过滑动轴承支承在所述第一旋转组 件的双圆筒体内。 9.  根据权利要求1所述三筒式永磁调速器，其特征在于：还包括水冷装置， 所述水冷装置包括水箱，在所述水箱内设置冷却器，外壁上设有水进管和水出 管，在所述水出管上设有阀门，在所述水进管与所述水箱之间设有过滤器和磁 过滤器。

说明书三筒式永磁调速器
技术领域
本发明涉及机电工程中的机械动力传动系统，涉及一种永磁耦合涡流调速 器，尤其涉及一种新型双间隙调整式三筒式永磁调速器。
背景技术
自1999年美国Magnadrive发明了可调节磁耦合器(CN1248354A)，在由负 载设备和电机组成的传动系统中，实现了软启动、速度可调，过载保护功能。 目前，在线应用的永磁调速器不外乎两种类型：盘式结构(轴向式)、桶式结构 (径向式)。轴向式永磁调速器调节主动件和从动件之间的轴向距离，即调节空 气隙；径向式永磁调速器也是调节轴向位移，使耦合面积改变。
目前在线应用的盘式、筒式永磁调速器已充分显示出各自的优越性。然而， 对于大型调速器都有不同的问题。要获得大功率、高转矩，盘式调速器直径选 得过大，高转速圆周速度高振动大，摆动也大。筒式调速器轴向尺寸做得很长， 速度调节困难。
本发明就此改良现有产品中的不足之处，在此提出一种新型永磁调速器— —三筒式永磁调速器，导体转子采用双筒形结构，将永磁包围其中，磁体双面 发生作用，对铜导体产生涡流，感应磁场增强，提高了磁场强度与传动转矩。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种三筒式永磁调速器，采用双筒形结构，将永 磁包围其中，磁体双面发生作用，对铜导体产生涡流，感应磁场增强，提高了 磁场强度与传动转矩。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
三筒式永磁调速器，包括同轴线安装的第一旋转组件、第二旋转组件，还 包括与第一旋转组件或第二旋转组件连接的间隙调整装置，其特征在于：
所述第一旋转组件包括输入轴，以及设置在输入轴上的双圆筒体，所述双 圆筒体包括轮辐，以及设置在轮辐四周外缘处的外圆筒体，相隔外圆筒体设有 内圆筒体，在所述外圆筒体内表面上、所述内圆筒体的外表面上都设有导电体；
所述第二旋转组件是一用非导磁材料制成的单圆筒体，所述单圆筒体的筒 壁上为筛网状，其上装有永磁体，所述永磁体周向按N极、S极相间排列，永磁 体磁极数为偶数，轴向同极性排列；
在安装时，所述第二旋转组件与所述第一旋转组件套接，即单圆筒体套接 到内圆筒体与外圆筒体之间，两者之间形成均匀的空气隙。
对本发明做进一步优选，所述第一旋转组件、所述第二旋转组件中的任意 一个可以作为主动，另一个作为从动。
对本发明做进一步优选，所述轮辐与所述外圆筒体、所述内圆筒体为分体 式或一体式结构。
对本发明做进一步优选，所述导电体轴向可以是一段也可以是多段，其中 多段间隔排列时，其间距等于磁体轴向尺寸。
对本发明做进一步优选，所述永磁体在轴向可以是一段也可以是多段，其 中多段间隔排列，其间距等于导体轴向尺寸。
对本发明做进一步优选，所述永磁体与单圆筒体之间为机械连接或镶嵌固 定。
对本发明做进一步优选，所述间隙调整装置使第一旋转组件或第二旋转组 件产生轴向位移，改变永磁体与导电体之间的耦合面积，实现负载轴输出转速 转矩变化。
对本发明做进一步优选，在所述第一旋转组件的输入轴外部、在所述第二 旋转组件的输出轴外部各自通过滚动轴承设有套杯，所述第二旋转组件的输出 轴另一端通过滑动轴承支承在所述第一旋转组件的双圆筒体内。
对本发明做进一步优选，还包括水冷装置，所述水冷装置包括水箱，在所 述水箱内设置冷却器，外壁上设有水进管和水出管，在所述水出管上设有阀门， 在所述水进管与所述水箱之间设有过滤器和磁过滤器。
与现有技术相比较，本发明的有益效果：
本发明中第一旋转组件采用双筒形结构，将永磁包围其中，永磁对内外铁 质筒壁有双重吸力作用；另外，外筒内侧和内筒外侧筒壁上装有一层导体板， 驱动任意一个旋转组件，导体板相对多极磁环切割磁力线，磁体双面发生作用， 导体板表面上就会产生感应电流(涡流)，该感应电流产生感应磁场。永磁场与 感应磁场联合作用，使从动转子产生一个与主动转子转向相同的转矩，从而带 动从动转子同向旋转，实现转矩的非接触传递。本发明改变双筒与中间圆筒的 轴向位置，则改变感应磁场的大小，实现输出转速变化。
由磁场有限元分析可以看出，作用在铜导体上的磁力线明显密集，且作用 在内外圆筒的磁力线都是垂直穿过导体层。空气气隙处的磁场强度和磁感应强 度值与盘式、双筒式相比明显增大；又因该结构中存在两层导体，由导体转子 旋转所产生的磁感应强度较双筒式会有成倍的增大，从而使带动永磁转子旋转 的磁力矩增加，使输出转矩增大。本发明可以认为：三筒式永磁调速器的结构 设计合理利用了空间，结构紧凑，尤其适于大功率机械的调速传动。
本发明具体方案有2种：
第一种方案：本发明中的第一旋转组件连接原动机，进行原位旋转，而第二 旋转组件连接设备，可轴向移动改变负载设备转速，这样调速装置位于负载侧。
第二种方案：本发明中第二旋转组件作为主动与原动机进行连接，实现原 位旋转，而第一旋转组件进行轴向移动，改变负载设备转速，这样调速装置位 于原动机侧。
由上可知，本发明采用双筒形结构，将永磁包围其中，磁体双面发生作用， 对铜导体产生涡流，感应磁场增强，提高了磁场强度与传动转矩。
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行 详细阐述。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明中水冷装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参考附图1、附图2和附图3，本实施例公开了一种三筒式永磁调速器，包 括同轴线安装的第一旋转组件、第二旋转组件，还包括与第一旋转组件或第二 旋转组件连接的间隙调整装置，其特征在于：所述第一旋转组件包括输入轴1， 以及设置在输入轴1上的双圆筒体2，所述双圆筒体2包括轮辐，以及设置在轮 辐四周外缘处的外圆筒体3，相隔外圆筒体3设有内圆筒体4，在所述外圆筒体 3内表面上、所述内圆筒体4的外表面上都设有导电体5，所述第二旋转组件是 一用非导磁材料制成的单圆筒体6，所述单圆筒体6的筒壁上为筛网状，其上装 有永磁体7，所述永磁体7周向按N极、S极相间排列，永磁体7磁极数为偶数， 轴向同极性排列；在安装时，所述第二旋转组件与所述第一旋转组件套接，即 单圆筒体6套接到内圆筒体4与外圆筒体3之间，两者之间形成均匀的空气隙。
本发明中所述第一旋转组件、所述第二旋转组件中的任意一个可以作为主 动，另一个作为从动。
为了符合更好的生产需求，本发明中所述轮辐与所述外圆筒体3、所述内圆 筒体4为分体式或一体式结构。
本发明中所述导电体5轴向可以是一段也可以是多段，其中多段间隔排列 时，其间距等于磁体轴向尺寸，本发明中所述永磁体7在轴向可以是一段也可 以是多段，其中多段间隔排列，其间距等于导体轴向尺寸，所述永磁体7与单 圆筒体6之间为机械连接或镶嵌固定。
本发明中所述间隙调整装置使第一旋转组件或第二旋转组件产生轴向位 移，改变永磁体7与导电体5之间的耦合面积，实现负载轴输出转速转矩变化。
本发明中在所述第一旋转组件的输入轴1外部、在所述第二旋转组件的输 出轴8外部各自通过滚动轴承9设有套杯10，所述第二旋转组件的输出轴8另 一端通过滑动轴承11支承在所述第一旋转组件的双圆筒体2内，这样的结构设 置，可以很好的实现同轴安装，提高安装效率，同时也大大方便地装拆与调整 轴向位移。
本发明中还包括水冷装置，所述水冷装置包括水箱12，在所述水箱12内设 置冷却器13，外壁上设有水进管14和水出管15，在所述水出管15上设有阀门 16，在所述水进管14与所述水箱12之间设有过滤器17和磁过滤器18，本发明 中的水冷装置在是实际使用时，可以同时对旋转组件进行冷却，对外部的旋转 组件可以采用喷嘴直接喷洒，而内部的旋转组件由轮辐圆孔进入，这样需要在 轮辐上开孔用于进水管14。当然本发明的水冷装置并不限于此，也可以用风扇 进行吹风降温。
本发明中永磁体7在调节器作用下，沿轴向往返移动时，永磁体7与导电 体5之间的啮合面积发生变化。啮合面积大，传递的扭矩大，负载转速高；啮 合面积小，传递的扭矩小，负载转速低；啮合面积为零，传递扭矩为零，永磁 转子与导体转子完全脱开，永磁转子转速为零，负载转速也为零。
本发明在启动时，可通过调速装置把主、从动转子间的轴向位移拉到最大， 导电体5与永磁体7脱开，实现零负载启动；电机启动后，再慢慢增加导电体5 转子与永磁体7之间的耦合面积，使负载逐渐加速，使整个启动过程平稳，冲 击小，实现电机的软起动。在电机运行稳定后，再通过调速装置把主、从动转 子的位置调到预定的位置。
当设备过载或者堵转时，转矩信号反馈给控制器，三筒型永磁调速器可自 动的将电机对设备的力矩传递完全断开，此时电机空载运行，设备停转，可以 完全消除因过载而导致的系统损害。
在实际运作过程中根据流量、压力、转矩信号反馈给控制器，调速系统随 时改变主动转子与从动转子间的距离，实现变速控制输出转速、功率及转矩的 大小。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计 关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。