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1、(10)申请公布号 CN 103956881 A (43)申请公布日 2014.07.30 CN 103956881 A (21)申请号 201310683122.0 (22)申请日 2013.12.13 H02K 51/00(2006.01) (71)申请人 中国石油化工集团公司 地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街 22 号 申请人 中国石化集团胜利石油管理局胜利 发电厂 (72)发明人 刘豫龙 倪成波 王洪滨 刘文华 宫卫平 赵玉山 杜江 孙莉婷 (74)专利代理机构 北京市中实友知识产权代理 有限责任公司 11013 代理人 刘如水 (54) 发明名称 一种大功率永磁调速器 (。
2、57) 摘要 本发明涉及一种大功率永磁调速器， 该调速 器由调节器组件、 筒形永磁转子、 筒形导体转子、 输入轴组件、 扭矩盘、 轴承、 销轴、 壳体、 减压淋浴 水箱、 收集水箱、 输出轴组件、 外套筒、 内套筒、 永 磁体、 移动套筒、 滑块、 螺旋滑槽所组成。 扭矩传递 系统包括筒形导体转子、 筒形永磁转子和扭矩盘 ； 支撑系统包括输入轴组件、 输出轴组件和调节器 组件 ； 冷却系统包括减压淋浴水箱和收集水箱。 筒形导体转子包括边筒和导体转盘， 边筒上安装 有两排铜环， 导体转盘通过螺栓固定在输入轴上， 输入轴通过轴承与输出轴连接， 在输出轴上采用 键安装扭矩盘。本发明的永磁体安装在筒形。
3、永磁 转子的外圆环部位， 可获得比一般永磁调速器更 高的输出功率、 转矩， 提高功率密度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103956881 A CN 103956881 A 1/1 页 2 1. 一种大功率永磁调速器， 该调速器由调节器组件 （1） 、 筒形永磁转子 （2） 、 筒形导体 转子 (3)、 输入轴组件 (4)、 扭矩盘 (5)、 轴承 (6)、 销轴 （7） 、 壳体 （8） 、 减压淋浴水箱 (9)、 收 集水。
4、箱 (10)、 输出轴组件 (11)、 外套筒 （12） 、 内套筒 （13） 、 永磁体 （14） 、 移动套筒 （15） 、 滑 块 （16） 、 螺旋滑槽 （17） 所组成， 其特征在于扭矩传递系统包括筒形导体转子 (3)、 筒形永磁 转子(2)和扭矩盘(5)， 支撑系统包括输入轴组件(4)、 输出轴组件(11)和调节器组件(1)， 冷却系统包括减压淋浴水箱 (9) 和收集水箱 (10)， 筒形导体转子 （3） 包括边筒和导体转盘， 边筒上安装有两排铜环， 导体转盘通过螺栓固定在输入轴 (4) 上， 输入轴 (4) 通过轴承 (6) 与输出轴 （11） 连接， 在输出轴 （11） 上采用。
5、键安装扭矩盘。 2. 根据权利要求 1 所述的一种大功率永磁调速器， 其特征在于筒形永磁转子 （2） 包括 边筒和永磁托盘， 永磁体 （14） 安装在边筒上， 呈磁极交叉方式排列， 永磁转子通过三个销轴 （7） 与扭矩盘 （5） 相连。 3. 根据权利要求 1 所述的一种大功率永磁调速器， 其特征在于筒形导体转子 （3） 安装 在输入轴上， 筒形永磁转子 （2） 安装在输出轴上， 在输入轴端， 安装一个调节器组件 （1） ， 包 括外套筒 （12） 、 内套筒 （13） 以及移动套筒 （15） 。 4. 根据权利要求 1 所述的一种大功率永磁调速器， 其特征在于内套筒 （13） 与外套筒 （1。
6、2） 之间采用滑槽滑块结构配合， 内套筒 （13） 上开有螺旋滑槽 （17） ， 外套筒 （12） 上装有滑 块 （16） ， 外套筒 （12） 与滑块 （16） 通过螺栓固定， 滑块 （16） 可以在螺旋滑槽 （17） 上移动， 滑 块与执行机构相连。 5. 根据权利要求 1 所述的一种大功率永磁调速器， 其特征在于外套筒 （12） 与移动套筒 （15） 通过轴承 （6） 相连， 移动套筒 （15） 与永磁托盘通过螺栓连接。 6. 根据权利要求 1 所述的一种大功率永磁调速器， 其特征在于减压淋浴水箱 （9） 位于 永磁调速器壳体 （8） 的上方位， 在减压淋浴水箱的底部设置水流线路或者水孔。
7、， 水流成淋浴 状洒在导体转子上。 权 利 要 求 书 CN 103956881 A 2 1/3 页 3 一种大功率永磁调速器 技术领域 0001 本发明涉及一种自动调节设备， 具体的说是一种采用电磁感应、 机械传动、 调速范 围大， 散热效果好的大功率永磁调速器。 背景技术 0002 目前， 一般的调速设备主要是变频器、 液力耦合器等。 前些年开始出现第一代永磁 调速器， 即美国马格纳福斯公司申请的发明专利 98802726.7， 公开了一种可调节磁耦合器。 它具有 ： 安装在第一旋转轴上的两个导体转子， 安装在第二旋转轴上的相应一组永磁铁的 两个永磁转子 ； 两个永磁转子安装成位于两个导体。
8、转子中间， 每个永磁转子与所对的导体 转子之间各保持有气隙， 该气隙可在推拉机构的作用下同时增大或减小。与气隙变化对应 的是输出转矩的改变， 使负载设备得到不同的转矩而产生不同的转速。 0003 这种采用圆盘式通过调节气隙来控制扭矩调速的设备， 主要来源于国外， 存在成 本高， 安装麻烦的问题。而且运行中发热量大， 需要采取庞大且复杂的降温冷却系统， 来克 服这种技术弊端。由此综合考量后， 不如采用变频器进行调速， 但是， 变频器的缺陷是寿命 短， 污染电网， 耗电量大。 0004 国内生产的第二代永磁调速器， 采用两个筒形转子的结构形式， 结构相对简单， 但 是扭矩相对较小， 传递的功率也较。
9、小， 目前仅能做到传递功率 800kW， 必须提高传递功率及 解决散热等问题。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种大功率永磁调速器， 克服现有技术存在的缺陷， 提供一 种结构简单、 散热效果更好、 调速范围更大的永磁调速器。 0006 本发明的目的是这样实现的 ： 一种大功率永磁调速器， 该调速器由调节器组件、 筒 形永磁转子、 筒形导体转子、 输入轴组件、 扭矩盘、 轴承、 销轴、 壳体、 减压淋浴水箱、 收集水 箱、 输出轴组件、 外套筒、 内套筒、 永磁体、 移动套筒、 滑块、 螺旋滑槽所组成。扭矩传递系统 包括筒形导体转子、 筒形永磁转子和扭矩盘 ； 支撑系统包括输入轴组件、 。
10、输出轴组件和调节 器组件 ； 冷却系统包括减压淋浴水箱和收集水箱。筒形导体转子包括边筒和导体转盘， 边 筒上安装有两排铜环， 导体转盘通过螺栓固定在输入轴上， 输入轴通过轴承与输出轴连接， 在输出轴上采用键安装扭矩盘。 筒形永磁转子包括边筒和永磁托盘， 永磁体安装在边筒上， 呈磁极交叉方式排列， 永磁转子通过三个销轴与扭矩盘相连。筒形导体转子安装在输入轴 上， 筒形永磁转子安装在输出轴上， 在输入轴端， 安装一个调节器组件， 包括外套筒、 内套筒 以及移动套筒。 内套筒与外套筒之间采用滑槽滑块结构配合， 内套筒上开有螺旋滑槽， 外套 筒上装有滑块， 外套筒与滑块通过螺栓固定， 滑块可以在螺旋滑。
11、槽上移动， 滑块与执行机构 相连。外套筒与移动套筒通过轴承相连， 移动套筒与永磁托盘通过螺栓连接。减压淋浴水 箱位于永磁调速器壳体的上方位， 在减压淋浴水箱的底部设置水流线路或者水孔， 水流成 淋浴状洒在导体转子上。达到最大的冷却效果， 需要的冷却水量最少。 说 明 书 CN 103956881 A 3 2/3 页 4 0007 本发明的工作原理是 ； 筒形永磁转子在筒形导体转子内， 其间由空气隙分开， 并随 各自安装的旋转轴独立转动 ； 调节器调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对 位置， 以改变筒形导体转子与筒形永磁转子之间的作用面积， 实现改变筒形导体转子与筒 形永磁转子之间传递。
12、转矩的大小。筒形导体转子安装在输入轴上， 筒形永磁转子安装在输 出轴上， 当筒形导体转子转动时， 筒形导体转子与筒形永磁转子产生相对运动， 永磁场在筒 形导体转子上产生涡流， 同时涡流又产生感应磁场与永磁场相互作用， 从而带动筒形永磁 转子沿与筒形导体转子相同的方向转动， 结果是将输入轴的转矩传递到输出轴上 ； 输出转 矩的大小与作用面积相关， 作用面积越大， 扭矩越大， 反之亦然。筒形永磁转子在调节器作 用下， 沿轴向往返移动时， 筒形永磁转子与筒形导体转子之间的作用面积发生变化。 作用面 积大， 传递的扭矩大， 转速高 ； 作用面积小传递的扭矩小， 转速小 ； 作用面积为零， 传递扭矩 为。
13、零， 筒形永磁转子与筒形导体转子完全脱开， 筒形永磁转子转速为零， 即负载转速为零。 0008 本发明的有益效果是 ： 本发明的永磁体安装在筒形永磁转子的外圆环部位， 可获 得比一般永磁调速器更高的输出功率、 转矩， 提高功率密度。 永磁体安装在筒形永磁转子的 外圆环部位， 不产生轴向附加载荷， 对于轴向窜量大的传动系统， 可以很好地应用。调速范 围可为0-98%， 可以使电机和负载完全脱开。 由于筒形永磁转子在所安装的轴上的移动方向 与永磁体磁力方向垂直， 调节筒形永磁转子移动的调节器只需要较小的驱动力。 附图说明 0009 图 1 是本发明的结构示意图。 0010 图 2 是本发明调节器组。
14、件的结构示意图。 0011 图中 1 为调节器组件、 2 为筒形永磁转子、 3 为筒形导体转子、 4 为输入轴组件、 5 为 扭矩盘、 6 为轴承、 7 为销轴、 8 为壳体、 9 为减压淋浴水箱、 10 为收集水箱、 11 为输出轴组件、 12 为外套筒、 13 为内套筒、 14 为永磁体、 15 为移动套筒、 16 为滑块、 17 为螺旋滑槽。 具体实施方式 0012 以下结合附图对本发明做进一步详述 ： 本发明由调节器组件 （1） 、 筒形永磁转子 （2） 、 筒形导体转子 (3)、 输入轴组件 (4)、 扭矩盘 (5)、 轴承 (6)、 销轴 （7） 、 壳体 （8） 、 减压淋 浴水。
15、箱 (9)、 收集水箱 (10)、 输出轴组件 (11)、 外套筒 （12） 、 内套筒 （13） 、 永磁体 （14） 、 移动 套筒 （15） 、 滑块 （16） 、 螺旋滑槽 （17） 所组成。扭矩传递系统包括筒形导体转子 (3)、 筒形永 磁转子 (2) 和扭矩盘 (5)， 支撑系统包括输入轴组件 (4)、 输出轴组件 (11) 和调节器组件 (1)， 冷却系统包括减压淋浴水箱 (9) 和收集水箱 (10)， 筒形导体转子 （3） 包括边筒和导体 转盘， 边筒上安装有两排铜环， 导体转盘通过螺栓固定在输入轴 (4) 上， 输入轴 (4) 通过轴 承 (6) 与输出轴 （11） 连接， 。
16、在输出轴 （11） 上采用键安装扭矩盘。筒形永磁转子 （2） 包括 边筒和永磁托盘， 永磁体 （14） 安装在边筒上， 呈磁极交叉方式排列， 永磁转子通过三个销轴 （7） 与扭矩盘 （5） 相连， 传递扭矩。 0013 筒形导体转子 （3） 安装在输入轴上， 筒形永磁转子 （2） 安装在输出轴上， 在输入轴 端， 安装一个调节器组件 （1） ， 包括外套筒 （12） 、 内套筒 （13） 以及移动套筒 （15） 。内套筒 （13） 与外套筒 （12） 之间采用滑槽滑块结构配合， 内套筒 （13） 上开有螺旋滑槽 （17） ， 外套筒 （12） 上装有滑块 （16） ， 外套筒 （12） 与滑块。
17、 （16） 通过螺栓固定， 滑块 （16） 可以在螺旋滑槽 说 明 书 CN 103956881 A 4 3/3 页 5 （17） 上移动， 滑块与执行机构相连。外套筒 （12） 与移动套筒 （15） 通过轴承 （6） 相连， 移动 套筒 （15） 与永磁托盘通过螺栓连接。调节器通过控制执行机构来进行调节永磁转子的轴 向运动， 达到调节啮合面积的作用。 0014 由于导体转子切割磁感线会产生热量， 导致机体过热， 因此本方案还设置了冷却 系统， 减压淋浴水箱 （9） 位于永磁调速器壳体 （8） 的上方位， 在减压淋浴水箱的底部设置水 流线路或者水孔， 水流成淋浴状洒在导体转子上， 达到最大的冷。
18、却效果， 需要的冷却水量最 少。 0015 本发明解决了筒形导体转子与筒形永磁转子之间有空气间隙无机械联结， 筒形永 磁转子通过三个销轴将扭矩传递到扭矩盘， 同时筒形永磁转子可沿着轴向与扭矩盘形成相 对移动， 结果是筒形导体转子与筒形永磁转子之间的作用面积发生变化， 在最大位置时， 100% 啮合， 传递的扭矩最大， 转速最高， 在最小位置时， 0 啮合， 传递的扭矩最小， 接近为零， 转速为 0。 0016 现场测试中， 有3台循环泵完全相同， 功率为1000kw。 其中1#循环泵为工频运行， 通过调节出口调整们控制流量 ； 2# 循环泵为变频器调节， 通过控制变频器的输出频率控制 流量 ； 3# 循环泵为永磁调速器调节， 通过控制永磁调速器的输出转速控制流量。在维持母 管压力温度不变情况下， 分别测量 1#、 2#、 3# 泵在不同流量下， 电功率损耗， 得出三种调节 方式在不同功率下的能耗比较。试验证明， 在泵的额定工况情况下， 工频泵能耗最低 ； 在泵 75% 工况下永磁泵能耗大约是工频泵的 50%， 变频泵能耗大约是工频泵的 60%。 说 明 书 CN 103956881 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103956881 A 6 。