一種快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器，該快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器包括：減速馬達(dá)（1）、電刷（2）、傘齒輪機(jī)構(gòu)（3）、負(fù)載軸（4）、滑環(huán)（5）、右軸承（6）、內(nèi)轉(zhuǎn)子（7）、永磁轉(zhuǎn)子右端蓋（8）、右端環(huán)（9）、調(diào)磁環(huán)（10）、永磁轉(zhuǎn)子（11）、轉(zhuǎn)子左端蓋（12）、左軸承（13）、電機(jī)驅(qū)動軸（14）、左端蓋（15）、左端環(huán)（16）、驅(qū)動端鐵心（17）；所述減速馬達(dá)（1）固定于內(nèi)轉(zhuǎn)子（7）的軸伸端，減速馬達(dá)（1）的輸出軸與傘齒輪機(jī)構(gòu)（3）連接，電刷（2）與滑環(huán)（5）滑動接觸并保持電氣相連。本發(fā)明通過調(diào)磁環(huán)調(diào)整永磁體內(nèi)側(cè)磁阻的大小，從而改變永磁轉(zhuǎn)子外側(cè)的磁場強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)耦合力矩和速度調(diào)節(jié)的目的。
【專利說明】一種快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及的是一種永磁渦流調(diào)速裝置，尤其涉及到一種快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)節(jié)器，屬于永磁渦流傳動的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】:
[0002]—般機(jī)械傳動主要通過鏈條傳動、摩擦傳動、液壓傳動、齒輪傳動以及皮帶式傳動等方式，將負(fù)載經(jīng)過機(jī)械設(shè)備直接聯(lián)接到動力軸上，機(jī)械傳動存在著機(jī)械磨損、高頻振蕩等問題。另外，雖然電機(jī)啟動時，啟動電流的峰值與所帶負(fù)載大小無關(guān)，但接大負(fù)載直接啟動會延長電動機(jī)啟動時間，增加電機(jī)發(fā)熱和溫升，影響電動機(jī)使用壽命。為了避免此問題，用戶在對電機(jī)選型時盡可能的增大電機(jī)容量，這既增加了一次成本投入，又造成了電機(jī)大馬拉小車現(xiàn)象，降低了效率和增加電力損耗，浪費(fèi)大量能源。
[0003]永磁渦流傳動裝置可以隔離電機(jī)和從動軸，減少高頻振動和噪聲，降低負(fù)載擾動對電機(jī)工作點(diǎn)的不良影響，大大提高整個系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并且具有工作壽命長，不存在諧波污染的優(yōu)點(diǎn)。并且永磁傳動器可以起到軟啟動的作用，增強(qiáng)電動機(jī)帶負(fù)載啟動能力。
[0004]永磁傳動的一般結(jié)構(gòu)是:在內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)或外轉(zhuǎn)子外側(cè)以表貼或內(nèi)嵌的方式布置磁極相間的永磁體，稱為永磁轉(zhuǎn)子；相應(yīng)地，與永磁體相對的是導(dǎo)體轉(zhuǎn)子。永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子同軸安置，均可以自由獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。
[0005]永磁傳動的工作原理是:當(dāng)電機(jī)驅(qū)動軸帶動導(dǎo)體轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，由于永磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子間存在著相對運(yùn)動，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁力線切割導(dǎo)體轉(zhuǎn)子上導(dǎo)條，在導(dǎo)條上產(chǎn)生動生電勢，在動生電勢激勵下產(chǎn)生渦流，同時電流產(chǎn)生的感生磁場與永磁體磁場相互作用，牽引永磁轉(zhuǎn)子運(yùn)動。由能量的雙向流動，永磁體轉(zhuǎn)子也可以作為驅(qū)動軸，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子作為從動軸，調(diào)速方式相同。
[0006]專利ZL200710134483.4提出通過調(diào)整永磁體與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子間的氣隙長度來調(diào)節(jié)氣隙磁場強(qiáng)度，對耦合力矩的大小控制，達(dá)到負(fù)載調(diào)速目的，并提出了相應(yīng)裝置一氣隙調(diào)節(jié)器。但實(shí)際應(yīng)用中，由于氣隙長度本來就不大，范圍僅在幾毫米到幾厘米之內(nèi)，永磁體和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間的吸引力非常大，不僅該機(jī)構(gòu)難于實(shí)現(xiàn)，，而且氣隙調(diào)整的精度和平滑度得不到保證。另外還可以采用調(diào)整永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子間的嚙合長度來調(diào)節(jié)耦合力矩大小，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載調(diào)速，但隨著永磁轉(zhuǎn)子嚙合面積減小，部分永磁體將直接暴露在外，它會吸引周圍的金屬碎片、空氣中的磁性塵埃、機(jī)床工具等，這些雜物被吸引到永磁轉(zhuǎn)子表面甚至進(jìn)入工作氣隙內(nèi)，將嚴(yán)重影響調(diào)速器的正常工作。
[0007]本發(fā)明采用既不改變工作氣隙長度也不改變永磁轉(zhuǎn)子嚙合面積的辦法，通過對永磁渦流調(diào)速器的巧妙設(shè)計(jì)，對氣隙磁場強(qiáng)度靈活調(diào)整，達(dá)到軸傳遞力矩和速度無級調(diào)整目的。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0008]技術(shù)問題:本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種傳遞功率大，輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍大，單位體積出力多，并且能夠?qū)崟r調(diào)整工況(包括轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速和輸出功率)的永磁渦流傳動裝置。
[0009]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器，該快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器包括:減速馬達(dá)、電刷、傘齒輪機(jī)構(gòu)、負(fù)載軸、滑環(huán)、右軸承、內(nèi)轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子右端蓋、右端環(huán)、調(diào)磁環(huán)、永磁轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子左端蓋、左軸承、電機(jī)驅(qū)動軸、左端蓋、左端環(huán)、驅(qū)動端鐵心、導(dǎo)條；
[0010]所述減速馬達(dá)固定于內(nèi)轉(zhuǎn)子的軸伸端，減速馬達(dá)的輸出軸與傘齒輪機(jī)構(gòu)連接，電刷與滑環(huán)滑動接觸并保持電氣相連，通過電刷和滑環(huán)提供了減速馬達(dá)所需的工作電源，傘齒輪機(jī)構(gòu)的一端與負(fù)載軸固定連接，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)與左軸承、右軸承連接，通過左軸承、右軸承使得內(nèi)轉(zhuǎn)子與負(fù)載軸之間相對運(yùn)動，內(nèi)轉(zhuǎn)子外側(cè)與調(diào)磁環(huán)剛性連接，圍繞調(diào)磁環(huán)的外側(cè)為環(huán)狀永磁轉(zhuǎn)子，永磁轉(zhuǎn)子的兩側(cè)面分別與永磁轉(zhuǎn)子右端蓋和永磁轉(zhuǎn)子左端蓋連接，永磁轉(zhuǎn)子左端蓋與負(fù)載軸剛性連接，圍繞永磁轉(zhuǎn)子的外側(cè)為環(huán)狀驅(qū)動端鐵心，驅(qū)動端鐵心和永磁轉(zhuǎn)子之間通過氣隙實(shí)現(xiàn)磁場耦合，在驅(qū)動端鐵心面向氣隙開有多個沿圓周均勻分布的槽并在每個槽中置有導(dǎo)條，導(dǎo)條的兩端分別由左端環(huán)和右端環(huán)短接，形成一個籠型結(jié)構(gòu)導(dǎo)體；
[0011]所述的驅(qū)動端鐵心左側(cè)與左端蓋連接，左端蓋與驅(qū)動軸剛性連接。所述的電機(jī)驅(qū)動軸、左端蓋、左端環(huán)、右端環(huán)、驅(qū)動端鐵心和導(dǎo)條形成調(diào)速器的驅(qū)動部分。
[0012]優(yōu)選的，永磁轉(zhuǎn)子采用永磁體和鐵心相間的結(jié)構(gòu),其中相鄰的永磁體的充磁方向互為相反，形成N-S-S-N的極性兩兩相對；所述的調(diào)磁環(huán)由非導(dǎo)磁體與導(dǎo)磁體依次相間形式的構(gòu)成。
[0013]優(yōu)選的，內(nèi)轉(zhuǎn)子和調(diào)磁環(huán)圍繞負(fù)載軸旋轉(zhuǎn)，改變調(diào)磁環(huán)和永磁轉(zhuǎn)子的相對位置，從而快速調(diào)節(jié)氣隙磁場，實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
[0014]有益效果:本發(fā)明通過調(diào)磁環(huán)調(diào)整永磁體內(nèi)側(cè)磁阻的大小，從而改變永磁轉(zhuǎn)子外側(cè)的磁場強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)耦合力矩和速度調(diào)節(jié)的目的。
[0015]由于采用調(diào)磁環(huán)這一結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)氣隙所需的垂直力轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)調(diào)磁環(huán)所需的扭矩，極大減少了驅(qū)動力，并且由于采用固定于內(nèi)轉(zhuǎn)子上的減速馬達(dá)和傘齒輪調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，提高了實(shí)時調(diào)速的靈活性和穩(wěn)定性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、適合大功率應(yīng)用和響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。另夕卜，本調(diào)速器氣隙始終保持恒定，采用旋轉(zhuǎn)調(diào)磁環(huán)的方式可實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)。同時，本發(fā)明的調(diào)磁結(jié)構(gòu)避免了永磁轉(zhuǎn)子存在暴露于氣隙之外的部分，較好地解決了氣隙吸入雜質(zhì)的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的永磁渦流調(diào)速器的剖面圖
[0017]圖2為永磁轉(zhuǎn)子的俯視圖
[0018]圖3為調(diào)磁環(huán)的俯視圖
[0019]圖4為最小出力狀態(tài)的示意圖
[0020]圖5為最大出力狀態(tài)的示意圖[0021 ] 圖6為傘齒輪調(diào)速器安裝示意圖
[0022]減速馬達(dá)1、電刷2、傘齒輪機(jī)構(gòu)3、負(fù)載軸4、滑環(huán)5、右軸承6、內(nèi)轉(zhuǎn)子7、永磁轉(zhuǎn)子右端蓋8、右端環(huán)9、調(diào)磁環(huán)10、永磁轉(zhuǎn)子11、轉(zhuǎn)子左端蓋12、左軸承13、電機(jī)驅(qū)動軸14、左端蓋15、左端環(huán)16、驅(qū)動端鐵心17、導(dǎo)條18、永磁體19、鐵心20、導(dǎo)磁體21、非導(dǎo)磁體22。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024]由圖1可知，所述快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器采用調(diào)磁環(huán)來調(diào)節(jié)氣隙磁場強(qiáng)度，包括減速馬達(dá)1、電刷2、傘齒輪機(jī)構(gòu)3、負(fù)載軸4、滑環(huán)5、右軸承6、內(nèi)轉(zhuǎn)子7、永磁轉(zhuǎn)子右端蓋8、右端環(huán)9、調(diào)磁環(huán)10、永磁轉(zhuǎn)子U、轉(zhuǎn)子左端蓋12、左軸承13、電機(jī)驅(qū)動軸14、左端蓋15、左端環(huán)16、驅(qū)動端鐵心17、導(dǎo)條18、永磁體19、鐵心20、導(dǎo)磁體21、非導(dǎo)磁體22。
[0025]所述的減速馬達(dá)I固定于內(nèi)轉(zhuǎn)子7的軸伸端，減速馬達(dá)的輸出軸與傘齒輪機(jī)構(gòu)3連接，電刷2與滑環(huán)5滑動接觸并保持電氣相連，通過電刷和滑環(huán)提供了減速馬達(dá)I所需的工作電源，傘齒輪機(jī)構(gòu)3的一端與負(fù)載軸4固定連接，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子7內(nèi)側(cè)與左軸承13、右軸承6連接，通過軸承內(nèi)轉(zhuǎn)子7與負(fù)載軸4之間可相對運(yùn)動，內(nèi)轉(zhuǎn)子7外側(cè)與調(diào)磁環(huán)10剛性連接，圍繞調(diào)磁環(huán)的外側(cè)為環(huán)狀永磁轉(zhuǎn)子11，永磁轉(zhuǎn)子11的兩側(cè)面分別與永磁轉(zhuǎn)子右端蓋8和永磁轉(zhuǎn)子左端蓋12連接,永磁轉(zhuǎn)子左端蓋12與負(fù)載軸4剛性連接，圍繞永磁轉(zhuǎn)子11的外側(cè)為環(huán)狀驅(qū)動端鐵心17，驅(qū)動端鐵心17和永磁轉(zhuǎn)子11之間通過氣隙實(shí)現(xiàn)磁場耦合，在驅(qū)動端鐵心17面向氣隙開有多個沿圓周均勻分布的槽并在每個槽中置有導(dǎo)條18，導(dǎo)條18的兩端分別由左端環(huán)16和右端環(huán)9短接，形成一個籠型結(jié)構(gòu)導(dǎo)體。所述的驅(qū)動端鐵心17左側(cè)與左端蓋15連接，左端蓋15與驅(qū)動軸14剛性連接。所述的電機(jī)驅(qū)動軸14、左端蓋15、左端環(huán)16、右端環(huán)9、驅(qū)動端鐵心17和導(dǎo)條18形成調(diào)速器的驅(qū)動部分。
[0026]由圖2可見，永磁轉(zhuǎn)子11采用永磁體19和鐵心20相間的結(jié)構(gòu)。其中相鄰的永磁體19的充磁方向互為相反，形成N-S-S-N的極性兩兩相對；所述的調(diào)磁環(huán)10由非導(dǎo)磁體22與導(dǎo)磁體21依次相間形式的構(gòu)成。
[0027]內(nèi)轉(zhuǎn)子7和調(diào)磁環(huán)10圍繞負(fù)載軸4旋轉(zhuǎn)，改變調(diào)磁環(huán)10和永磁轉(zhuǎn)子11的相對位置，從而快速調(diào)節(jié)氣隙磁場，實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
[0028]由圖3可見，調(diào)磁環(huán)10由非導(dǎo)磁體22與導(dǎo)磁體21依次相間構(gòu)成。
[0029]由圖4、5可知本發(fā)明的調(diào)磁原理，當(dāng)調(diào)磁環(huán)的非導(dǎo)磁體與永磁體正對時(如圖4)，永磁體內(nèi)側(cè)磁阻最大，永磁轉(zhuǎn)子外側(cè)氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，稱合轉(zhuǎn)矩最高；當(dāng)調(diào)磁環(huán)的導(dǎo)磁體與永磁體正對時(如圖5)，永磁體內(nèi)側(cè)磁阻最小，永磁轉(zhuǎn)子的勵磁能力被嚴(yán)重削弱,此時永磁轉(zhuǎn)子外側(cè)氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，傳遞的轉(zhuǎn)矩最小。調(diào)整調(diào)磁環(huán)使其處于上述兩個位置之間，實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
[0030]由圖6可見，減速馬達(dá)固定在內(nèi)轉(zhuǎn)子延伸軸上，減速馬達(dá)輸出軸和傘齒輪頭連接，傘齒輪座固定在負(fù)載軸上，傘齒輪頭和傘齒輪座通過機(jī)械嚙合連接，當(dāng)減速馬達(dá)轉(zhuǎn)動時帶動轉(zhuǎn)軸并傘齒輪頭轉(zhuǎn)動，使調(diào)磁環(huán)相對負(fù)載軸、導(dǎo)磁環(huán)、永磁轉(zhuǎn)子左端蓋等的位置發(fā)生相對改變。
[0031]調(diào)磁環(huán)10可用來快速調(diào)節(jié)氣隙磁場，調(diào)速原理如下:當(dāng)調(diào)磁環(huán)的非導(dǎo)磁體與永磁體正對時，永磁體內(nèi)側(cè)磁阻最大，永磁轉(zhuǎn)子外側(cè)氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，稱合轉(zhuǎn)矩最高；當(dāng)調(diào)磁環(huán)的導(dǎo)磁體與永磁體正對時,永磁體內(nèi)側(cè)磁阻最小,永磁轉(zhuǎn)子的勵磁能力被嚴(yán)重削弱,此時永磁轉(zhuǎn)子外側(cè)氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，傳遞的轉(zhuǎn)矩最小。調(diào)整調(diào)磁環(huán)使其處于上述兩個位置之間，實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
[0032]驅(qū)動軸與負(fù)載軸可以互換，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動。
[0033]本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器，其特征在于，該快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器包括:減速馬達(dá)(I)、電刷(2)、傘齒輪機(jī)構(gòu)(3)、負(fù)載軸(4)、滑環(huán)(5)、右軸承(6)、內(nèi)轉(zhuǎn)子(7)、永磁轉(zhuǎn)子右端蓋(8)、右端環(huán)(9)、調(diào)磁環(huán)(10)、永磁轉(zhuǎn)子(11)、轉(zhuǎn)子左端蓋(12)、左軸承(13),電機(jī)驅(qū)動軸(14),左端蓋(15),左端環(huán)(16),驅(qū)動端鐵心(17)、導(dǎo)條(18); 所述減速馬達(dá)(I)固定于內(nèi)轉(zhuǎn)子(7)的軸伸端，減速馬達(dá)(I)的輸出軸與傘齒輪機(jī)構(gòu)(3)連接，電刷(2)與滑環(huán)(5)滑動接觸并保持電氣相連，通過電刷和滑環(huán)提供了減速馬達(dá)(I)所需的工作電源，傘齒輪機(jī)構(gòu)(3)的一端與負(fù)載軸(4)固定連接，所述的內(nèi)轉(zhuǎn)子(7)內(nèi)側(cè)與左軸承(13)、右軸承(6)連接，通過左軸承(13)、右軸承(6)使得內(nèi)轉(zhuǎn)子(7)與負(fù)載軸(4)之間相對運(yùn)動，內(nèi)轉(zhuǎn)子(7)外側(cè)與調(diào)磁環(huán)(10)剛性連接，圍繞調(diào)磁環(huán)的外側(cè)為環(huán)狀永磁轉(zhuǎn)子(11)，永磁轉(zhuǎn)子(11)的兩側(cè)面分別與永磁轉(zhuǎn)子右端蓋(8)和永磁轉(zhuǎn)子左端蓋(12)連接，永磁轉(zhuǎn)子左端蓋(12)與負(fù)載軸(4)剛性連接，圍繞永磁轉(zhuǎn)子(11)的外側(cè)為環(huán)狀驅(qū)動端鐵心(17)，驅(qū)動端鐵心(17)和永磁轉(zhuǎn)子(11)之間通過氣隙實(shí)現(xiàn)磁場耦合，在驅(qū)動端鐵心(17)面向氣隙開有多個沿圓周均勻分布的槽并在每個槽中置有導(dǎo)條(18)，導(dǎo)條(18)的兩端分別由左端環(huán)(16)和右端環(huán)(9)短接，形成一個籠型結(jié)構(gòu)導(dǎo)體； 所述的驅(qū)動端鐵心(17)左側(cè)與左端蓋(15)連接，左端蓋(15)與驅(qū)動軸(14)剛性連接；所述的電機(jī)驅(qū)動軸(14)、左端蓋(15)、左端環(huán)(16)、右端環(huán)(9)、驅(qū)動端鐵心(17)和導(dǎo)條(18)形成調(diào)速器的驅(qū)動部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器，其特征在于，永磁轉(zhuǎn)子(11)采用永磁體(19)和鐵心(20)相間的結(jié)構(gòu)，其中相鄰的永磁體(19)的充磁方向互為相反，形成N-S-S-N的極性兩兩相對；所述的調(diào)磁環(huán)(10)由非導(dǎo)磁體(22)與導(dǎo)磁體(21)依次相間形式的構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的快速調(diào)磁的永磁渦流調(diào)速器，其特征在于，內(nèi)轉(zhuǎn)子(7)和調(diào)磁環(huán)(10)圍繞負(fù)載軸(4)旋轉(zhuǎn)，改變調(diào)磁環(huán)(10)和永磁轉(zhuǎn)子(11)的相對位置，從而快速調(diào)節(jié)氣隙磁場，實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
【文檔編號】H02K51/00GK103532341SQ201310542565
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】張建忠, 汪仁杰, 程明 申請人:東南大學(xué)