專利名稱：一種錐形永磁調(diào)速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用磁性器件傳遞扭矩的調(diào)速器。
背景技術(shù)：
在大型采礦、水泥、紙漿、石油化工、冶金、電力等行業(yè)中，由于節(jié)能的需要和操作方便，大量變頻調(diào)速器被應(yīng)用于生產(chǎn)過程當(dāng)中。變頻器調(diào)速分為大功率的中、高壓變頻調(diào)速和中小功率的低壓變頻調(diào)速，兩種調(diào)速無論是采用哪種變頻器，由于應(yīng)用的技術(shù)均使用集成電路，采用微機控制技術(shù)和電子電力技術(shù)，因而其缺點是系統(tǒng)復(fù)雜，可維護性差，設(shè)備適應(yīng)環(huán)境能力差，易受周圍環(huán)境的干擾，尤其是供電環(huán)境的干擾；設(shè)備在使用過程中易出現(xiàn)無法預(yù)測的偶發(fā)故障，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的連續(xù)性、穩(wěn)定性；其次這類設(shè)備的使用壽命相對較短，一般在7-10年；另外這類設(shè)備維護的工作量較大，費用較高；同時這類設(shè)備安裝及使用的環(huán)境要求較為苛刻，比如要求無塵、恒溫等條件。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種可避免目前使用的變頻器、減速機所帶來的種種缺陷，利用磁性器件傳遞扭矩，并可變換轉(zhuǎn)速的可實現(xiàn)軟聯(lián)接軟起動聯(lián)軸器。本實用新型的永磁調(diào)速器由分別設(shè)置于驅(qū)動軸和從動軸上的驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子和從動轉(zhuǎn)子、軸承、支架構(gòu)成，其中在驅(qū)動軸上固定設(shè)置有由軟鐵制成的錐形殼和固定于錐形殼內(nèi)表面上的永磁體組構(gòu)成的的驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子，在從動軸上固定設(shè)置有由軟磁材料構(gòu)成的錐形的從動轉(zhuǎn)子，且錐形體的從動轉(zhuǎn)子位于驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子的錐形殼內(nèi)，并與驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子間以氣隙相隔，其中驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子上的每個永磁體組由四塊等截面的極性方向相同且其磁力線方向與徑向平行的永磁體塊緊挨固定組成，各組永磁體組間用一個寬度等于一個永磁體塊寬度的軟材料隔開，相鄰的兩個永磁體組極性相反設(shè)置；從動轉(zhuǎn)子用軟鐵制成，從動轉(zhuǎn)子的外表面上沿軸向定距固定有截面為矩形的銅條，各銅條間以軟鐵相隔，且各銅條的截面寬度與相隔的軟鐵截面寬度相等；在從動軸上固定有一個可沿軸向運動的其截面呈T形的滑套，T形滑套的橫端呈碗狀結(jié)構(gòu)，碗狀結(jié)構(gòu)的邊緣上開有沿軸向傾斜的定位槽，T形滑套直端的外緣與從動轉(zhuǎn)子軸承的內(nèi)圈相配合，從動轉(zhuǎn)子軸承的外圈與錐形的從動轉(zhuǎn)子固定配合，T形滑套的橫端碗狀邊緣上開有的沿軸向傾斜定位槽的內(nèi)部與一個操縱桿相配合，轉(zhuǎn)動操縱桿可使從動轉(zhuǎn)子沿軸向運動。在本實用新型的永磁調(diào)速器的驅(qū)動軸和從動軸上還分別固定設(shè)置有以氣隙相隔的兩個端面永磁體，其中的每個端面永磁體由兩塊磁力線方向沿驅(qū)動軸或從動軸的軸向放置的磁極方向相反的至少一對永磁體塊，永磁體塊相對于氣隙的外側(cè)設(shè)置有軟鐵構(gòu)成的磁短路，且每個端面永磁體的永磁體塊、磁短路均處于軟鐵包封內(nèi)，兩個端面永磁體極性相對設(shè)置。本實用新型的工作原理如下驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子用驅(qū)動機驅(qū)動，從動轉(zhuǎn)子用于驅(qū)動負(fù)載，當(dāng)驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子上的永磁體與從動轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生相對運動，并在從動轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生渦流，同時渦流又產(chǎn)生感應(yīng)磁場與驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子上的永磁場相互作用，從而帶動從動轉(zhuǎn)子跟隨驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子按相同旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，并將輸入軸的轉(zhuǎn)矩傳遞至輸出軸上。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時，由于從動轉(zhuǎn)子是設(shè)置于由T形滑套等構(gòu)成的調(diào)節(jié)器，通過操縱調(diào)節(jié)器可使從動轉(zhuǎn)子沿從動軸的軸向運動，使驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子之間的間隙及磁耦合面積發(fā)生變化，從而達到調(diào)節(jié)速度的目的。此外，由于本實用新型的調(diào)速器上設(shè)置有端面永磁體，因此其磁場是由徑向圓錐形磁的磁場(即驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生的磁場)和由端面永磁體的磁場(由端面永磁體產(chǎn)生的磁場)兩部分組成。徑向圓錐形磁體用來傳遞扭矩，端面磁磁場則用于平衡驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子間的軸向力。當(dāng)驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子間的磁耦合面積最大時由驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生的軸向引力最大，而同時由端面永磁體產(chǎn)生的斥力也為最大，從而使軸向磁場得以平衡。這種結(jié)構(gòu)較現(xiàn)有的通過機構(gòu)結(jié)構(gòu)平衡軸向力的方案要簡單的多，且其效果更優(yōu)。本實用新型有如下優(yōu)點1、空截啟動，可將調(diào)速器的磁耦合面積調(diào)節(jié)到最小，這樣啟動電流小，從而可以大大減小設(shè)備啟動時對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊；2、可實現(xiàn)過程控制，永磁調(diào)速接收為準(zhǔn)(其范圍內(nèi)現(xiàn)在的產(chǎn)品4-20MA)信號，根據(jù)信號調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速，滿足系統(tǒng)需求，響應(yīng)速度快；3、由于永磁調(diào)速器是非機械連接的調(diào)速裝置，使負(fù)載與驅(qū)動機間，(如風(fēng)機和電機間)沒有機械硬連接，完全是通過氣隙傳遞扭矩的，隔離了振動的傳遞，因此可以大大減小機械振動；4、本實用新型的永磁調(diào)速滿園可在0-98%的范圍內(nèi)對負(fù)載進行無級調(diào)速；5、本實用新型可在溫差大、溫度高、陰雨天、高粉塵、防爆等惡劣的環(huán)境下工作。(在高溫、低溫、潮濕；易燃易爆、電壓不穩(wěn)及雷電等各種惡劣環(huán)境下工作。)環(huán)境適應(yīng)性強；6、本實用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，維護成本低，可靠性高，維護少；7、本實用新型具有良好的節(jié)能效果，可通過調(diào)節(jié)負(fù)載轉(zhuǎn)速，提高風(fēng)機的效率，減少管路損失，減低電機負(fù)荷，因此節(jié)能效果明顯；8、本實用新型的永磁調(diào)速的使用壽命中可達30年，使用壽命長；9、本實用新型是一種非接觸性的機械聯(lián)結(jié)，不產(chǎn)生諧波干擾，無諧波干擾；10、本實用新型是一種完全的軟起動，可以實現(xiàn)堵轉(zhuǎn)自動保護；11、本實用新型采用的軸向力平衡方式結(jié)構(gòu)羅現(xiàn)有技術(shù)的更為簡單，且使用效果現(xiàn)優(yōu)。

附圖1為本實用新型的剖面示意圖。附圖2為圖1中K-K位置的局部旋轉(zhuǎn)放大示意圖。附圖3為圖1中A面(也是圖4中A面)的展開示意圖。附圖4為T形滑套沿軸向剖面的示意圖。附圖5為本實用新型的端面永磁體設(shè)置示意圖。圖中1為T型滑套；2為操縱桿；3為錐形殼形驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子；4為錐形體的從動轉(zhuǎn)子；5為沿軸向鑲嵌于軟鐵6內(nèi)的截面為矩形的銅條；6為處于兩個銅條間的軟鐵；7為一組固定于錐形殼狀驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子殼內(nèi)的永磁體組，其N極指向錐殼外并與錐殼半徑平行；8為與7用一塊軟鐵隔開的另一組固定于錐形殼狀驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子殼內(nèi)的永磁體組，其S極指向錐殼外并與錐殼半徑平行；9為由軟鐵構(gòu)成的錐殼；10為包封永磁體塊12和磁短路11的軟鐵包封；11為永磁塊12的磁短路；12為固定于從動軸端面上的一對永磁體塊,其上面一塊永磁體的N極指向右邊的N極，其下面一塊永磁體的S極指向右邊的S極；13為固定于驅(qū)動軸端面上的一對永磁體塊，其上面一塊永磁體的N極指向左邊的N極，其下面一塊永磁體的S極指向左邊的S極；14為永磁塊13的磁短路；15為包封永磁體塊13和磁短路14的軟鐵包封。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖解說本實用新型具體結(jié)構(gòu)。圖1可見，本實用新型由固定于驅(qū)動軸(即圖示右側(cè)的軸)上的錐形殼狀驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子3，固定于從動軸(即圖示左邊的軸)上的呈錐形的體的從從動轉(zhuǎn)子4及其它部件構(gòu)成。在從動軸上固定有其截面呈T形的滑套I。T形滑套的具體結(jié)構(gòu)可參見附圖4，其中T形滑套的橫端呈碗狀結(jié)構(gòu)，碗狀結(jié)構(gòu)的邊緣上開有沿軸向傾斜定位槽，其具體結(jié)構(gòu)參見圖3給出的展開圖。由圖1還可見，T形滑套I的直端外緣與從動轉(zhuǎn)子軸承的內(nèi)圈相配合，從動轉(zhuǎn)子軸承的外圈與錐形的從動轉(zhuǎn)子固定配合。在T形滑套I的橫端碗狀邊緣上開有的沿軸向傾斜的定位槽內(nèi)部與一個與從動軸相固定的操縱桿2相配合，當(dāng)轉(zhuǎn)動操縱桿I時可作用于T形滑套I上的定位槽，從而拉動從動轉(zhuǎn)子沿軸向運動，使從動轉(zhuǎn)子4與驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子3間的相互位置得以調(diào)整。由圖1的左側(cè)還可見，在本實用新型的調(diào)速器的驅(qū)動軸上和從動軸上分別設(shè)置有端面永磁體，其具體的結(jié)構(gòu)可參見附圖5。本實用新型的設(shè)置于從動軸上的端面永磁體設(shè)置方式為在兩塊極性相反的永磁塊12的一側(cè)(也就是在圖5中是在永磁塊的左邊，即與標(biāo)有N極的磁塊和其下面的S極磁塊處，而磁塊12的極性指向右邊)設(shè)置一個用軟鐵制成的磁短路11，再將永磁塊12和磁短路11用軟鐵10包封于其中。在驅(qū)動軸上的端面永磁體設(shè)置方式與在從動軸上設(shè)置的端面永磁體方式是相同的。設(shè)置于驅(qū)動軸和從動軸上的端面永磁體間以氣隙相隔。本實用新型在運行時，驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子與從動轉(zhuǎn)子產(chǎn)生相對運動，由轉(zhuǎn)動的驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子在從動轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)磁體上，特別是在所設(shè)的銅條上，產(chǎn)生渦流，同時渦流又產(chǎn)生感應(yīng)磁場，感應(yīng)磁場與驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，從而帶動從動轉(zhuǎn)子與從動軸沿驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子相同的方向轉(zhuǎn)動，將輸入軸的轉(zhuǎn)矩傳遞至輸出軸上。當(dāng)負(fù)載所需的力減小時，調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)永磁體轉(zhuǎn)子與導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子的軸向氣隙，使軸向位移增大，即通過操縱桿調(diào)整從動轉(zhuǎn)子與驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子間的相互位置，相應(yīng)的錐殼形的驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子與錐形的從動轉(zhuǎn)子間相接觸區(qū)域減小，在錐面上形成閉環(huán)回路的磁通量減小，相互作用的感應(yīng)磁場減小，磁扭矩與速度隨之減小，達到調(diào)速的目的。本實用新型中，在調(diào)整從動轉(zhuǎn)子與驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子間的相互位置的同時(即沿軸向往返移動時)也使兩個端面永磁體間的氣隙距離發(fā)生改變，而且氣隙改變是隨輸出力大小變化的。當(dāng)傳遞的力越大，驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子與錐形的從動轉(zhuǎn)子間相接觸區(qū)域增大，這時由驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子與錐形的從動轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生的軸向力也越大，同時又會使兩個端面永磁體間的氣隙變的越小，由這兩個端面永磁體產(chǎn)生的平衡軸向力越也越大；反之，當(dāng)傳遞的力越小，驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子與錐形的從動轉(zhuǎn)子間相接觸區(qū)域也變小，這時由驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子與錐形的從動轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生的軸向力也變小，同時又會使兩個端面永磁體間的氣隙變的越大，由這兩個端面永磁體產(chǎn)生的平衡軸向力也越小?？梢姳緦嵱眯滦偷倪@一結(jié)構(gòu)可以達到自平衡的作用。其結(jié)構(gòu)要較現(xiàn)有技術(shù)中的機械機構(gòu)要簡單的多。
權(quán)利要求1.一種錐形永磁調(diào)速器，包括分別設(shè)置于驅(qū)動軸和從動軸上的驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子和從動轉(zhuǎn)子、軸承、支架，其特征在于在驅(qū)動軸上固定設(shè)置有由軟鐵制成的錐形殼和固定于錐形殼內(nèi)表面上的永磁體組構(gòu)成的的驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子，在從動軸上固定設(shè)置有由軟磁材料構(gòu)成的錐形的從動轉(zhuǎn)子，且錐形體的從動轉(zhuǎn)子位于驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子的錐形殼內(nèi)，并與驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子間以氣隙相隔，其中驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子上的每個永磁體組由四塊等截面的極性方向相同且其磁力線方向與徑向平行的永磁體塊緊挨固定組成，各組永磁體組間用一個寬度等于一個永磁體塊寬度的軟材料隔開，相鄰的兩個永磁體組極性相反設(shè)置；從動轉(zhuǎn)子用軟鐵制成，從動轉(zhuǎn)子的外表面上沿軸向定距固定有截面為矩形的銅條，各銅條間以軟鐵相隔，且各銅條的截面寬度與相隔的軟鐵截面寬度相等；在從動軸上固定有一個可沿軸向運動的其截面呈T形的滑套，T形滑套的橫端呈碗狀結(jié)構(gòu)，碗狀結(jié)構(gòu)的邊緣上開有沿軸向傾斜的定位槽，T形滑套直端的外緣與從動轉(zhuǎn)子軸承的內(nèi)圈相配合，從動轉(zhuǎn)子軸承的外圈與錐形的從動轉(zhuǎn)子固定配合，T形滑套的橫端碗狀邊緣上開有的沿軸向傾斜定位槽的內(nèi)部與一個操縱桿相配合，轉(zhuǎn)動操縱桿可使從動轉(zhuǎn)子沿軸向運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形永磁調(diào)速器，其特征在于驅(qū)動軸和從動軸上分別固定設(shè)置有以氣隙相隔的兩個端面永磁體，其中的每個端面永磁體由兩塊磁力線方向沿驅(qū)動軸或從動軸的軸向放置的磁極方向相反的至少一對永磁體塊，永磁體塊相對于氣隙的外側(cè)設(shè)置有軟鐵構(gòu)成的磁短路，且每個端面永磁體的永磁體塊、磁短路均處于軟鐵包封內(nèi)，兩個端面永磁體極性相對設(shè)置。
專利摘要本實用新型公開一種利用磁性器件傳遞扭矩的調(diào)速器，特別是一種錐形永磁調(diào)速器，它由分別設(shè)置于驅(qū)動軸和從動軸上的驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子和從動轉(zhuǎn)子、軸承、支架構(gòu)成，在驅(qū)動軸上固定設(shè)置有由軟鐵制成的錐形殼和固定于錐形殼內(nèi)表面上的永磁體組構(gòu)成的驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子，在從動軸上固定設(shè)置有由軟磁材料構(gòu)成的錐形的從動轉(zhuǎn)子，且錐形體的從動轉(zhuǎn)子位于驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子的錐形殼內(nèi)，并與驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子間以氣隙相隔，其中驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子上設(shè)置由四塊等截面的極性方向相同且其磁力線方向與徑向平行的永磁體塊構(gòu)成的永磁體組，各組永磁體組間用一個寬度等于一個永磁體塊寬度的軟材料隔開，相鄰的兩個永磁體組極性相反設(shè)置；從動轉(zhuǎn)子用軟鐵制成。
文檔編號H02K49/10GK202906720SQ20122062311
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者趙克中, 閆雪蘭, 李成軍, 韓愛國 申請人:甘肅省科學(xué)院磁性器件研究所