一種永磁耦合調(diào)控方法及永磁調(diào)速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變頻器，特別涉及一種永磁耦合調(diào)控方法及永磁調(diào)速器，屬于降耗節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，變頻器在電機(jī)調(diào)速領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?？刂品椒ㄊ歉淖冸姍C(jī)的輸入電壓頻率來(lái)控制電機(jī)和負(fù)載的轉(zhuǎn)速。借助于電力電子器件的高效可控優(yōu)勢(shì)，對(duì)交流供電電源進(jìn)行整流、濾波、逆變等調(diào)整后變化為幅值、頻率符合電機(jī)工況需求的電壓，實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行效率最優(yōu)化，達(dá)到節(jié)能減排等目的。
[0003]但利用變頻器調(diào)速存在以下不足之處。
[0004]1、變頻器中的電力電子器件在對(duì)電壓整流、逆變等過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生各種高次諧波，對(duì)供電系統(tǒng)、負(fù)載及相鄰電氣設(shè)備造成干擾。通常要再投入諧波治理裝置配合使用。
[0005]2、電力電子器件屬于高精密元器件，對(duì)周?chē)h(huán)境的變化適應(yīng)能力較差，對(duì)于外界因素影響比較敏感，容易損壞，使用壽命受到限制。
[0006]3、大功率變頻器發(fā)熱嚴(yán)重，必須配備專門(mén)溫度調(diào)節(jié)裝置如空調(diào)，保證變頻器安全運(yùn)行。
[0007]4、變頻器裝配在電機(jī)與電源之間，無(wú)法改變電機(jī)與負(fù)載硬連接的現(xiàn)狀，無(wú)法去除電機(jī)和負(fù)載振動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)壽命的影響。
[0008]為解決變頻調(diào)速技術(shù)的工程不利問(wèn)題，出現(xiàn)了永磁耦合調(diào)速裝置，美國(guó)麥格納福斯早在1998年2月20日就提出了一種可調(diào)節(jié)磁力耦合器。現(xiàn)有的永磁耦合調(diào)速裝置中，導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式主要分為三種:盤(pán)形、筒形和錐形。這些永磁耦合調(diào)速器都是通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子的軸向位置即調(diào)節(jié)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子之間的作用面積來(lái)調(diào)控轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，這樣在設(shè)備使用及改造過(guò)程中存在諸多問(wèn)題，降低了實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的就在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種永磁耦合調(diào)控方法及永磁調(diào)速器，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)一對(duì)非接觸的永磁轉(zhuǎn)子相對(duì)周向位置角的不同以調(diào)控導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的耦合強(qiáng)度并調(diào)控轉(zhuǎn)矩，達(dá)到調(diào)節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)中負(fù)載轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)降耗節(jié)能的目的。而且相對(duì)于傳統(tǒng)永磁親合調(diào)速器來(lái)講，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速時(shí)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子不會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)用不利的軸向位移，可以克服設(shè)備在使用及改造過(guò)程中的缺點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下。
[0011]—種永磁耦合調(diào)控方法，其特點(diǎn)是包括有永磁耦合調(diào)速器，該永磁耦合調(diào)速器包括有導(dǎo)體轉(zhuǎn)子和永磁轉(zhuǎn)子，其中導(dǎo)體轉(zhuǎn)子為具有導(dǎo)電能力的導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)，永磁轉(zhuǎn)子包括兩個(gè)鐵盤(pán)支架或鐵環(huán)支架對(duì)稱放置在導(dǎo)體轉(zhuǎn)子兩側(cè)，所述的鐵盤(pán)支架或鐵環(huán)支架上按極性交替方式間隔放置永磁體，永磁體放置在鐵盤(pán)支架或鐵環(huán)支架靠近導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的一側(cè)并保持與導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)無(wú)接觸的耦合狀態(tài)，通過(guò)沿周向改變兩個(gè)鐵盤(pán)支架或鐵環(huán)支架的相對(duì)位置，來(lái)改變導(dǎo)體轉(zhuǎn)子兩側(cè)鐵盤(pán)支架或鐵環(huán)支架上永磁體磁極的相對(duì)周向位置角度，以調(diào)控導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的耦合強(qiáng)度，改變導(dǎo)體轉(zhuǎn)子導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)內(nèi)的感應(yīng)渦流，從而改變導(dǎo)體轉(zhuǎn)子導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)與可調(diào)耦合強(qiáng)度磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)調(diào)速。
[0012]—種永磁耦合調(diào)速器，其特點(diǎn)是由導(dǎo)體轉(zhuǎn)子、永磁轉(zhuǎn)子和操縱機(jī)構(gòu)組成。所述的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子包括導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)，所述的永磁轉(zhuǎn)子包括鐵盤(pán)支架或鐵環(huán)支架和裝配在其上的永磁體，所述的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)與永磁體之間保持不接觸的耦合狀態(tài)，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子兩側(cè)的永磁體磁極的相對(duì)周向位置角度來(lái)調(diào)控導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)切割磁場(chǎng)的耦合強(qiáng)度，以改變導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)內(nèi)的感應(yīng)渦流，從而改變導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)與可調(diào)耦合強(qiáng)度磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)調(diào)速。
[0013]永磁轉(zhuǎn)子包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架，所述的鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架同軸心并相距一定距離放置。鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架上放置永磁體，所述的永磁體放置在鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架上靠近導(dǎo)體轉(zhuǎn)子導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)的一側(cè)。
[0014]導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)是具有一定厚度的導(dǎo)電性能好的圓盤(pán)或圓環(huán)，為感應(yīng)渦流提供合理電路，放置在裝有永磁體的兩個(gè)鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架之間。
[0015]鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架上的永磁體為扇形或瓦狀體結(jié)構(gòu)，充磁方向?yàn)檩S向或者徑向，按相鄰磁極極性相反原則均勻安置在鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架上，永磁體放置在鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架上靠近導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)一側(cè)。所述的鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架是具有一定厚度的導(dǎo)磁性能好的圓盤(pán)或者圓環(huán)，為耦合磁場(chǎng)提供合理磁路。
[0016]通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)控制鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架實(shí)現(xiàn)其繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)兩側(cè)永磁體磁極的相對(duì)周向位置角度，調(diào)控導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的耦合強(qiáng)度，改變導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)內(nèi)的感應(yīng)渦流，從而改變導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)與可調(diào)控耦合強(qiáng)度磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)調(diào)速。
[0017]本發(fā)明給出的這種永磁耦合調(diào)速器，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式分為盤(pán)形永磁耦合調(diào)速器、筒形永磁耦合調(diào)速器和錐形永磁耦合調(diào)速器。
[0018]本發(fā)明利用結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的兩個(gè)鐵盤(pán)支架和導(dǎo)體盤(pán)構(gòu)成了磁力傳遞控制系統(tǒng)，通過(guò)鐵盤(pán)支架繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，改變永磁體磁極的相對(duì)周向位置角度，進(jìn)而控制輸出轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)轉(zhuǎn)速。
[0019]本發(fā)明給出的這種永磁耦合調(diào)速器中，當(dāng)調(diào)節(jié)到鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架上兩側(cè)永磁體周向相對(duì)位置在兩側(cè)永磁體極性不同時(shí)(N極與S極相對(duì)時(shí))，兩側(cè)永磁體之間的磁場(chǎng)最強(qiáng)，導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)切割該磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)渦流最大，該渦流與磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大，可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載以高速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)調(diào)節(jié)到鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架上兩側(cè)永磁體周向相對(duì)位置在兩側(cè)永磁體極性相同時(shí)(N極與N極、S極與S極相對(duì)時(shí))，兩側(cè)永磁體之間的磁場(chǎng)最弱，導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)切割該磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)渦流最小，該渦流與磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最小，以至于無(wú)法驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，這種狀態(tài)適于空載軟起動(dòng)。調(diào)節(jié)鐵盤(pán)支架或者鐵環(huán)支架上兩側(cè)永磁體周向相對(duì)位置，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)體盤(pán)或?qū)w環(huán)所切割磁場(chǎng)的耦合強(qiáng)度，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)矩的大小，調(diào)控傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在。
[0021]1、實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的、可調(diào)節(jié)的、可控制的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速節(jié)能的目的。
[0022]2、調(diào)速時(shí)不產(chǎn)生軸向位移，克服現(xiàn)有技術(shù)軸向位移問(wèn)題，益于推廣應(yīng)用。
[0023]3、無(wú)接觸動(dòng)力傳遞，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)空載軟起動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)無(wú)電流沖擊和無(wú)電磁污染。
[0024]4、沒(méi)有電力電子器件，使用機(jī)械方式調(diào)節(jié)，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行期間維護(hù)費(fèi)用低。
[0025]5、安裝方便，運(yùn)行環(huán)境無(wú)要求，無(wú)需配備安全保護(hù)裝置。
[0026]6、實(shí)現(xiàn)電機(jī)與負(fù)載的軟連接，消除電機(jī)和負(fù)載振動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)壽命的影響。
[0027]7、沒(méi)有整流、逆變過(guò)程，不消耗電能，無(wú)電磁污染和干擾，不需要配備諧波治理裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1-1為本發(fā)明盤(pán)形永磁耦合調(diào)速器的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0029]圖1-2為本發(fā)明盤(pán)形永磁耦合調(diào)速器永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0030]圖1-3為本發(fā)明盤(pán)形永磁耦合調(diào)速器永磁體磁極的立體視圖。
[0031 ]圖1-4為本發(fā)明盤(pán)形永磁耦合調(diào)速器操縱機(jī)構(gòu)主視圖。
[0032]圖1-5為本發(fā)明盤(pán)形永磁耦合調(diào)速器實(shí)施例的調(diào)速特性曲線。
[0033]圖2-1為本發(fā)明筒形永磁耦合調(diào)速器的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0034]圖2-2為本發(fā)明筒形永磁耦合調(diào)速器永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0035]圖2-3為本發(fā)明筒形永磁耦合調(diào)速器永磁體磁極的立體視圖。
[0036]圖2-4為本發(fā)明筒形永磁耦合調(diào)速器操縱機(jī)構(gòu)主視圖。
[0037]圖2-5為本發(fā)明筒形永磁耦合調(diào)速器實(shí)施例的調(diào)速特性曲線。
[0038]圖3-1為本發(fā)明錐形永磁耦合調(diào)速器的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0039]圖3-2為本發(fā)明錐形永磁耦合調(diào)速器永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0040]圖3-3為本發(fā)明錐形永磁耦合調(diào)速器永磁體磁極的立體視圖。
[0041 ]圖3-4為本發(fā)明錐形永磁耦合調(diào)速器操縱機(jī)構(gòu)主視圖。
[0042]圖3-5為本發(fā)明錐形永磁耦合調(diào)速器實(shí)施例的調(diào)速特性曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地說(shuō)明。
[0044]如圖1-1所不，本發(fā)明的一種實(shí)施例，一種盤(pán)形永磁親合調(diào)速器由永磁轉(zhuǎn)子101和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子即為導(dǎo)體盤(pán)102構(gòu)成，所述的導(dǎo)體盤(pán)102的外部連接端與電機(jī)轉(zhuǎn)軸104連接，所述的永磁轉(zhuǎn)子1I的外部連接端與負(fù)載轉(zhuǎn)軸103連接，所述的永磁轉(zhuǎn)子1I與負(fù)載轉(zhuǎn)軸103之間裝配操縱機(jī)構(gòu)的控制器105，所述的操縱機(jī)構(gòu)控制器105用來(lái)調(diào)節(jié)中心控制齒輪112、齒輪113和