多转差级联式永磁调速装置制造方法及图纸

技术编号:15515855 阅读:192 留言:0更新日期:2017-06-04 07:06
本发明专利技术公开了一种多转差级联式永磁调速装置,包括多个双级调速模块,多个双级调速模块串联联接,相邻的两个双级调速模块之间通过联轴器联接;双级调速模块包括左右两个对称级联的单级调速模块,单级调速模块包括主动转子总成、调速转子总成和从动转子总成组成。本发明专利技术可将永磁调速装置调速时所需的大转差分解为含有多层气隙的小转差,由于永磁调速装置在小转差状态下的发热量很小,因此即使永磁调速装置的输入端与输出端所需的转差很大,其整体的发热量也较小。本发明专利技术的轴向气隙磁通调节机构没有花键副,调速时轴向气隙磁通调节机构仅需克服气隙磁场拉力的轴向分量,因此轴向气隙磁通调节机构的体积小,结构简单,工作性能好,可靠性较高。

【技术实现步骤摘要】
多转差级联式永磁调速装置
本专利技术涉及永磁调速装置,特别是一种多转差级联式永磁调速装置。
技术介绍
现有的永磁调速装置是利用永磁体与导体之间相互运动时所产生的洛仑兹力实现动力机和工作机之间的运动传递。永磁调速装置一般均具有软启动、速度可调和过载保护功能,被广泛应用于由负载和电机组成的传动系统中。现有的永磁调速装置一般均为转差调速,即通过改变永磁体与导体之间的磁通面积来调节转速。当转差加大时,感生电流也随之加大,由此产生的功率损耗也随之加大,永磁调速装置的发热量也加大,当永磁调速装置所产生的热量达到永磁体的退磁温度时,永磁体将产生不可逆退磁,此时永磁调速装置将失效或报废,因此现有的永磁调速装置所传递的功率范围有限(空冷时一般<500kW)。另外,以美国MagnaDrive公司为代表的现有永磁调速装置,一般仅有两个转子,分别为主动转子(与动力源相联)和从动转子(与负载相联),通过改变两转子之间的轴向气隙长度从而达到调速目的,此时其轴向气隙磁通调节机构一般均为花键副结构,这是因为花键副在传递转矩时还可以沿轴向运动,使永磁体与良导体之间产生轴向相对运动,以改变轴向气隙磁通面积实现调速。这种调速方式需要克服两种轴向力:一是气隙磁场产生的磁拉力的轴向分量;二是沿花键副移动时花键轴与花键孔之间的摩擦力。由于带载时花键轴与花键孔之间的正压力很大,因此使其轴向移动时所需克服的摩擦力也很大,调速系统不仅需要较大的轴向拉力,而且花键轴也很容易在短期内磨损报废。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题,本专利技术要设计一种多转差级联式永磁调速装置,可以解决以下问题:1、现有永磁调速装置的大转差发热问题;2、现有气隙磁通调节机构调速时轴向抽拉力过大问题。本专利技术的设计思路如下:1、本专利技术由多个单级调速模块组成,每个单级调速模块均包含三层同心式独立转子,分别为与动力源相联的主动转子,与轴向气隙磁通调节机构相联的调速转子,与负载相联的从动转子;调速转子及从动转子的转速均随主动转子转速的变化而变化,即调速转子与主动转子之间有转差,从动转子与调速转子之间也有转差;主动转子、调速转子及从动转子之间形成了两层气隙,分别为主动转子与调速转子之间、调速转子与从动转子之间;这两层气隙的径向气隙长度可以相同,也可以不同,由此形成的两个转差可以相同,也可以不同;调速转子一般位于中间层,其结构形状为筒型,筒的外圆及内孔表面均安装永磁体;与调速转子内、外表面相对应的主动转子的内表面及从动转子的外表面则分别安装良导体(可为铜、铝、铁磁体等);调速转子也可为导体层,此时内、外两层的主动转子与从动转子则分别为永磁体层;将上述的单级调速模块面对面级联在一起,即可组成一个含有四层气隙的双级调速模块,将多个含有四层气隙的双级调速模块以串联方式级联起来组成一个含有更多气隙的永磁调速装置。上述方法可将永磁调速装置所需的大转差分解为含有多个气隙的小转差,由于永磁调速装置在小转差状态下的发热量很小,因此即使永磁调速装置的输入端与输出端所需的转差很大,其整体的发热量也很小,以保证永磁调速装置中的永磁体不会因为温升过高而产生不可逆退磁。2、本专利技术与美国MagnaDrive公司为代表的现有永磁调速装置不同的是:MagnaDrive公司的永磁调速装置仅有两个转子,分别为主动转子(与动力源相联)和从动转子(与负载相联),通过改变两转子之间的轴向气隙长度从而达到调速目的,此时其轴向气隙磁通调节机构一般均为花键副结构,这是因为花键副在传递转矩时还可以沿轴向运动,使永磁体与良导体之间产生轴向相对运动,以改变轴向气隙磁通面积实现调速。而本专利技术则为三层转子,分别为主动转子、调速转子和从动转子,其中主动转子与动力源相联,调速转子与轴向气隙磁通调节机构相联,从动转子与负载相联;由于调速转子仅将主动转子的动力(转速及转矩)传递给从动转子,其起的作用相当于机械齿轮轮系中的惰轮,无需动力输出轴,因此也就无需传统机械调速装置中所必需的花键副结构,当轴向气隙磁通调节机构带动调速转子沿轴向方向运动进行调速时,仅需克服上述第一种力(即气隙磁场拉力的轴向分量)即可。为了实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:多转差级联式永磁调速装置,包括多个双级调速模块,多个双级调速模块串联联接,相邻的两个双级调速模块之间通过联轴器联接;所述的双级调速模块包括左右两个对称级联的单级调速模块,其结构关于左右垂直中心线对称;所述的单级调速模块包括主动转子总成、调速转子总成和从动转子总成;所述的主动转子总成由端轴、外套筒、良导体B和轴承B;所述的端轴为阶梯轴,其最大直径端通过螺栓或键与外套筒刚性相联;所述的外套筒为筒型结构,其内孔为阶梯孔结构,孔径较小处安装有轴承B,孔径较大处安装有良导体B;良导体B为环型结构,其外圆表面以过盈配合方式与外套筒的内孔刚性相联;所述的轴承B为滚动球轴承,其外圆表面以过盈或过渡配合方式安装在外套筒的较小内孔处,轴承B的内孔以过盈或过渡配合方式安装在从动转子总成中的联轴一端的较小外圆处。所述的调速转子总成包括永磁体A、永磁体B、轴承A、内套筒、滑套和轴向气隙磁通调节机构;所述的永磁体A和永磁体B分别安装在内套筒的外圆和内孔处;所述的轴承A为滚动球轴承,其外圆以过盈或过渡配合方式安装在内套筒的较小内孔处,轴承A的内孔以过盈或过渡配合方式安装在滑套一端的较小外圆处;所述的内套筒为筒型结构,其内孔为阶梯孔结构,孔径较小处安装轴承A,孔径较大处安装永磁体A,外圆处安装永磁体B;所述的滑套为阶梯轴,其中间段外径较大、两端的外径较小,轴承A的内孔与滑套的一端以过盈或过渡形式相配合,滑套的外圆最大直径处与轴向气隙磁通调节机构中的联结板的内孔以过盈或键的形式刚性联结;所述的滑套的内孔与联轴间隙配合;所述的轴向气隙磁通调节机构由联结板及直线运动平台组成,所述的联结板上有内孔及底座,其内孔与滑套的最大外圆以过盈配合或键的方式刚性联结,其底座安装在直线运动平台上;所述的直线运动平台带动联结板进而带动滑套沿联轴的轴线方向进行直线往复运动。所述的从动转子总成包括内转子、良导体A和联轴;所述的内转子为环形结构,其外圆表面安装良导体A,内转子的内孔与联轴以过盈或键的形式刚性联结;所述的良导体A为环形结构,安装在内转子的外圆表面;所述的联轴为阶梯轴,其两端的外径较小,轴承B与联轴的一端过盈或过渡配合;所述的良导体B与永磁体B之间有一层均匀气隙;所述的永磁体A与良导体A之间有一层均匀气隙。所述的永磁体A、良导体A、良导体B和永磁体B的轴向长度相等。所述的联轴、滑套和联结板为左右对称结构,用于连接左右两个对称的单级调速模块;左边的端轴作为输入轴、右边的端轴作为输出轴。本专利技术的另一个技术方案如下:多转差级联式永磁调速装置,包括多个双级调速模块,多个双级调速模块串联联接,相邻的两个双级调速模块之间通过联轴器联接;所述的双级调速模块包括左右两个对称级联的单级调速模块,其结构关于左右垂直中心线对称;所述的单级调速模块包括主动转子总成、调速转子总成和从动转子总成组成;所述的主动转子总成由端轴、外套筒、永磁体B和轴承B;所述的端轴为阶梯轴,其最大直径端通过螺栓或键与外套筒刚性相联;所述的外套筒为筒型结构,其内孔为阶梯孔结构,孔径较小处安装有轴承本文档来自技高网...
多转差级联式永磁调速装置

【技术保护点】
多转差级联式永磁调速装置,其特征在于:包括多个双级调速模块(16),多个双级调速模块(16)串联联接,相邻的两个双级调速模块(16)之间通过联轴器(15)联接;所述的双级调速模块(16)包括左右两个对称级联的单级调速模块,其结构关于左右垂直中心线对称;所述的单级调速模块包括主动转子总成、调速转子总成和从动转子总成;所述的主动转子总成由端轴(6)、外套筒(7)、良导体B(8)和轴承B(14);所述的端轴(6)为阶梯轴,其最大直径端通过螺栓或键与外套筒(7)刚性相联;所述的外套筒(7)为筒型结构,其内孔为阶梯孔结构,孔径较小处安装有轴承B(14),孔径较大处安装有良导体B(8);良导体B(8)为环型结构,其外圆表面以过盈配合方式与外套筒(7)的内孔刚性相联;所述的轴承B(14)为滚动球轴承,其外圆表面以过盈或过渡配合方式安装在外套筒(7)的较小内孔处,轴承B(14)的内孔以过盈或过渡配合方式安装在从动转子总成中的联轴(11)一端的较小外圆处;所述的调速转子总成包括永磁体A(3)、永磁体B(4)、轴承A(5)、内套筒(9)、滑套(10)和轴向气隙磁通调节机构;所述的永磁体A(3)和永磁体B(4)分别安装在内套筒(9)的外圆和内孔处;所述的轴承A(5)为滚动球轴承,其外圆以过盈或过渡配合方式安装在内套筒(9)的较小内孔处,轴承A(5)的内孔以过盈或过渡配合方式安装在滑套(10)一端的较小外圆处;所述的内套筒(9)为筒型结构,其内孔为阶梯孔结构,孔径较小处安装轴承A(5),孔径较大处安装永磁体A(3),外圆处安装永磁体B(4);所述的滑套(10)为阶梯轴,其中间段外径较大、两端的外径较小,轴承A(5)的内孔与滑套(10)的一端以过盈或过渡形式相配合,滑套(10)的外圆最大直径处与轴向气隙磁通调节机构中的联结板(13)的内孔以过盈或键的形式刚性联结;所述的滑套(10)的内孔与联轴(11)间隙配合;所述的轴向气隙磁通调节机构由联结板(13)及直线运动平台(12)组成,所述的联结板(13)上有内孔及底座,其内孔与滑套(10)的最大外圆以过盈配合或键的方式刚性联结,其底座安装在直线运动平台(12)上;所述的直线运动平台(12)带动联结板(13)进而带动滑套(10)沿联轴(11)的轴线方向进行直线往复运动;所述的从动转子总成包括内转子(1)、良导体A(2)和联轴(11);所述的内转子(1)为环形结构,其外圆表面安装良导体A(2),内转子(1)的内孔与联轴(11)以过盈或键的形式刚性联结;所述的良导体A(2)为环形结构,安装在内转子(1)的外圆表面;所述的联轴(11)为阶梯轴,其两端的外径较小,轴承B(14)与联轴(11)的一端过盈或过渡配合;所述的良导体B(8)与永磁体B(4)之间有一层均匀气隙;所述的永磁体A(3)与良导体A(2)之间有一层均匀气隙。所述的永磁体A(3)、良导体A(2)、良导体B(8)和永磁体B(4)的轴向长度相等;所述的联轴(11)、滑套(10)和联结板(13)为左右对称结构,用于连接左右两个对称的单级调速模块;左边的端轴(6)作为输入轴、右边的端轴(6)作为输出轴。...

【技术特征摘要】
1.多转差级联式永磁调速装置,其特征在于:包括多个双级调速模块(16),多个双级调速模块(16)串联联接,相邻的两个双级调速模块(16)之间通过联轴器(15)联接;所述的双级调速模块(16)包括左右两个对称级联的单级调速模块,其结构关于左右垂直中心线对称;所述的单级调速模块包括主动转子总成、调速转子总成和从动转子总成;所述的主动转子总成由端轴(6)、外套筒(7)、良导体B(8)和轴承B(14);所述的端轴(6)为阶梯轴,其最大直径端通过螺栓或键与外套筒(7)刚性相联;所述的外套筒(7)为筒型结构,其内孔为阶梯孔结构,孔径较小处安装有轴承B(14),孔径较大处安装有良导体B(8);良导体B(8)为环型结构,其外圆表面以过盈配合方式与外套筒(7)的内孔刚性相联;所述的轴承B(14)为滚动球轴承,其外圆表面以过盈或过渡配合方式安装在外套筒(7)的较小内孔处,轴承B(14)的内孔以过盈或过渡配合方式安装在从动转子总成中的联轴(11)一端的较小外圆处;所述的调速转子总成包括永磁体A(3)、永磁体B(4)、轴承A(5)、内套筒(9)、滑套(10)和轴向气隙磁通调节机构;所述的永磁体A(3)和永磁体B(4)分别安装在内套筒(9)的外圆和内孔处;所述的轴承A(5)为滚动球轴承,其外圆以过盈或过渡配合方式安装在内套筒(9)的较小内孔处,轴承A(5)的内孔以过盈或过渡配合方式安装在滑套(10)一端的较小外圆处;所述的内套筒(9)为筒型结构,其内孔为阶梯孔结构,孔径较小处安装轴承A(5),孔径较大处安装永磁体A(3),外圆处安装永磁体B(4);所述的滑套(10)为阶梯轴,其中间段外径较大、两端的外径较小,轴承A(5)的内孔与滑套(10)的一端以过盈或过渡形式相配合,滑套(10)的外圆最大直径处与轴向气隙磁通调节机构中的联结板(13)的内孔以过盈或键的形式刚性联结;所述的滑套(10)的内孔与联轴(11)间隙配合;所述的轴向气隙磁通调节机构由联结板(13)及直线运动平台(12)组成,所述的联结板(13)上有内孔及底座,其内孔与滑套(10)的最大外圆以过盈配合或键的方式刚性联结,其底座安装在直线运动平台(12)上;所述的直线运动平台(12)带动联结板(13)进而带动滑套(10)沿联轴(11)的轴线方向进行直线往复运动;所述的从动转子总成包括内转子(1)、良导体A(2)和联轴(11);所述的内转子(1)为环形结构,其外圆表面安装良导体A(2),内转子(1)的内孔与联轴(11)以过盈或键的形式刚性联结;所述的良导体A(2)为环形结构,安装在内转子(1)的外圆表面;所述的联轴(11)为阶梯轴,其两端的外径较小,轴承B(14)与联轴(11)的一端过盈或过渡配合;所述的良导体B(8)与永磁体B(4)之间有一层均匀气隙;所述的永磁体A(3)与良导体A(2)之间有一层均匀气隙。所述的永磁体A(3)、良导体A(2)、良导体B(8)和永磁体B(4)的轴向长度相等;所述的联轴(11)、滑套(10)和联结板(13)为左右对称结构,用于连接左右两个对称的单级调速模块;左边的端轴(6)作为输入轴、右边的端轴(6)作为输出轴。2.多转差级联式永磁调速装置,其特征在于:包括多个双级调速模块(16),多个双级调速模块(16)串联联接,相邻的两个双级调速模块(16)之间通过联轴器(15)联接;所述的双级调速模块(16)包括左右两个对称级联的单级调速模块,其结构关于左右垂直中心线对称;所述的单级调速模块包括主动转子总成、调速转子总成和从动转子总成组成;所述的主动转子总成由端轴(6)、外套筒(7)、永磁体B(4)和轴承B(14);所述的端轴...

【专利技术属性】
技术研发人员:葛研军王鹏杨均悦周凯凯袁直张俊姜浩
申请(专利权)人:大连交通大学
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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