一种绕组式永磁耦合传动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种绕组式永磁耦合传动装置，其包括永磁转子，以及与所述永磁转子同轴且二者之间可发生相对转动的绕组转子；其中，所述永磁转子和所述绕组转子之间存在有气隙；所述绕组转子连接有可对所述绕组转子的电流/电压进行调节的控制结构；本发明专利技术的控制结构可以对所述绕组转子的电流或电压进行控制，从而来调节该传动装置的输出转矩的大小，其并不需要设置相应的机械执行机构，因此该传动装置结构简单，能量损耗小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及永磁耦合传动领域，具体的涉及一种绕组式永磁耦合传动装置。
技术介绍
目前，在现有技术的大型旋转机械调速方面，永磁调速装置(也有叫永磁耦合器或永磁涡流调速器等等)产品已经得到了用户的认可和好评，其主要特点为:①通过气隙传递转矩，无机械接触。②能做到无极调速。③轻载软起动，减小电机起动对电网的冲击。④隔离负载振动，减缓冲击负载对设备的伤害。⑤具有过载保护功能。⑥安全可靠，减少设备的维修率和维护费用。⑦无电磁波干扰。这其中比较有代表性的是美国麦格纳驱动公司的相关产品(美国专利N0.5477094)，上述的永磁调速装置的基本工作原理如下:导体转子盘与永磁转子盘有相对运动，导体转子盘在永磁转子盘产生的交变磁场中旋转切割磁力线，产生感应涡流，该感应涡流反过来产生反向感应磁场，该感应磁场与永磁盘磁场相互作用，从而在导体转子盘和永磁转子盘之间产生电磁转矩。通过调节两个转子盘之间的气隙大小或对于筒式的结构是通过调节两转子间的耦合面积来降低电磁转矩的大小。另外，中国专利文献CN101931309A公开了一种高效的传动轴永磁耦合装置，其由至少一副电枢绕组转子盘和与其相适配的电枢绕组盘联轴机构、至少一副永磁转子盘和与其相适配的永磁盘联轴机构以及对应的输入联轴器和输出联轴器构成，电枢绕组转子盘由至少一组电枢绕组和用于装配电枢绕组的电枢绕组安装盘组成，电枢绕组嵌入或装配在电枢绕组安装盘一侧设置的电枢槽里，永磁转子盘由一组至少两个永磁体和装配永磁体的永磁体安装盘组成，永磁体分别以N、S极性交错地、均匀分布地镶嵌或装配在永磁体安装盘的圆周上，电枢绕组转子盘置有电枢绕组的一侧面对于永磁转子盘置有永磁体的一侧、以同一轴中心线形成电磁耦合安装，电枢绕组转子盘与永磁转子盘之间设置有气隙间距，电枢绕组转子盘通过相适配的电枢绕组盘联轴机构与对应的输入联轴器或输出联轴器相联接，永磁转子盘通过相适配的永磁盘联轴机构与对应的输出联轴器或输入联轴器相联接。该专利文献还公开了电枢绕组结构的五种具体方案(例如参见其权利要求3)，纵观全部五种方案，无一例外地都在转子盘内部“首端和末端短接”，形成“闭环短路线圈”。工作原理与美国麦格纳驱动公司的产品是一样的，只不过是将导体转子盘中的涡流“归并”到电枢绕组线圈内，其电枢绕组转子盘与永磁转子盘之间的气隙间距的大小，决定了它们之间能传输电磁转矩的大小。也就是说现有技术公开的技术都是通过调节两转子间的气隙大小来调节输出转矩的大小，由于输出力矩与负载之间成正比关系，从而达到传动轴之间耦合或调节传输扭矩和驱动负载的目的。因此调节每个永磁耦合组件中转子盘之间的气隙间距的目的，从而实现调整负载转速的目标。众所周知，在永磁调速技术中，永磁转子和导体转子之间都必须要有转速差的存在，否则两转子盘之间就不会有电磁转矩的产生。即输入转速nl始终大于输出转速n，则其转差率s为:S= (nl-n)/nl，将上式变换如下:n = nl (l_s)。显然输入转速nl对于永磁调速装置来说是没有办法改变的；从上面公式中可以看出，要想改变输出转速n，即实现调速功能，就只能改变转差率S，换句话说:永磁调速装置的调速实质是一种转差调速，也叫滑差调速。其调速原理就是:通过改变输出转矩的大小来改变S，当输出转矩小于负载转矩，转速就下降，反之转速就上升。现有技术中改变输出转矩的大小通常有两种做法:一是改变永磁转子和导体转子间的磁通面积，二是改变两者之间的气隙大小；而这两种方法都需要机械执行机构，而机械执行机构的设置不仅使得传动装置的结构更为复杂，也增加了体积，提高了后续维护工作量。另外，现有技术中这类转差调速装置存在极大的转差功率损耗，若忽略机械损耗和杂散损耗，转差功率与输入功率的关系如下:Pm= SPm+(l-S)Pm，式中:Pm为输入功率，sPm为转差功率，(l-s)Pm为输出功率；从公式中可以看出:输入功率Pm不变时，当s越大，转差功率sPm也越大，输出功率(l-s)Pm就变小。在现有技术的永磁调速装置中，转差功率sPm都会作为热能在其上面散发掉，因此，当永磁调速装置调速越大发热越严重。例如:当s=0.5(即调速50% )时，忽略机械损耗和杂散损耗，永磁调速装置的传动效率只有50% ；因此，这种永磁调速装置在其工作原理上就存在传动效率低、能量损耗大的缺陷。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术的永磁调速装置中，改变输出转矩时，需要设置机械执行机构，不仅结构复杂，且增加了体积，提高了后续维护工作量；同时，存在转差功率的损耗，在输入功率一定的情况下，转差功率越大将导致输出功率越小，且转差功率以热能形式直接散发，当永磁调速装置调速越大时发热越严重、永磁调速装置的传动效率越低、能量损耗越大；进而提供一种结构简单、能量损耗小、传动效率高的绕组式永磁耦合传动装置。为解决上述技术问题，本专利技术的一种绕组式永磁耦合传动装置，其包括永磁转子，以及与所述永磁转子同轴且二者之间可发生相对转动的绕组转子；其中，所述永磁转子和所述绕组转子之间存在有气隙；所述绕组转子连接有可对所述绕组转子的电流/电压进行调节的控制结构。所述控制结构通过集电环和碳刷连接所述绕组转子。所述控制结构包括变流装置，所述变流装置可对所述绕组转子中的电流进行调-K-T。所述变流装置通过将转差功率回收或消耗调节所述绕组转子的电流。其中，消耗可以通过绕组内部消耗，也可以通过外部消耗；回收可以回收到电网，也可以回收到其他用电或储能设备。所述变流装置引入可控电动势，调节所述绕组转子的电流。所述永磁转子包括永磁体和壳体；其中，所述永磁体包括若干互相配合形成径向磁极的永磁体阵列，各个所述永磁体阵列之间交错布置，且所述永磁体形成单边磁场。所述永磁体阵列包括径向设置的第一永磁体阵列和与所述第一永磁体阵列周向正交设置的第二永磁体阵列。所述第一永磁体阵列包括成对且间隔设置的第一单元磁块和第二单元磁块，所述第一单元磁块和所述第二单元磁块的磁场方向分别为沿所述永磁体半径方向向内和向外；所述第二永磁体阵列包括成对且间隔设置的第三单元磁块和第四单元磁块，所述第三单元磁块和第四单元磁块的磁场方向分别为沿所述永磁体圆周切向的顺时针和逆时针；所述第一单元磁块设置在相邻的所述第三单元磁块和所述第四单元磁块之间，所述第四单元磁块设置在相邻的所述第一单元磁块和所述第二单元磁块之间。。所述永磁体还包括嵌入在所述第一永磁体阵列和所述第二永磁体阵列之间的2η个永磁体阵列(η = 1,2,3……)，并且他们与所述第一和第二永磁体阵列共同作用形成单边磁场。永磁体阵列的单元磁块的磁化强度矢量M有规律地逐渐变化，即，0m= (1+ρ) θ或Θ m = (1-p) Θ (p = I, 2，3......)，式中的p为永磁磁极对数，Θ m为磁化强度矢量M与X轴的夹角，Θ为通过某一扇形单元磁块中心的半径与X轴的夹角。所述永磁体阵列还包括嵌入的所述第一永磁体阵列和所述第二永磁体阵列之间的第三永磁体阵列；其中，所述第一永磁体阵列、所述第二永磁体阵列和所述第三永磁体阵列各自的磁场方向分别与相应半径形成非钝角的第一夹角、第二夹角和第三夹角，所述第一夹角、第二夹角与所述第三夹角之间的角度差分别为45度。所述第三永磁体阵列包括依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绕组式永磁耦合传动装置，其包括永磁转子，以及与所述永磁转子同轴且二者之间可发生相对转动的绕组转子；其中，所述永磁转子和所述绕组转子之间存在有气隙(9)；其特征在于：所述绕组转子连接有可对所述绕组转子的电流/电压进行调节的控制结构(17)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：漆复兴，黄海，徐俊峰，
申请(专利权)人：江苏磁谷科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32