[发明专利]混合励磁盘式涡流传动调速装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合励磁盘式涡流传动调速装置，属于电动机制造的技术领域。

背景技术

永磁传动技术的应用已有几十年的历史，它的应用之一是将原动机的动力通过其轴上的外磁部件传递给工作轴上的内磁部件，内外磁部件由隔离罩分开，从而工作轴无须伸出所要封闭的空间，取消了动密封，实现了无密封、零泄漏。主要应用于化学工业、石油化工、医药、食品工业中的泵和压缩机、搅拌机与阀门等。目前我国流体机械大量使用的传统机械密封在国外的这些部门已逐渐被永磁传动所取代。

永磁传动技术的另一应用是电励磁涡流传动装置，电励磁涡流传动装置使用了磁滞材料，是该装置的一大特色。磁滞材料与永磁材料的区别是前者容易改变极性，所以容易调节转矩，提供了优良的操作性能，目前它得到了广泛的应用。但它的额定转矩小，因为在额定转矩时，离合器开始滑动，磁滞材料由系统吸收能量，由于磁极的变化，动能变成热量，这部分热量应及时的散失和冷却。电励磁涡流传动装置转矩的调整控制由励磁线圈提供，需要直流电源及控制系统，它在自动控制系统中是最佳的选择。磁力装置与传感器、微处理器的集成可为某些工艺过程实现自动化。例如当卷绕机的卷径不断增加时，通过控制励磁电流变化，从而转矩亦随之相应地变化，以保证获得恒定的张力。这对印刷机类—凹印机，纺织机类—验布机，纸张处理机类—裁纸机，金属处理机类—镀膜机、线切割机、钢条热处理机、卷材机，包装机类—制袋机等是十分可贵的。因此，它是几乎任何材料的拉伸和卷曲过程控制的优良选择。

永磁传动无励磁消耗，但由于它通过机械方式或伺服机构调节气隙大小，因此使得使用操作不方便。而电励磁传动调节方便，但电励磁功率消耗较大。此外，传统电励磁传动由于采用爪极结构，其散热性能较差。

本发明讨论的混合励磁盘式涡流传动调速装置技术结合了永磁、电励磁涡流传动技术的优点，将永磁传动的高功率密度与电励磁涡流传动的磁场可调结合起来，充分发挥了两者的优势，克服了各自的缺点，减小了电励磁损耗。通过高强度永磁极、可调磁铁心极和铜盘的相互作用，实现电机和负载之间通过气隙进行扭矩的传递；电机和负载之间相互保持独立运行，没有机械连结。此外，本发明采用了磁极盘式结构，其散热性能比电励磁传动的更好。它主要由两部分组成，一部分是由连接在驱动侧的高强度永磁(钕铁硼)极和可调磁铁心极转子组成；另一部分是由连接在负载侧的铜盘组成的铜转子上。

本发明讨论的混合励磁传动技术的工作原理是：铜转子和磁极转子可以自由地独立旋转，当磁极转子旋转时，铜转子与磁钢转子产生相对运动，交变磁场通过气隙在铜转子上产生涡流，同时涡流产生感应磁场与磁极合成磁场(包括永磁磁场和电励磁磁场)相互作用，从而带动铜转子沿着与永磁转子相同的方向旋转，结果是在负载侧输出轴上产生扭矩，从而带动负载做旋转运动。通过调节直流励磁绕组的电流大小和方向，实现气隙磁场的增磁和弱磁，从而控制传递的扭矩，以获得可控制的负载转速、输出转矩和输出功率，从而实现负载转速、输出转矩和输出功率的调节。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种输出功率、转矩大，并能实时调节输出功率、转矩的混合励磁涡流传动装置。

技术方案：为了提高电机的输出功率、转矩，本发明采用了特殊的电机结构，即在被动转子的铜盘上进行开槽，槽内采用高导磁的填充材料填充，该结构比平板铜盘(不开槽)结构功率密度大，使得传动装置的传递功率更大，而在相同功率时，该结构比平板铜盘(不开槽)结构体积更小；为了调节输出功率、转矩，本发明引入了交错磁极和直流励磁绕组部分，从而实现混合励磁，交错磁极结构使得电机结构更为简单，励磁线圈长度比电励磁传动下的更短，因此电励磁损耗更小；此外，由于采用磁极盘式结构，其散热性能比电励磁传动更好。

铜盘开槽并采用高导磁的填充材料填充使得气隙磁通穿过高导磁物质进入到被动转子背轭，从而在铜盘中产生涡流。充分利用了铜的导电性和高导磁物质的导磁性，使得输出功率得以提高。

为了减小传动机构的附加同步转矩、附加异步转矩和单相振动力，被动转子铜盘上的开槽数遵循近槽配合原则，同时满足Q₁≠Q₂；Q₁≠Q₂±p；Q₁-Q₂≠(±1)；Q₁-Q₂≠(±p±1)。Q₁为铜盘开槽数；Q₂为永磁体数(为外环永磁极与内环永磁极的总数)；p＝Q₂/2表示主动转动体极数。