[实用新型]新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器

说明书

技术领域

本发明是一种新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器，是是一种可隔离冲击负荷且高效节能、结构简单的传动轴耦合连接装置，可广泛应用于中小型电机拖动和动力传动领域。 

背景技术

目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机(包括380V/660V低压电动机和3KV/6KV中压电动机)，常规的电机拖动连接基本都是采用法兰盘直轴连接，虽然具有结构简单、传动效率较高的特点，但由于绝大多数的连接场合都属于带负载连接且直轴的刚性连接没有缓冲，从而导致相当多的异步电动机及其拖动系统处于非经济的运行状态，白白地浪费掉大量的电能。究其原因，大致是由以下几种情况造成的： 

①  由于大部分电动机采用带满负荷直接起动方式，除了造成对电网及拖动系统的冲击和事故之外，8～10倍的起动电流造成巨大的能量损耗。 

②  为满足满载大力矩起动的要求，在进行电动机容量选配时，往往片面追求大的安全余量，且层层加码，结果使电动机容量过大，造成“大马拉小车”的现象，导致电动机偏离最佳工况点，运行效率和功率因数降低。 

③  从电动机拖动的生产机械自身的运行经济性考虑，往往要求电力拖动系统具有变压、变速调节能力，若用定速定压拖动，势必造成大量的额外电能损失。 

由以上原因分析可知，导致工业领域大量使用的交流异步电动机非经济运行的最根本原因还在于结构过于简单的法兰盘刚性直轴连接方式无法缓冲满负载起动的冲击，从而导致巨大的能量消耗所致。虽然电机拖动领域也采取了降压起动、电子软起动等措施，但都是从电机输入端采取措施来限制电机起动的冲击负荷。 

近年来，随着节能降耗技术日新月异般的发展。在交流异步电动机拖动领域，开始出现从电机输出端来隔离起动时的冲击负荷并实现无级调速的新技术——即永磁耦合驱动及调速技术。最早公知的永磁耦合驱动及调速技术参见美国专利No.5477094，是一种盘形轴向磁场的、气隙可调的永磁耦合调速器，该永磁耦合调速器由盘形的实心导体铜盘作为主驱动盘和安装有稀土磁钢的从动盘所组成，其工作原理是靠实心铜盘旋转时感应涡流并通过涡流来驱动永磁从动盘跟随旋转做功，通过调节两轮盘的间隙大小改变气隙长度来调整两轮盘的转差率而实现无级调速；此种结构有其致命缺陷：第一，实心铜盘实际上阻隔了稀土磁钢的磁路，导致磁路磁阻很大，大量的稀土磁钢提供的磁势消耗在导磁率很低的气隙和磁路一部分的铜盘上，导致气隙磁通密度反而很低，稀土材料的高磁能积优势没有充分得到利用；第二，实心铜盘导致感应的涡流无固定的流向而内部电流紊乱，而且由于没有导磁强的材料形成特定路径的磁路使得涡流产生的磁场强度也不高。以上磁路结构和电路结构的缺陷，导致该永磁耦合调速器所传递的力矩和功率受到极大限制，且使得该永磁耦合调速器的发热现象很严重。 

近期，国内也于2011年3月公知了几种针对上述美国专利技术缺陷的改进型专利结构，参见中国专利ZL200910162313.6、ZL200910148102.7和ZL200910148103.1，这几种专利结构比较系统、彻底而全面地解决了美国专利的不足，是解决高电压、大功率重型交流异步电动机起动和恒功率调速的比较理想的技术方案。但在面对工业领域大量使用的中小型低压交流异步电动机，以上侧重于无级调速的专利结构的永磁耦合调速器又显得结构过于复杂，在应用上受到很大的限制，而在国民经济领域大量的电能却又恰恰消耗在这众多的中小型低压交流异步电动机拖动系统中，其造成的能源损失宏观上远远大于高电压的、重型交流异步电动机拖动系统；因此，针对中小型低压电动机拖动系统(5kW～300kW)而言，解决起动冲击隔离的实用结构应该成为重点，一种结构简单、安装便捷且可采用现有电机工业领域成熟工艺技术而快速系列化推广应用的新型感应式异步永磁耦合器是当前电动机节能降耗的当务之急。 

发明内容