[发明专利]水冷式导体转子、永磁涡流调速器和永磁涡流耦合器

说明书

技术领域

本发明涉及永磁传动设备技术领域，具体的是一种水冷式导体转子，还是一种含有该水冷式导体转子的水冷式永磁涡流调速器，更是一种含有该水冷式导体转子的水冷式永磁涡流耦合器。

背景技术

永磁涡流调速器以其安全、可靠、节能、环保等优势逐步得到广泛引用，它是利用电磁感应基本原理，通过非接触式磁耦合实现动力传输，通过电磁气隙的改变调整输出轴的转速。

永磁涡流调速器的结构主要由导体转子、永磁转子和控制器三部分组成。导体转子固定在电动机轴上，永磁转子固定在负载转轴上，导体转子和永磁转子之间有间隙(称为气隙)。这样电动机和负载由原来的硬(机械)连接转变为软(磁)连接，通过调节永磁体和铜导体之间的气隙就可实现负载轴上的输出转矩变化，从而实现负载转速变化，用不同方式对气隙进行控制。其工作原理是：当电机旋转时，带动永磁调速器的导体转子在永磁转子所产生的强磁场中切割磁力线，导体中产生涡电流，该涡电流受到磁场力的作用，形成电磁阻尼，带动负载运动，从而实现了电机与负载之间的扭矩传输。

导体转子内的电涡流会导致转子发热，温度升高，当永磁体超过一定温度时，会发生消磁，致使调速器失效。调速器传递的功率越大，其产生的电涡流也越大，铜导体发热越厉害。目前对功率较大的调速器，通常采用水冷式结构，通过引入外部有压水源，向工作气隙喷射冷却水，实现降温。

目前使用的水冷式结构主要是喷射式降温。这种降温方式是将调速器密闭在一筒形容器内，输入轴和输出轴均由轴承支撑，在筒体上调速器铜盘对应位置处设置喷嘴，由外部引入的有压冷却水喷到铜盘表面进行冷却，在离心力作用下，冷却后的水会被甩到筒体内表面，被搜集后由排水口排出。

这种结构中冷却水是从外部向内喷射，在导体盘高速旋转的离心力作用下，冷却水很难深入到铜盘的中心地带，造成不均匀冷却，铜盘外缘因冷却水的充分覆盖而得到较好的冷却效果，而内部靠旋转中心部分因冷却水很少到达造成冷却效果不佳，热量散失不充分。

发明内容

为了解决永磁转子高速旋转时中心地带无法水冷的技术问题。本发明提供了一种水冷式导体转子、永磁涡流调速器和永磁涡流耦合器，该水冷式导体转子在导体转子的壳体上开设水道，引入有压水源，在导体转子的壳体内开设射水口，向永磁体和气隙内喷射冷却水，整个永磁体均能够被冷却降温，降温效果好，冷却水在高速离心力作用下被甩出。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：一种水冷式导体转子，含有壳体和空心轴，壳体和空心轴同轴设置并且壳体与空心轴的一端固定连接，空心轴内设有冷却水主管线，空心轴上设有进水口，壳体的侧壁内设有冷却水支管线，壳体内沿该导体转子的径向依次设有多个射水口，进水口依次通过冷却水主管线和冷却水支管线与射水口连通。

多个进水口设置在空心轴的两端之间，该多个进水口在空心轴的周向均匀分布，冷却水主管线沿空心轴的轴向设置并且冷却水主管线位于空心轴的中心。

空心轴外套设有冷却水套，冷却水套的内径大于空心轴的外径，空心轴能够相对于冷却水套转动，冷却水套的两端均与空心轴转动密封连接，冷却水套上设有冷却水入口，冷却水入口与进水口连通。

该导体转子的壳体包括设置在壳体一端的第一导体安装盘、设置壳体外周的周向导体固定套，第一导体安装盘的内表面设有第一端面导体，该周向导体固定套内含有径向导体。

冷却水支管线包括设置在第一导体安装盘内的多个支线喷射单元，支线喷射单元包括沿第一导体安装盘径向设置的径向水道和与径向水道连通的多条弧形水道，多条弧形水道的圆心为第一导体安装盘的圆心，射水口与弧形水道连通。

多条弧形水道中的最外侧的一条弧形水道的位置与该径向导体和径向永磁体之间的气隙的位置相对应，多条弧形水道中除了最外侧的一条弧形水道以外剩余的弧形水道的位置与第一端面永磁体的位置相对应，每个弧形水道上沿周向均匀分布有多个射水口；多条弧形水道中的最外侧的一条弧形水道上的射水口能够向该径向导体和该径向永磁体之间的气隙喷水，多条弧形水道中除了最外侧的一条弧形水道以外剩余的弧形水道上的射水口能够向第一端面永磁体喷水。

该周向导体固定套包括沿导体转子的轴向依次设置的第一导体安装套和第二导体安装套，第一导体安装套和第二导体安装套之间通过固定套连接件连接固定，该径向导体包括设置在第一导体安装套内表面的第一径向导体和设置在第二导体安装套内表面的第二径向导体，冷却水支管线包括依次连通的第一导体安装套内的轴向水道、该固定套连接件内的轴向水道和第二径向导体内的轴向水道。