[发明专利]一种永磁异步调速装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁调速装置，特别是一种永磁异步调速装置。

背景技术

目前永磁调速装置一般为盘式、套筒式及基于异步电机鼠笼的笼型套筒式。盘式及套筒式的工作原理是利用永磁体盘(或套)与导体盘(或套)的相对转动产生涡流，并利用此涡流产生的感应磁场与永磁磁场相作用来传递动力。制造导体盘(或套)的材料为良导体(如铝、铜等)，工作时将产生较大涡流，导致永磁调速装置热损大，效率低。

基于异步电机鼠笼的笼型转子永磁异步调速装置与异步电机工作原理相同，其特征如下：①转差率的可变化范围很小，调速范围非常有限，即使过载50％，其转速降低也不超过3％；②启动电流倍数大(一般约为额定电流的4～7倍)；③启动转矩倍数小(一般约为额定转矩的1～2倍)；④通过改变磁通调速时，转子电流变化很大，最大电流可为额定电流的3～7倍以上，因此发热大、效率低。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明目的是要提供一种发热小、效率高及调速范围大的永磁异步调速装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种永磁异步调速装置，包括永磁外转子总成、内转子总成、机械调速装置及动力输出轴；

所述的永磁外转子总成包括动力输入轴、离心式叶片、挡风板和永磁体套筒，所述的动力输入轴一端通过键与原动机动力输出轴直接相联、另一端通过爪型结构或铰制孔螺栓与永磁体套筒相联；永磁体套筒中的永磁体为瓦型结构，永磁体的圆弧表面向内，各圆弧表面形成的内孔为圆柱形或圆锥形；所述的永磁体套筒中的永磁体沿圆周均匀分布且磁极沿径向交错排列；所述的离心式叶片与挡风板沿轴向方向紧密接触，且与动力输入轴及永磁体套筒共同旋转；

所述的内转子总成包括内转子及端环；所述的内转子由铁磁体材料制成，内转子的外形与永磁体圆弧表面形成的内孔形状一致，即同为圆柱形或圆锥形；内转子的内孔为花键孔，并与动力输出轴上的花键共同构成花键移动副；内转子外形表面与花键内孔之间开有沿轴向通风孔，并与永磁外转子总成上的离心式叶片共同构成散热通道；内转子总成中端环的数量为两个，均由良导体材料制成，并安装在内转子的两侧；

所述的内转子外形表面为以下三种形状之一：

外形表面为光滑表面；

外形表面沿轴向开多个直槽，所开的直槽与内转子中心线平行或成一定角度；

外形表面沿轴向开多个环形槽；

所述的永磁外转子总成与内转子总成之间有一层均匀的气隙；且永磁体套筒中永磁体圆弧表面形成的内孔与内转子外形配套使用；

所述的机械调速装置为直线运动平台，包括安装在动力输出轴上的调速轴承座、平面导轨、自润滑复合轴承、丝杠、丝母、齿轮减速马达及两端支撑丝杠的调速装置前端轴承座和调速装置后端轴承座，所述的调速轴承座中装有调速轴承，所述的自润滑复合轴承通过螺纹连接安装在调速轴承座的底部，所述的丝母通过螺纹联接安装在调速轴承座底部、并套装在丝杠上构成螺旋副，丝杠两端分别由调速装置前端轴承座和调速装置后端轴承座支撑，丝杠的尾部与齿轮减速马达的输出轴通过连轴器相联；调速装置前端轴承座、调速装置后端轴承座及齿轮减速马达通过螺栓联接分别固定在底座板上；

所述的机械调速装置具有以下功能：使内转子相对外转子总成中的永磁体做轴向移动，通过改变轴向磁通面积进行调速；或者使内转子与外转子总成中的永磁体处于完全耦合状态；

所述的动力输出轴为阶梯轴结构，其上开有花键槽，由调速轴承座中的调速轴承及调速装置后端轴承座中的后端轴承支撑，其尾部安装法兰盘，以便与负载轴相联。

所述的永磁外转子总成与用铁磁体材料制成的内转子之间存在一层均匀气隙；

所述的铁磁体材料为碳钢。

本发明所述的一种永磁异步调速装置，当外界负载波动较小时，所述的内转子两端不加端环。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1、本发明发热小，效率高，主要体现在电磁及机械结构两方面：

(1)电磁方面：当转差率较小时，绝大多数磁力线沿内转子表面所开槽的轮廓线闭合，转子有效磁通区域增加，转子阻抗减小，因此感生电流小，发热小，效率高；当转差率较大时，由于集肤效应，磁通主要集中在内转子表面，虽然此时内转子表面产生的感生电流为涡流，但只有少量涡流沿内转子本体闭合，大部分则通过内转子两端的良导体端环闭合，使内转子端部电抗大为减小，从而减小转子阻抗，使感生电流小，发热小，效率高；