[发明专利]多转差级联式永磁调速装置

说明书

本发明公开了一种多转差级联式永磁调速装置，包括多个双级调速模块，多个双级调速模块串联联接，相邻的两个双级调速模块之间通过联轴器联接；双级调速模块包括左右两个对称级联的单级调速模块，单级调速模块包括主动转子总成、调速转子总成和从动转子总成组成。本发明可将永磁调速装置调速时所需的大转差分解为含有多层气隙的小转差，由于永磁调速装置在小转差状态下的发热量很小，因此即使永磁调速装置的输入端与输出端所需的转差很大，其整体的发热量也较小。本发明的轴向气隙磁通调节机构没有花键副，调速时轴向气隙磁通调节机构仅需克服气隙磁场拉力的轴向分量，因此轴向气隙磁通调节机构的体积小，结构简单，工作性能好，可靠性较高。

技术领域

本发明涉及永磁调速装置，特别是一种多转差级联式永磁调速装置。

背景技术

现有的永磁调速装置是利用永磁体与导体之间相互运动时所产生的洛仑兹力实现动力机和工作机之间的运动传递。永磁调速装置一般均具有软启动、速度可调和过载保护功能，被广泛应用于由负载和电机组成的传动系统中。

现有的永磁调速装置一般均为转差调速，即通过改变永磁体与导体之间的磁通面积来调节转速。当转差加大时，感生电流也随之加大，由此产生的功率损耗也随之加大，永磁调速装置的发热量也加大，当永磁调速装置所产生的热量达到永磁体的退磁温度时，永磁体将产生不可逆退磁，此时永磁调速装置将失效或报废，因此现有的永磁调速装置所传递的功率范围有限(空冷时一般500kW)。

另外，以美国Magna Drive公司为代表的现有永磁调速装置，一般仅有两个转子，分别为主动转子(与动力源相联)和从动转子(与负载相联)，通过改变两转子之间的轴向气隙长度从而达到调速目的，此时其轴向气隙磁通调节机构一般均为花键副结构，这是因为花键副在传递转矩时还可以沿轴向运动，使永磁体与良导体之间产生轴向相对运动，以改变轴向气隙磁通面积实现调速。这种调速方式需要克服两种轴向力：一是气隙磁场产生的磁拉力的轴向分量；二是沿花键副移动时花键轴与花键孔之间的摩擦力。由于带载时花键轴与花键孔之间的正压力很大，因此使其轴向移动时所需克服的摩擦力也很大，调速系统不仅需要较大的轴向拉力，而且花键轴也很容易在短期内磨损报废。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种多转差级联式永磁调速装置，可以解决以下问题：

1、现有永磁调速装置的大转差发热问题；

2、现有气隙磁通调节机构调速时轴向抽拉力过大问题。

本发明的设计思路如下：

1、本发明由多个单级调速模块组成，每个单级调速模块均包含三层同心式独立转子，分别为与动力源相联的主动转子，与轴向气隙磁通调节机构相联的调速转子，与负载相联的从动转子；调速转子及从动转子的转速均随主动转子转速的变化而变化，即调速转子与主动转子之间有转差，从动转子与调速转子之间也有转差；主动转子、调速转子及从动转子之间形成了两层气隙，分别为主动转子与调速转子之间、调速转子与从动转子之间；这两层气隙的径向气隙长度可以相同，也可以不同，由此形成的两个转差可以相同，也可以不同；调速转子一般位于中间层，其结构形状为筒型，筒的外圆及内孔表面均安装永磁体；与调速转子内、外表面相对应的主动转子的内表面及从动转子的外表面则分别安装良导体(可为铜、铝、铁磁体等)；调速转子也可为导体层，此时内、外两层的主动转子与从动转子则分别为永磁体层；

将上述的单级调速模块面对面级联在一起，即可组成一个含有四层气隙的双级调速模块，将多个含有四层气隙的双级调速模块以串联方式级联起来组成一个含有更多气隙的永磁调速装置。

上述方法可将永磁调速装置所需的大转差分解为含有多个气隙的小转差，由于永磁调速装置在小转差状态下的发热量很小，因此即使永磁调速装置的输入端与输出端所需的转差很大，其整体的发热量也很小，以保证永磁调速装置中的永磁体不会因为温升过高而产生不可逆退磁。