[发明专利]带狭缝槽结构的高效轴向磁通永磁涡流联轴器

说明书

技术领域

本发明涉及联轴器，尤其涉及一种带狭缝槽结构的高效轴向磁通永磁涡流联轴器。

背景技术

永磁涡流联轴器具有不产生电磁谐波、减振效果好、总成本低、维护费用低、使用寿命长等优点，在诸多工业领域具有广泛的应用前景。永磁涡流联轴器将永磁转子安装在负载轴上，将导体转子与电机轴连接。导体转子随电动机旋转时，由于导体转子与永磁转子产生相对运动，从而生成涡流并产生切向电磁力即扭力，扭力由电机侧通过气隙传递给负载端，而改变永磁转子和导体转子之间的距离即气隙的大小可以改变磁场的强度，可以实现对负载的无级调速，而涡流损耗是永磁涡流联轴器的主要损耗。

对于永磁涡流联轴器而言，电磁转矩是个很关键的技术指标，电磁转矩-转差率/速度关系则是衡量永磁涡流联轴器稳态性能的重要依据。给定转差率/速度条件下的电磁转矩越大，意味着给定负载转矩条件下的涡流损耗和转差率越小，因此永磁涡流联轴器的高转矩密度指标等同于高运行效率。

目前，已实现市场化的轴向磁通永磁涡流传动/制动装置采用的导体盘均为无槽结构的环状盘，这种结构方案的弊端在于导体区磁密不高，因此转矩密度相对较低。

另外在借鉴传统电机铁心开槽结构及齿槽比经验值(0.5左右)基础上，现有技术中存在一种技术方案，其导体盘采用辐条状开槽结构，并指出导体盘槽内用实心钢作为填充材料。但是，实际运行时槽内填充材料中也将产生涡流，且这部分涡流对电磁转矩毫无贡献，却增加了涡流损耗。此外尽管此结构提高了导体区的磁密幅值，但由于对电磁转矩有贡献的有效导体涡流区大大缩小，导致该结构方案仅在高转差率/速度条件下转矩密度高于传统结构。由于永磁涡流联轴器通常工作于低转差速度情况下，因此限制了这种技术方案的实际应用。

另一方面，目前永磁涡流联轴器尤其是大功率设备正面临着损耗大、温升快和散热困难的技术难题，迫切需要从源头着手以缓解这些困境，因此在满足给定转矩指标要求前提下减少涡流损耗，对于永磁涡流传动/制动技术的发展和应用极为重要。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种在任意转差速度条件下可减少涡流损耗、提高设备效率的狭缝槽结构导体盘轴向磁通永磁涡流联轴器。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种带狭缝槽结构的高效轴向磁通永磁涡流联轴器，包括同一中心轴线设置的与动力源相连的导体转子和与负载相连的永磁转子，该永磁转子与导体转子之间相隔有空气隙；所述导体转子包括同一中心轴线设置的导体背铁盘和靠近永磁转子的复合结构导体盘，该复合结构导体盘包括一体结构的导体盘本体，该导体盘本体上周向均匀开设有狭缝槽、每一狭缝槽内填充有铁磁楔子；所述永磁转子包括永磁体背铁盘和设于该永磁背铁盘上的永磁体阵列。

其中，所述狭缝槽为沿径向方向开槽的贯穿直槽，所述狭缝槽的槽形为扇形、梯形或矩形中的一种或几种。

优选的，所述导体盘本体上的狭缝槽与相邻导条的平均宽度比值为0.01～0.2。

进一步，所述导体盘本体上的狭缝槽与相邻导条的平均宽度比值为0.02～0.1。

优选的，所述铁磁楔子是由高导磁率硅钢片铁心或涂有绝缘层的高导磁率实心电工纯铁制成，该铁磁楔子的轴向厚度与导体盘本体的轴向厚度相同。

进一步，所述永磁体阵列由若干个同心均布的呈偶数个磁极的永磁体构成，该永磁体阵列采用N、S极交替分布磁极阵列或海尔贝克永磁阵列。

再者，所述导体盘本体由高电导率的纯铜材料制成。

优选的，所述导体背铁盘和永磁体背铁盘是由高强度、高导磁率的电工纯铁材料制成。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：首先本发明采用开设有狭缝槽的导体盘本体，并在槽内填充硅钢片铁心或实心电工纯铁，铁磁楔子中的涡流可以忽略不计，从而既提高了导体区的磁密幅值，又最大限度保留了对电磁转矩有贡献有效导体涡流区域；以实现在任意转差率/速度条件下，本发明的电磁转矩密度远高于现有的永磁涡流装置；其次本发明在相同转矩指标条件下，本发明的永磁涡流联轴器涡流损耗、所对应的转差率/速度均远低于现有技术中的永磁涡流装置，从而能够全面提高永磁涡流联轴器的运行效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的爆炸示意图；

图3为本发明中导体盘本体的结构示意图；

图4为本发明中铁磁楔子的分布示意图；

图5为本发明中不同槽宽与导条宽比值下的转矩特性对比示意图；

图6为本发明与现有装置转矩特性对比示意图。