[发明专利]一种斜坡入口渐开线型流道永磁调速器散热盘

说明书

本发明涉及水冷永磁偶合器散热技术领域，一种斜坡入口渐开线型流道永磁调速器散热盘，散热盘的第一侧端面与铜盘的第一侧端面相互贴合，散热盘内部具有若干个周向布置散热流道，散热流道中，渐开线型流道为开设在散热盘第一端面且与铜盘位置对应的条形凹槽，渐开线型流道从内端到外端为与散热盘旋转方向同向开设的渐开线状延伸，冷却液进入流道第一端开设在散热盘的第二端面，冷却液进入流道的第二端与渐开线型流道内端连通，冷却液退出流道的第一端开设在散热盘的第二端面，冷却液退出流道的第二端与渐开线型流道外端连通。本散热盘提高了换热效率，且水流沿曲线流动，大幅降低了冷却液旋转产生的阻力矩。

技术领域

本发明涉及水冷永磁偶合器散热技术领域，特别是斜坡入口渐开线型流道永磁调速器散热盘。

背景技术

永磁偶合器依靠铜盘与永磁体滑差原理传递扭矩，实现电机与负载间的非接触式传动，具有传动效率高、无谐波干扰、纯机械结构可靠性高等优点，能够解决液力耦合器漏油维护繁琐、变频器谐波干扰严重等传统传动系统存在的问题，广泛应用于刮板机、皮带机等煤机装备及电厂、石化、钢厂等非煤领域。但是，随着工业生产需求及规模化进程的不断提高，离心压缩机、皮带运输机、破碎机、水泵等我国重大工程核心装备逐步趋于大功率及超大功率，水冷型大功率永磁偶合器需求愈发旺盛。而大功率水冷永磁偶合器常服役于高速重载工况下，转差大、热损耗多、温升高，导致铜盘变软、永磁体退磁，严重影响偶合器运行可靠性，故高效可靠的水冷散热系统才可保证偶合器运行稳定。

水冷型永磁偶合器散热是通过冷却液在旋转离心力作用下沿设计好的贴铜盘的冷却流道流动带走铜盘热量进而实现降温的目的，其冷却过程属于冷却液旋转散热。目前，水冷偶合器流道设计多是借鉴液力耦合器及电机水冷散热设计经验，流道多为面式及直线型流道，存在以下问题：1)铜盘高温区域覆盖面积广，最高温度高，甚至导致铜盘融化；2)铜盘、永磁体等关键零部件温度梯度大，高温区针对性散热设计不足，散热效率低；3)冷却流道型式不合理，旋转阻力矩大，消耗运行功率，传动效率低；4)冷却流道内冷却液分布不均匀，冷却流道及铜盘空泡气蚀严重，长时间运行后振动加大。

当前，水冷永磁偶合器冷却流道设计多为模仿及自定义，真正基于样条曲线精准设计冷却流道进而降低阻力矩、提高散热效率的永磁偶合器流道尚无先例。《大功率水冷永磁涡流调速器的多场耦合研究_戴明宇》等文献中对水冷型永磁涡流调速器进行了热场、磁场、流场等多场耦合技术研究，但其涉及的永磁偶合器为筒式结构，冷却液位于筒环内，并未进行专门的冷却流道设计，导致实际应用过程中遇到高热损时难以满足散热要求。《永磁调速装置及其水冷系统的研究与设计_张志鹏》等文献针对水冷系统进行了专门研究，包括直线流道与曲线流道的设计，但其流道位于铜盘上，对偶合器漏磁影响较大，不利于扭矩传递，且文献中只提到曲线流道，并未进行曲线流道的具体设计，亦未给出流道曲线与阻力矩关系等，致使冷却流道设计依然不够满足高效散热与减小阻力矩的双重要求。《水冷式导体转子、永磁涡流调速器和永磁涡流耦合器》专利中描述了一种具有多个射水口冷却液管线的冷却机构，能够保证永磁体中心部位冷却到位，降温效果良好；但是其冷却液进口在主动转子一侧，需要靠水压及旋转离心力迫使冷却液在驱动侧沿外壳流道流入负载侧铜盘转子内进行降温，这样无法保证负载侧冷却液量，降温效果难以保证。因此，高效可靠且分布合理的散热流道才是解决水冷偶合器散热的关键点所在。

目前设计的大功率水冷偶合器流道存在以下问题：

(1)流道型式多为面式及直线型流道，流道换热面积小，温升高；阻力矩大，降低传递效率；高速旋转时冷却液分布不均匀，冷却流道及铜盘空泡气蚀严重，引发转子质量分布不均、振动加大，影响偶合器运行稳定性。

(2)为保证降温效果流道直接开在铜盘上，或者为保证冷却液进出方便流道开在钢盘外侧。铜盘侧开流道将增加磁场漏磁率，降低传递扭矩，需要增加铜盘厚度弥补扭矩损失，增加成本并增加本体重量；钢盘外侧开流道虽然方便于布置进出水等相关事项，但由于远离铜盘，降温效果并不好。