[发明专利]一种60°Halbach双层永磁转子的筒式磁力耦合器及复合调速系统

说明书

本发明公开了一种60°Halbach双层永磁转子的筒式磁力耦合器及复合调速系统，筒式磁力耦合器是由导体转子、内层永磁转子和外层永磁转子构成，其中，导体转子包括依次套装在输出轴上的导体轭铁和导体；内层永磁转子包括筒状的内层永磁转子轭铁及内层永磁体；外层永磁转子包括筒状的外层永磁转子轭铁及外层永磁体，内层永磁体、外层永磁体均采用60°Halbach充磁；导体转子、内层永磁转子和外层永磁转子之间均存在气隙。本申请基于筒式磁力耦合器结合调速总成设计出复合调速系统，把利用调速总成控制筒式磁力耦合器中内层永磁转子、外层永磁转子的相对位置实现调速和改变永磁体和导体耦合的长度实现调速相结合使得磁力耦合器调速范围更广，调速更平滑稳定。

技术领域

本发明涉及机械工程中的传动技术领域，是一种非接触式连接的磁力耦合器，具体是一种60°Halbach双层永磁转子的筒式磁力耦合器及复合调速系统；具有多种调速方式可以增强磁力耦合器调速的平滑性和稳定性使得调速的范围也更广。

背景技术

近年来，随着永磁材料的发展，磁力耦合器的结构被提出用来代替传统的调速设备。磁力耦合器主要应用在不同类型的机械设备上，如风机、水泵、物料输送机、斗式提升机、球磨机、卷扬机、破碎机、搅拌机、绞直机等。

磁力耦合器根据电磁感应原理产生电磁转矩达到传动的目的，通过气隙中磁场耦合作用实现力和转矩的无接触传递，与传统耦合器相比，具有无接触式传动、过载保护作用，其中调速型磁力耦合器，可通过调节永磁转子和导体转子之间的气隙厚度，实现对负载的调速。

在IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS期刊上发表的文献“Analysis on a novelflux adjustable permanent magnet coupler with a double-layer permanent magnetrotor”讲述了一种可通过调节两永磁转子间的相对转动角度进行调速的磁力耦合器，首先该文献中永磁块之间存在有轭铁，导致磁场在轭铁处形成回路降低了永磁体的利用率。其次由于文献所述的磁力耦合器永磁体和轭铁间隔排布且永磁体为周向充磁方式，所以耦合器的工作位置只有3个。最后文献中并未提及如何实现两永磁转子相对位置的控制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提出了一种60°Halbach双层永磁转子的筒式磁力耦合器及复合调速系统，可以进行不停机下的复合无极调速；首先，筒式磁力耦合器中同轴的内外层永磁转子在差速机构或同步机构的控制下可进行相对位置的变动，进而改变磁感线的走向改变工作气隙的磁通密度进行调速。其次，还可以改变永磁转子与导体转子之间的轴向位置，进而改变永磁体和导体耦合的长度实现调速。本装置可以把前二者调速方式相结合，实现磁力耦合器的复合调速，使得调速范围更广、调速更平滑稳定。

本发明所采用的技术方案如下：

一种60°Halbach双层永磁转子的筒式磁力耦合器，包括：

导体转子，所述导体转子包括导体轭铁、导体，所述导体轭铁套装在输出轴上，所述导体套装在导体轭铁外；

内层永磁转子，所述内层永磁转子包括筒状的内层永磁转子轭铁及设置在内层永磁转子轭铁内壁面的内层永磁体，所述内层永磁体采用60°Halbach充磁；所述内层永磁转子轭铁套装在导体外部且两者之间存在气隙；

外层永磁转子，所述外层永磁转子包括筒状的外层永磁转子轭铁及设置在外层永磁转子轭铁内壁面的外层永磁体，所述外层永磁体采用60°Halbach充磁；所述外层永磁转子轭铁套装在内层永磁转子轭铁外部且两者之间存在气隙。

进一步，所述内层永磁转子与外层永磁转子之间气隙、导体转子与内层永磁转子之间的气隙均保持在2-5mm。

进一步，外层永磁转子轭铁的厚度大于内层永磁转子轭铁的厚度。

进一步，所述外层永磁体采用表贴式的方式进行安装，所述外层永磁转子轭铁采用铁氧体软磁材料。