CN202014189U - 永磁调速器及包含该永磁调速器的调速机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种永磁调速器及包含该永磁调速器的调速机构。该永磁调速器包括永磁内转子(10)，连接至第一转轴；导磁外转子(20)，连接至第二转轴，并相对于永磁内转子(10)沿轴向可滑动地设置；永磁内转子(10)具有锥台永磁结构，导磁外转子(20)具有容纳锥台永磁结构的锥形导磁内腔。根据本实用新型的永磁调速器能够实现软对接，并使永磁体与导磁体实现零磁隙，达到同步运行，有效提高了工作效率，减小了滑差率，降低了发热量，减少了温度对永磁材料磁力衰减的影响。

Description

永磁调速器及包含该永磁调速器的调速机构

技术领域

本实用新型涉及机械调速领域，具体而言，涉及一种永磁调速器及包含该永磁调速器的调速机构。

背景技术

永磁耦合调速器有电机空载启动佳的优点，并具有窄范围调速功能，因此，正逐渐取代联轴器的地位，成为一种先进新颖的联轴调速设备。

目前国内外的永磁耦合调速器，主要有圆片状永磁耦合调速器和圆柱状永磁耦合调速器，其中圆柱状永磁耦合调速器是在圆片状永磁耦合调速器上进行改进，使得调速器的调速更加稳定，而且在重量上也有较大减轻，因此，很大程度上减少了自耗，提高了工作效率。圆柱形永磁耦合调速器的形状强度较好，重量较轻，安全性更好。

在专利申请号为“200920256058.7”，专利申请日为2009年12月02日，专利名称为“一种永磁调速器”的中国实用新型专利中，公开了一种永磁调速器，它包括筒形导体转子、筒形永磁转子和调节器，筒形永磁转子在筒形导体转子内，其间由空气隙分开，并随各自安装的旋转轴独立转动；调节器调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对位置，以改变筒形导体转子与筒形永磁转子之间的作用面积。这种永磁调速器具有结构简单、体积小，调速范围大以及调节器驱动力小的优点。但是这种永磁调速器之间存在空气隙，因此使得调速器无法消除滑差率，难以实现永磁转子与导体转子的同步运行，并且导致发热量变大，造成温度过高，导致永磁体的磁力衰减。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种永磁调速器及包含该永磁调速器的调速机构，能够实现软对接，并使永磁体与导磁体实现零磁隙，达到同步运行，有效提高了工作效率，减小了滑差率，降低了发热量，减少了温度对永磁材料磁力衰减的影响。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种永磁调速器，包括：永磁内转子，连接至第一转轴；导磁外转子，连接至第二转轴，并相对于永磁内转子沿轴向可滑动地设置；永磁内转子具有锥台永磁结构，导磁外转子具有容纳锥台永磁结构的锥形导磁内腔。

进一步地，永磁内转子包括：内转子体，与第一转轴连接；永磁块，设置在内转子体上；永磁外转子包括：外转子体，与第二转轴连接；导磁块，设置在外转子体上。

进一步地，永磁块与导磁块的大小相同，永磁块沿永磁内转子外壁周向方向均匀设置，导磁块沿导磁外转子内壁周向方向对应永磁块均匀设置。

进一步地，永磁调速器还包括：第一法兰，与外转子体固定连接；滑动装置，通过第一法兰连接在外转子体上；调速驱动件，可转动地设置在滑动装置上。

进一步地，滑动装置包括：外花键轴套，固定连接在负载轴上；内花键滑套，与第一法兰固定连接，并可滑动地设置在外花键轴套外，在内花键滑套的外周壁沿周向方向设置有转动凹槽，调速驱动件设置在转动凹槽内。

进一步地，调速驱动件与转动凹槽之间还设置有滚动轴承。

进一步地，在永磁内转子的内圆设置有加强筋。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种调速机构，包括电机轴和负载轴，还包括上述的永磁调速器，永磁调速器的永磁内转子同轴设置在电机轴上，导磁外转子同轴设置在负载轴上。

进一步地，调速机构还包括蜗轮和蜗杆，蜗杆与电机连接，蜗轮与蜗杆配合，并沿电机轴轴向方向设置，在调速驱动件上设置有滑块，滑块设置在蜗轮的第一螺杆上，并具有与第一螺杆相配合的螺纹孔。

进一步地，在永磁调速器外设置有隔音罩壳。

根据本实用新型的技术方案，永磁内转子具有锥台永磁结构，导磁外转子具有容纳锥台永磁结构的锥形导磁腔体。锥形配合结构使永磁内转子与导磁外转子在耦合的过程中，能够实现零磁隙，达到贴合状态，从而实现零滑差率，永磁内转子与导磁外转子之间最终可实现同步运行，有效提高了调速器的工作效率，提高了输出电机的有效功率。由于滑差率降低，在永磁内转子与导磁外转子的转动过程中，发热量也大量减小，降低了永磁体的磁力衰减。在永磁内转子的内圆设置有加强筋，能够有效增大永磁内转子的散热面积，增强永磁内转子的结构强度，并可以起到风叶的导风作用，取得更好的散热效果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的永磁调速器的结构示意图；以及

图2示出了根据本实用新型的实施例的调速机构的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，永磁调速器包括永磁内转子10和导磁外转子20。永磁内转子10连接至第一转轴。导磁外转子20连接至第二转轴，并且可以相对于永磁内转子10沿轴向方向滑动。永磁内转子10具有锥台永磁结构，导磁外转子20具有容纳锥台永磁结构的锥形导磁内腔。永磁内转子10具有位于导磁外转子20内的工作状态。永磁内转子10的锥台永磁结构具有与导磁外转子20的锥形导磁内腔相贴合的结构，并且在永磁调速器处于工作状态时，最终实现与锥形导磁内腔贴合。

当第一转轴为电机轴13时，第二转轴为负载轴44，当第一转轴为负载轴44时，第二转轴为电机轴13。因此，永磁内转子10和导磁外转子20的连接关系并不一定，可以根据实际情况而定。此外，导磁外转子20相对于永磁内转子10可滑动，可以是永磁内转子10固定设置在第一转轴上，导磁外转子20可滑动地设置在第二转轴上，也可以是永磁内转子10可滑动地设置在第一转轴上，导磁外转子20固定设置在第二转轴上。

在本实施例中，永磁内转子10固定设置在电机轴13上，导磁外转子20可滑动地设置在负载轴44上。当永磁调速器开始工作时，导磁外转子20在驱动力作用下，逐渐向永磁内转子10靠近。由于导磁外转子20的锥形导磁内腔具有与永磁内转子10的锥台永磁结构贴合的结构，并且具有相同的锥度，因此，最终能够使导磁外转子20与永磁内转子10完全贴合，达到零磁隙，大大减小了涡流，降低了发热量，从而降低了永磁调速器的永磁内转子10的磁力衰减，提高了耦合效率。

在导磁外转子20与永磁内转子10完全贴合后，随着导磁外转子20与永磁内转子10的转动，最终可以实现导磁外转子20与永磁内转子10的同步转动，达到额定最高转速100％。因此，在导磁外转子20与永磁内转子10的分开和结合的过程中，可以实现0～100％的调速范围，实现了较大的调速范围，调节更加灵活，工作效率更高。

锥形配合结构使得永磁调速器的直径更小，离心力更小，重量更轻，因此电机的自耗更小，有效节约了能源，降低了能量耗费。此外，锥形配合结构也使得永磁内转子10与导磁外转子20的之间磁力在贴合时最大，在分开时，磁吸力分为轴向作用力和径向作用力，因此，需要克服较小的轴向力。而磁力作用在轴向方向的作用最大，因此，大大降低了永磁内转子10与导磁外转子20分离的难度，使永磁调速器易合易分，使用更加方便。

在本实施例中，永磁调速器的永磁内转子10包括通过第二法兰31与电机轴13固定连接的内转子体11，以及设置在内转子体11上，并且沿内转子体11的外壁周向分布的永磁块12，导磁外转子20包括与负载轴44滑动连接的外转子体21，以及设置在外转子体21上，并且沿外转子体21的内壁周向分布的导磁块22。优选地，永磁块12沿内转子体11的外壁轴向均匀分布，导磁体22沿外转子体21的内壁周向方向对应永磁块12均匀设置。更优选地，永磁块12与导磁块22的大小相同。永磁块12具有外壁倾斜的结构，其沿周向方向的截面形状可以为三角形，也可以为梯形，导磁块22具有内壁倾斜的结构，其沿周向方向的截面形状也可以为三角形或者梯形。

在永磁内转子10的内圆中设置有加强筋，加强筋能够有效提高永磁内转子10的结构强度，防止永磁内转子10受力变形，并且加强筋具有较大的散热面积，能够更有效地将调速过程中产生的热量散发出去，降低内部热量积聚，从而降低环境温度。此外，加强筋还可以起到风叶的作用，对气流起到导向作用，进一步提高散热效率。

在外转子体21的外部设置有第一法兰30，外转子体21与第一法兰30固定连接，第一法兰30的另一端与滑动装置40固定连接。滑动装置40包括与负载轴44固定连接的外花键轴套42，以及与第一法兰30固定连接的内花键滑套43。内花键滑套43套设在外花键轴套42上，并可沿花键槽轴向滑动。在内花键滑套43的外周壁沿周向方向设置有转动凹槽45，在转动凹槽45中设置有调速驱动件41。调速驱动件41相对于内花键滑套43可转动，并能够驱动内花键滑套43沿轴向滑动，从而带动导磁外转子20沿轴向滑动，达到目标位置。优选地，在内花键滑套43的转动凹槽45与调速驱动件41之间设置有滚动轴承，能够更好地降低转动凹槽45与调速驱动件41之间的摩擦力，提高永磁调速器的性能。滑动装置也可以为设置在第一法兰30与负载轴44之间的长键，在第一法兰30的内壁和负载轴44的外壁上设置有沿轴向方向的滑动长槽，长键设置在滑动长槽中。在第一法兰30的外壁设置有调速驱动件41，其设置方式和花键配合的设置方式相同。当外转子体21转动时，通过键连接带动转轴转动，同时通过调速驱动件41控制外转子体21的轴向移动，实现调速器的调速功能。

从图1和图2中可以看出，根据本实用新型的实施例，调速机构包括电机轴13、与电机轴13同轴设置并通过第二法兰31连接在电机轴13上的永磁内转子10、负载轴44、与负载轴44同轴设置并通过第一法兰30连接在负载轴44上的导磁外转子20，永磁内转子10和导磁外转子20相对设置。在调速驱动件41上固定设置有滑块46，滑块46上具有沿电机轴13的轴向方向设置的螺纹孔，第一螺杆53穿过该螺纹孔沿轴向方向设置。

在第一螺杆53上设置有蜗轮52，在蜗轮52上设置有与其相配合的蜗杆51，蜗杆51垂直于电机轴13的轴向方向设置在第二螺杆54上，第二螺杆54的两端通过轴承座47固定。在第二螺杆54的一端设置有变速电机50，以输出扭矩，并通过设置在第二螺杆54上的蜗杆51将驱动力传递给蜗轮52，以驱动蜗轮52转动。

蜗轮52和第一螺杆53通过设置在第一螺杆53两端的轴承座47加以固定，并在蜗杆51的转动作用下与滑块46发生相对运动，由于第一螺杆53固定在轴承座47上，因此无法沿轴向运动，在螺旋作用下，滑块46做轴向运动，带动调速驱动件41做轴向运动，从而带动导磁外转子20做轴向运动，并通过调整变速电机50的转向，来调整导磁外转子20的轴向运动方向，实现导磁外转子20和永磁内转子10的离合。在本实施例中，蜗轮52有两个，分别设置在永磁调速器的上下两侧。大模数蜗轮具有较大转矩，足够超过磁隙很小时的磁吸力，并具有止退功能，因此能够很方便的实现对永磁调速器的调速，并能够满足在调速过程中由于磁力逐渐增大所带来的不断增大的转矩要求。

在永磁调速器的外部设置有隔音罩壳60，能够隔绝永磁调速器调速过程中的噪音，降低噪音污染，有效保护环境。

在永磁调速器调速过程中，变速电机50带动第二螺杆54转动，使两个蜗轮52同步缓慢旋转，连接蜗轮52上的两条第一螺杆53，也同时同方向旋转。两条第一螺杆53同步带动两块滑块46。滑块46上具有销轴孔，并通过销轴连接在调速驱动件41的两个销轴孔内。使调速驱动件41沿轴向左右推动导磁外转子20，当导磁体外转子20逐渐向永磁内转子10靠近时，感应磁力强度不断增大，当感应磁力强度超过了负载扭矩时，负载就会启动，随着越来越靠近，负载转速不断增加，直到达到额定转速。

由于永磁体与导磁体的接近距离，和磁力强度是乘方关系变化，当距离少于3mm时，磁力增加变化会很大，同时负载转速变化也会很大，这时调速机构上的蜗轮转速务必放慢，驱动力缓慢增加。通过恰当的微调转速，使导磁外转子20快到额定转速前的一段转速有明朗缓慢变化，那么当调节某点转速时，能准确捕捉到位，使速度稳定变化，使调速过程更加稳定。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：永磁内转子具有锥台永磁结构，导磁外转子具有容纳锥台永磁结构的锥形导磁腔体。锥形配合结构使永磁内转子与导磁外转子在耦合的过程中，能够实现零磁隙，达到贴合状态，从而实现零滑差率，永磁内转子与导磁外转子之间最终可实现同步运行，有效提高了调速器的工作效率，提高了输出电机的有效功率。由于滑差率降低，在永磁内转子与导磁外转子的转动过程中，发热量也大量减小，降低了永磁体的磁力衰减。在永磁内转子的内圆设置有加强筋，能够有效增大永磁内转子的散热面积，增强永磁内转子的结构强度，并可以起到风叶的导风作用，取得更好的散热效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁调速器，包括：

永磁内转子(10)，连接至第一转轴；

导磁外转子(20)，连接至第二转轴，并相对于所述永磁内转子(10)沿轴向可滑动地设置；

其特征在于，

所述永磁内转子(10)具有锥台永磁结构，所述导磁外转子(20)具有容纳所述锥台永磁结构的锥形导磁内腔。

2.根据权利要求1所述的永磁调速器，其特征在于，

所述永磁内转子(10)包括：

内转子体(11)，与所述第一转轴连接；

永磁块(12)，设置在所述内转子体(11)上；

所述永磁外转子(20)包括：

外转子体(21)，与所述第二转轴连接；

导磁块(22)，设置在所述外转子体(21)上。

3.根据权利要求2所述的永磁调速器，其特征在于，所述永磁块(12)与所述导磁块(22)的大小相同，所述永磁块(12)沿所述永磁内转子(10)外壁周向方向均匀设置，所述导磁块(22)沿所述导磁外转子(20)内壁周向方向对应所述永磁块(12)均匀设置。

4.根据权利要求2所述的永磁调速器，其特征在于，还包括：

第一法兰(30)，与所述外转子体(21)固定连接；

滑动装置(40)，通过所述第一法兰(30)连接在所述外转子体(21)上；

调速驱动件(41)，可转动地设置在所述滑动装置(40)上。

5.根据权利要求4所述的永磁调速器，其特征在于，所述滑动装置(40)包括：

外花键轴套(42)，固定连接在负载轴(44)上；

内花键滑套(43)，与所述第一法兰(30)固定连接，并可滑动地设置在所述外花键轴套(42)外，在所述内花键滑套(43)的外周壁沿周向方向设置有转动凹槽(45)，所述调速驱动件(41)设置在所述转动凹槽(45)内。

6.根据权利要求5所述的永磁调速器，其特征在于，所述调速驱动件(41)与所述转动凹槽(45)之间还设置有滚动轴承。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的永磁调速器，其特征在于，在所述永磁内转子(10)的内圆表面设置有加强筋。

8.一种调速机构，包括电机轴(13)和所述负载轴(44)，其特征在于，还包括权利要求1至7中任一项所述的永磁调速器，所述永磁调速器的所述永磁内转子(10)同轴设置在所述电机轴(13)上，所述导磁外转子(20)同轴设置在所述负载轴(44)上。

9.根据权利要求8所述的调速机构，其特征在于，还包括蜗轮(52)和蜗杆(51)，所述蜗杆(51)与电机(50)连接，所述蜗轮(52)与所述蜗杆(51)配合，并沿所述电机轴(13)轴向方向设置，在所述调速驱动件(41)上设置有滑块(46)，所述滑块(46)设置在所述蜗轮(52)的第一螺杆(53)上，并具有与所述第一螺杆(53)相配合的螺纹孔。

10.根据权利要求9所述的调速机构，其特征在于，在所述永磁调速器外设置有隔音罩壳(60)。

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