一種電磁耦合調速裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供一種電磁耦合調速裝置，包括同軸設置且相互獨立的第一軸和第二軸，第一軸上設置勵磁轉子，第二軸上設置繞組轉子，勵磁轉子與繞組轉子相對設置且有第一氣隙；還包括用于向勵磁轉子提供勵磁電流的勵磁單元，以及用于對繞組轉子的電流/電壓進行調節的控制器。通過勵磁單元給勵磁轉子提供勵磁電流，勵磁轉子通過勵磁電流產生磁場，與勵磁轉子相對設置且有第一氣隙的繞組轉子切割勵磁轉子產生的磁場產生感應電流，進而產生感應磁場，磁場與感應磁場相互作用傳遞轉矩，控制器通過控制繞組轉子的電流來控制傳遞轉矩的大小以適應轉速要求，實現0?99％額定轉速調速，并通過控制器對繞組轉子電流的控制將第一軸和第二軸之間的轉差功率回饋給電網，實現節能；此外，本實用新型專利技術提供的調速裝置，無需專門的機械式操作機構，結構簡單。

Electromagnetic coupling speed regulating device

The utility model provides an electromagnetic speed regulating device, comprising a coaxial set and independent of the first and second shaft, a first shaft set excitation rotor, second axis arranged on the rotor winding, the exciter rotor and rotor winding are oppositely arranged and first air gap; also used to provide excitation unit excitation current to the excitation rotor. And for the current of the rotor winding / voltage regulation controller. For excitation the rotor excitation current through the excitation unit, excitation rotor magnetic field produced by the excitation current, and rotor excitation winding disposed opposite the rotor and has a first air gap cutting excitation rotor magnetic field generated by the induction current and inductive magnetic field, magnetic field and magnetic field interaction torque transfer, through the controller to control the rotor winding current control in order to adapt to the transmission torque speed requirements, the realization of the 0 99% rated speed, and the controller to control the rotor winding current between the first and second shaft slip power back to the grid, to achieve energy saving; in addition, speed regulating device provided by the utility model, without mechanical operation of specialized institutions, simple structure.

【技術實現步驟摘要】
一種電磁耦合調速裝置
本技術涉及電磁耦合傳動
，具體涉及一種電磁耦合調速裝置。
技術介紹
永磁耦合調速作為一個無聯結的新興調速技術，是通過導體和永磁體之間的氣隙實現由驅動軸到負載軸的轉矩傳輸的裝置，其工作原理是，當驅動軸和負載軸存在速度差時，導體受到永磁體的影響產生感應電流進而產生磁場，二者的磁場相互耦合則傳遞了轉矩。永磁磁力耦合器廣泛應用于對風機、水泵類旋轉負載進行調速。目前市場上的渦流式永磁耦合器其導體為銅盤或銅環，為了調節扭矩，往往還需要一套執行結構來調節導體與永磁體的距離。這種產品從本質上存在以下缺點：1)不能提供大轉矩起動渦流式永磁耦合器的兩個轉子分別是磁鋼和銅盤。起動時兩個轉子轉差很大，如果磁鋼和銅盤靠近了，電流非常大，電樞反應將對磁場去磁，從而得不到大的轉矩。如果離開較遠，則磁場大大減弱，也得不到大的轉矩。所以，渦流式永磁耦合器只能適合于風機、泵類負載。2)不能大范圍調速渦流式永磁耦合器在調速過程中的轉差功率全部轉換為銅盤轉子中的發熱。而在大范圍調速時，轉差很大，這意味著轉差功率很大，銅盤發熱很嚴重。因此，渦流式永磁耦合器不適合于大范圍的調速運行，只適合于轉動慣量不大、調速范圍不大、短時運行的場合。3)需要機械式的操作機構渦流式永磁耦合器在起動過程中,需要一套機械式的操作機構來調節磁鋼轉子與銅盤轉子的間距，達到調節轉矩的目的。這種操作機構不僅使得系統臃腫，也降低了可靠性,增加了維護工作量。為了解決渦流式永磁耦合器不能提供大轉矩啟動、不能大范圍調速以及需要設置專門機械式操作機構的缺陷，現有技術已經提供了一種解決方式，中國專利文獻CN104767357A公開了一種繞組式永磁耦合傳動裝置，如圖1所示，該繞組式永磁耦合傳動裝置包括本體和控制器。本體上有兩個軸，分別裝有永磁磁鐵和線圈繞組。驅動電機與繞組永磁調速裝置連在一起帶動其永磁轉子旋轉產生旋轉磁場，繞組切割旋轉磁場磁力線產生感應電流，進而產生感應磁場，該感應磁場與旋轉磁場相互作用傳遞轉矩，通過控制繞組轉子的電流大小來控制其傳遞轉矩的大小以適應轉速要求，實現調速功能。控制器有三個作用，一是接通或者關斷繞組，使繞組永磁調速裝置具有離合功能。二是在接通繞組的時候通過控制繞組轉子的電流大小來控制其傳遞轉矩的大小以適應轉速要求，實現調速功能。三是將轉差功率回饋給電網，實現節能。然而，上述繞組式永磁耦合傳動裝置在實際使用中存在缺陷：繞組式永磁耦合傳動裝置的轉差功率將通過控制器回饋到電網，實現節能。對于風機、水泵負載，繞組式永磁耦合傳動裝置的最大轉差功率為其額定功率的14.815％，那么也就是說，控制器的容量只需要繞組式永磁耦合傳動裝置額定功率的14.815％就可以滿足使用要求，但實際并非如此。繞組式永磁耦合傳動裝置的電壓方程：E＝4.44kfNφ（7）式(7)中，φ為磁通，為定值，由永磁體材料和永磁體大小決定；f為轉差頻率，f＝(n1-n2)p/60，p為極對數。由式(7)可以看出，繞組式永磁耦合傳動裝置的轉差越大繞組電壓越高。對于風機、水泵負載，功率與轉速的三次方成正比，轉矩與轉速的平方成正比。輸出轉速n2越高，轉差越小，傳遞功率大，繞組電流越大；反之，輸出轉速n2越低，轉差越大，傳遞功率小，繞組電流越小，但繞組電壓越高。所以，繞組式永磁耦合傳動裝置的控制器的功率器件在選用時既要考慮轉差大時的高電壓，又要考慮轉差小的大電流，功率器件的功率等級高，使得控制器的體積大，成本高。繞組式永磁耦合傳動裝置，包括永磁轉子和繞組轉子，繞組轉子包括鐵心和繞組，驅動電機與永磁調速裝置連在一起帶動其永磁轉子旋轉產生旋轉磁場，繞組切割旋轉磁場磁力線產生感應電流，進而產生感應磁場，該感應磁場與旋轉磁場相互作用傳遞轉矩，主磁場在鐵心內變化時，會在鐵心內產生基本鐵耗，鋼的基本鐵耗一般表達式為：式(8)中，K為經驗系數，GFe為鋼的重量，p10/50為當B＝1T、f＝50Hz時，鋼單位重量內的損耗，其值可按硅鋼片型號查取；f為轉差頻率，f＝(n1-n2)p/60，p為極對數。對于繞組式永磁耦合傳動裝置，磁密B由永磁體(2c)提供，為定值。由式(8)可以看出，當繞組式永磁耦合傳動裝置輸出轉速n2越低，轉差越大，轉差頻率f越高，鐵耗越大。尤其在永磁體(2c)極對數p越多的情況下，轉差頻率f越高，鐵耗發熱越嚴重；并且由于電樞開槽，產生齒諧波磁場，在永磁體(2c)表面引起渦流損耗，磁鋼渦流損耗與轉差頻率的1.5次方成正比，所以，頻率越高磁鋼渦流損耗越大，磁鋼發熱越嚴重，而磁鋼發熱一但超過磁鋼耐熱最高溫度，必將引起磁鋼退磁。因此，繞組式永磁耦合傳動裝置不能有較多的極數，且輸出轉速越低，鐵耗和磁鋼渦流損耗越大。
技術實現思路
因此，本技術旨在提供一種電磁耦合調速裝置，以解決現有技術的渦流式永磁耦合器不能提供大轉矩啟動、不能大范圍調速以及需要專門機械式操作機構的問題。進一步地，本技術提供一種電磁耦合調速裝置，以解決現有技術的繞組式永磁耦合傳動裝置的控制器功率器件功率等級高、控制器體積大、成本高以及在輸出低轉速時，鐵耗大、發熱大、效率低的問題。本技術采用技術方案如下：一種電磁耦合調速裝置，包括機殼，安裝于所述機殼、同軸設置且相互獨立的第一軸和第二軸，所述第一軸上設置勵磁轉子，所述第二軸上設置繞組轉子，所述勵磁轉子與所述繞組轉子設置有第一氣隙；還包括與所述勵磁轉子的勵磁線圈連接以向所述勵磁線圈提供勵磁電流的勵磁單元，以及用于對所述繞組轉子的電流/電壓進行調節的控制器。所述繞組轉子包括第一鐵心和與所述控制器連接的主繞組，所述主繞組設置在所述第一鐵心上。所述主繞組與所述控制器通過第一集電環組件連接。所述主繞組為單相、三相或者多相繞組。所述繞組轉子的主繞組的電動勢E為：E＝0.074kpN1(n1-n2)(φ0+N2ΛmI2)式中，φ0為永磁磁通，p為極對數，N1為主繞組1b每相串聯匝數，N2為勵磁線圈匝數，I2為勵磁電流，Λm為磁導，k為繞組系數。所述勵磁轉子的第二鐵心為整體式結構或分體式結構，所述勵磁線圈安裝在所述第二鐵心上，連接方式為極間串聯或者極間并聯。所述勵磁單元包括設置在第一軸上的次轉子和設置在機殼上的次定子，所述次轉子與所述次定子相對設置有第二氣隙，所述次定子接受所述控制器或外部裝置提供的啟動電流；所述勵磁單元還包括連接于所述次轉子與所述勵磁轉子之間的整流器；或者，所述勵磁單元包括通過第二集電環組件連接所述勵磁轉子并為所述勵磁轉子提供所述勵磁電流的控制電路。所述次轉子包括第三鐵心和設置在第三鐵心上的次繞組，所述次繞組與所述整流器連接。所述次定子包括第四鐵心和設置在所述第四鐵心上的次線圈，所述次線圈與所述控制器連接。所述第四鐵心為整體式結構或分體式結構，所述次線圈設置在所述第四鐵心上，連接方式為極間串聯或者極間并聯。所述勵磁轉子上設置永磁體，所述永磁體與所述繞組轉子相對設置且有所述第一氣隙。所述永磁體N、S極在圓周上交替排列。所述勵磁轉子位于所述繞組轉子的徑向外側；或者，所述勵磁轉子位于所述繞組轉子的徑向內側；或者所述勵磁轉子和所述繞組轉子為盤式結構。本技術技術方案，具有如下優點：1.本技術提供的電磁耦合調速裝置，通過勵磁單元給勵磁轉子提供勵磁電流，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電磁耦合調速裝置，其特征在于，包括機殼(9)，安裝于所述機殼(9)、同軸設置且相互獨立的第一軸(7)和第二軸(8)，所述第一軸(7)上設置勵磁轉子(2)，所述第二軸(8)上設置繞組轉子(1)，所述勵磁轉子(2)與所述繞組轉子(1)相對設置有第一氣隙；還包括與所述勵磁轉子(2)的勵磁線圈(2b)連接以向所述勵磁線圈提供勵磁電流的勵磁單元，以及用于對所述繞組轉子(1)的電流/電壓進行調節的控制器(6)。

【技術特征摘要】
1.一種電磁耦合調速裝置，其特征在于，包括機殼(9)，安裝于所述機殼(9)、同軸設置且相互獨立的第一軸(7)和第二軸(8)，所述第一軸(7)上設置勵磁轉子(2)，所述第二軸(8)上設置繞組轉子(1)，所述勵磁轉子(2)與所述繞組轉子(1)相對設置有第一氣隙；還包括與所述勵磁轉子(2)的勵磁線圈(2b)連接以向所述勵磁線圈提供勵磁電流的勵磁單元，以及用于對所述繞組轉子(1)的電流/電壓進行調節的控制器(6)。2.根據權利要求1所述的調速裝置，其特征在于，所述繞組轉子(1)包括第一鐵心(1a)和與所述控制器(6)連接的主繞組(1b)。3.根據權利要求2所述的調速裝置，其特征在于，所述主繞組(1b)與所述控制器(6)通過第一集電環組件(5)連接。4.根據權利要求2所述的調速裝置，其特征在于，所述主繞組(1b)為單相、三相或者多相繞組。5.根據權利要求1-4任意一項所述的調速裝置，其特征在于，所述繞組轉子(1)的主繞組(1b)的電動勢E為：E＝0.074kpN1(n1-n2)(φ0+N2ΛmI2)式中，φ0為永磁磁通，p為極對數，N1為主繞組(1b)每相串聯匝數，N2為勵磁線圈匝數，I2為勵磁電流，Λm為磁導，k為繞組系數；通過控制I2大小，調節電動勢E的大小。6.根據權利要求1-4任意一項所述的調速裝置，其特征在于，所述勵磁轉子(2)的第二鐵心(2a)為整體式結構或分體式結構，所述勵磁線圈(2b)安裝在所述鐵心(2a)上，連接方式為極間串聯或者極間并聯。7.根據權利要求1-4任意一項所述的調速裝置，其特征在于，所述勵磁單元包括...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐俊峰，陳超，漆復興，
申請(專利權)人：江蘇磁谷科技股份有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇,32