永磁调速器

摘要

本发明公开了一种永磁调速器，包括与第一轴连接的外转子和与第二轴连接的内转子，外转子上设有第一转子盘和第二转子盘，内转子上设有第三转子盘、第四转子盘和一中间盘，中间盘与第二轴连接并位于第三转子盘和第四转子盘之间，第三转子盘可滑动地套接在第二轴上，第四转子盘则与调速机构相连接，第三转子盘、中间盘和第四转子盘之间穿设多根传扭销和气隙调节装置，气隙调节装置包括一个齿轮和两根平行的齿条，两根齿条分别位于齿轮的两侧并与齿轮啮合，齿轮安装在中间盘上，其中一根齿条固定连接在第三转子盘上，另一根齿条固定连接在第四转子盘上。本发明简化了气隙调节装置的结构，降低了制造成本，在装配时更便于控制两侧气隙的精度。

权利要求

1.一种永磁调速器，包括与第一轴（100）相连接的外转子（1）、与第二轴（200）相连接的内转子（2）以及与内转子（2）相连接的调速机构（5），所述外转子（1）上设有第一转子盘（11）和第二转子盘（12），所述内转子（2）上设有第三转子盘（21）和第四转子盘（22），第一转子盘（11）与第三转子盘（21）相对并保持有气隙，第二转子盘（12）与第四转子盘（22）相对并保持有气隙；其特征是，所述外转子（1）上的第一转子盘（11）为导体盘，第二转子盘（12）为永磁盘；所述内转子（2）上的第三转子盘（21）为永磁盘，第四转子盘（22）为导体盘，所述内转子（2）还包括一中间盘（23），所述中间盘（23）与第二轴（200）固定连接并位于第三转子盘（21）和第四转子盘（22）之间，第三转子盘（21）可滑动地套接在第二轴（200）上，第四转子盘（22）则通过轴承与所述调速机构（5）相连接，第三转子盘（21）、中间盘（23）和第四转子盘（22）之间穿设多根与第二轴（200）平行的传扭销（24），第三转子盘（21）、第四转子盘（22）和中间盘（23）之间还设有气隙调节装置，所述气隙调节装置包括一个齿轮（25）和两根平行的齿条（26a、26b），两根齿条（26a、26b）分别位于所述齿轮（25）的两侧并与齿轮（25）啮合，所述齿轮（25）可转动地安装在中间盘（23）上，其中一根齿条（26a）固定连接在第三转子盘（21）上，另一根齿条（26b）固定连接在第四转子盘（22）上，所述外转子（1）上的第一转子盘（11）和第二转子盘（12）之间通过多块气隙板（13）连接成笼形结构，相邻两块气隙板（13）之间还设有沿圆周方向布置的导风叶片（14）。

2.根据权利要求1所述的永磁调速器，其特征是，所述调速机构（5）包括一轴承座（6）和一滑动外套（51），所述轴承座（6）与第二轴（200）之间设有轴承，所述轴承座（6）的外圆柱面上设有螺旋槽（61），所述滑动外套（51）的下端套在轴承座（6）上，滑动外套（51）上固定有滚子（52）和摆臂（53），所述滚子（52）插入轴承座的螺旋槽（61）中，所述摆臂（53）与一个电动执行器（7）相连接，所述滑动外套（51）的上端可滑动地套在第二轴（200）上并通过轴承与第四转子盘（22）相连接。

3.根据权利要求1所述的永磁调速器，其特征是，所述第一转子盘（11）背面设有散热片（15）。

4.根据权利要求2所述的永磁调速器，其特征是，还包括一外圆筒（8），所述外转子（1）、内转子（2）与调速机构（5）均位于外圆筒（8）内，所述电动执行器（7）固定安装在外圆筒的筒壁（81）外侧，电动执行器（7）通过一根穿过所述筒壁（81）的连杆（9）与所述摆臂（53）相连接。

5.根据权利要求4所述的永磁调速器，其特征是，所述轴承座（6）固定在外圆筒的底板（82）上。

6.根据权利要求4所述的永磁调速器，其特征是，所述外圆筒的筒壁（81）上开有多个观察孔（83），观察孔（83）中安装网孔板；在外圆筒（8）的内壁上、观察孔的周围安装有多块导风板（85）。

说明书

永磁调速器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种永磁调速装置，具体地说，是涉及一种通过调节永磁转子与导体转子之间的气隙来达到调速目的的永磁调速器。

背景技术

[0002] 美国马格纳福斯公司1998年2月20日提出的中国发明专利申请98802726.7公开了一种可调节磁耦合器，它具有：安装在第一旋转轴上的两个导体转子，安装在第二旋转轴上的各包括相应一组永磁铁的两个永磁转子；两个永磁转子安装成位于两个导体转子中间，每个永磁转子与所对的导体转子之间各保持有气隙，该气隙可在推拉机构的作用下同时增大或减小。与气隙变化对应的是输出转矩的改变，使负载设备得到不同的转矩而产生不同的转速，且电机保持恒定的转速不变。

[0003] 但是，这种磁耦合器也存在着较多的缺陷，主要体现在以下几个方面：

[0004] 一、导体盘上产生的涡电流发热量巨大，依靠现有鳍片状散热片散热作用有限，极易使磁耦合器因高温而烧毁。

[0005] 二、鳍片状散热片在设备运转过程中所产生的噪声问题。

[0006] 三、位于永磁转子中的气隙调节装置结构复杂、制造成本高昂、装配难度大。

[0007] 四、永磁转子安装在输出轴的一端，由于永磁转子上安装有大量永磁体，整体质量极大，容易使输出轴在转动过程中出现较大的径向圆跳动。

[0008] 五、调速内外套筒中的凸轮机构，由于凸轮滚子采用与沟槽面接触的滑动接触式滑块，一旦失去润滑脂的润滑，极易使滑块在沟槽内卡死；同时，也无法准确控制调速机构的轴向位移，达不到所要求的气隙大小，也就无法准确调速了。

[0009] 六、在某些立式安装的环境下无法应用该水平形式的磁耦合器。

[0010] 上述缺陷的存在，影响了整个永磁调速器的运转稳定性，既限制了采用永磁调速器在某些要求较高场合的应用，也限制了永磁调速器的广泛推广应用。

发明内容

[0011] 本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、装配方便、气隙大小更容易控制的永磁调速器，以克服现有技术的上述缺陷。

[0012] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种永磁调速器，包括与第一轴相连接的外转子、与第二轴相连接的内转子以及与内转子相连接的调速机构，所述外转子上设有第一转子盘和第二转子盘，所述内转子上设有第三转子盘和第四转子盘，第一转子盘与第三转子盘相对并保持有气隙，第二转子盘与第四转子盘相对并保持有气隙；所述内转子还包括一中间盘，所述中间盘与第二轴固定连接并位于第三转子盘和第四转子盘之间，第三转子盘可滑动地套接在第二轴上，第四转子盘则通过轴承与所述调速机构相连接，第三转子盘、中间盘和第四转子盘之间穿设多根与第二轴平行的传扭销，第三转子盘、第四转子盘和中间盘之间还设有气隙调节装置，所述气隙调节装置包括一个齿轮和两根平行的齿条，两根齿条分别位于所述齿轮的两侧并与齿轮啮合，所述齿轮可转动地安装在中间盘上，其中一根齿条固定连接在第三转子盘上，另一根齿条固定连接在第四转子盘上。

[0013] 优选地，所述调速机构包括一轴承座和一滑动外套，所述轴承座与第二轴之间设有轴承，所述轴承座的外圆柱面上设有螺旋槽，所述滑动外套的下端套在轴承座上，滑动外套上固定有滚子和摆臂，所述滚子插入轴承座的螺旋槽中，所述摆臂与一个电动执行器相连接，所述滑动外套的上端可滑动地套在第二轴上并通过轴承与第四转子盘相连接。

[0014] 优选地，所述外转子上的第一转子盘为导体盘，第二转子盘为永磁盘；所述内转子上的第三转子盘为永磁盘，第四转子盘为导体盘。

[0015] 进一步地，所述第一转子盘背面设有散热片。

[0016] 优选地，所述外转子上的第一转子盘和第二转子盘之间通过多块气隙板连接成笼形结构，相邻两块气隙板之间还设有沿圆周方向布置的导风叶片。

[0017] 进一步地，还包括一外圆筒，所述外转子、内转子与调速机构均位于外圆筒内，所述电动执行器固定安装在外圆筒的筒壁外侧，电动执行器通过一根穿过所述筒壁的连杆与所述摆臂相连接。

[0018] 更优地，所述轴承座固定在外圆筒的底板上。

[0019] 更优地，所述外圆筒的筒壁上开有多个观察孔，观察孔中安装网孔板；在外圆筒的内壁上、观察孔的周围安装有多块导风板。

[0020] 与现有技术相比，本发明所采用的技术方案具有以下优点：

[0021] （1）简化了气隙调节装置的结构，降低了制造成本，在装配时更便于控制两侧气隙的精度。

[0022] （2）调速机构中，采用与螺旋槽相接触的滚子，转动灵活，不易卡死；同时，由于滚子与螺旋槽的接触面积更小，能准确控制调速机构的轴向位移，达到准确调整任意气隙大小的要求。

[0023] （3）内转子上的其中一个转子盘为永磁盘，另一个为导体盘，极大地减轻了内转子的重量，减小了转动惯量，并使第二轴悬臂端的受力情况得到改善，在转动过程中更加平稳，减振效果好。

[0024] （4）舍弃了现有技术中采用鳍片式散热片结构，改用设置在外转子圆周方向上的导风叶片，提升了空冷型永磁调速器的散热效率，降低了设备运转时的噪声。

[0025] （5）本发明可应用在常规立式安装环境下，与立式电机连接。

附图说明

[0026] 图1是本发明一种永磁调速器的结构剖视图。

[0027] 图2是本发明中内转子上的气隙调节装置的示意图。

[0028] 图3是本发明中内转子上的传扭销的连接示意图。

[0029] 图4是本发明中内转子的结构分解示意图。

[0030] 图5是本发明中调速机构的示意图。

[0031] 图6是本发明中外转子的立体结构示意图。

[0032] 图7是本发明中一种永磁转子的示意图。

[0033] 图8是本发明中一种外圆筒的结构剖视图。

[0034] 图9是本发明中电动执行器与调速机构的连接关系示意图。

[0035] 图中：

[0036] 1、外转子        2、内转子         3、轴承           4、轴承[0037] 5、调速机构      6、轴承座         7、电动执行器     8、外圆筒[0038] 9、连杆          10、永磁体        11、第一转子盘    12、第二转子盘[0039] 13、气隙板       14、导风叶片      15、散热片        21、第三转子盘[0040] 22、第四转子盘   23、中间盘        24、传扭销        25、齿轮[0041] 26a、齿条        26b、齿条         27、销孔          28、齿条孔[0042] 29、销孔         51、滑动外套      52、滚子          53、摆臂[0043] 61、螺旋槽       71、摇杆          81、筒壁          82、底板[0044] 83、观察孔       84、连接法兰      85、导风板        100、第一轴[0045] 200、第二轴

具体实施方式

[0046] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，本领域技术人员由此可以更清楚地了解本发明的其他优点及功效。

[0047] 需要说明的是，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，仅用以配合具体实施方式，供本领域技术人员更清楚地了解本发明的构思，并非用以限制本发明的保护范围。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明的功效及目的达成的情况下，均应仍落在本发明的保护范围之内。为了便于描述，各部件的相对位置关系是根据说明书附图的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是根据说明书附图的布图方向来确定的。

[0048] 如图1所示，本发明一种永磁调速器包括一个外转子1和一个内转子2，内转子2位于外转子1的内部。外转子1与第一轴100相连接，内转子2与第二轴200相连接，第一轴100与第二轴200中的一根为输入轴，另一根为输出轴，在本实施例中，第一轴100为输入轴，用于与电机轴相连接；第二轴200为输出轴，用于与负载设备相连接。

[0049] 外转子1上设有第一转子盘11和第二转子盘12，而内转子2上相应地设有第三转子盘21和第四转子盘22。第一转子盘11与第三转子盘21相对并在二者之间保持有气隙，这二者中一个为永磁盘，另一个为导体盘，从而可以构成永磁偶合器，在第一转子盘11与第三转子盘21之间传递扭矩，在本优选实施例中，第一转子盘11为导体盘，第三转子盘21为永磁盘，在永磁盘上镶嵌多块永磁体10（如图7所示），且永磁体10的N极、S极沿圆周方向交替排列，永磁偶合器的结构原理为现有技术，在此不作赘述。同样地，第二转子盘与第四转子盘相对并在二者之间保持有气隙，这二者中一个为永磁盘，另一个为导体盘，在本优选实施例中，第二转子盘12为永磁盘，第四转子盘22为导体盘。因此，在本发明的优选实施例中，外转子1上设有一个永磁盘和一个导体盘，内转子2上也设有一个永磁盘和一个导体盘，这样就不会将两个质量较大的永磁盘都集中在内转子上，从而极大地减轻了内转子的重量，减小了转动惯量，并使第二轴200悬臂端的受力情况得到改善，在转动过程中更加平稳，减振效果好。

[0050] 在第三转子盘21和第四转子盘22之间设有一个中间盘23，中间盘23与第二轴200键连接，从而可以传递扭矩。

[0051] 如图3、图4所示，第三转子盘21、中间盘23和第四转子盘22之间穿设多根与第二轴平行的传扭销24，用于将第三转子盘21和第四转子盘22的扭矩传递给中间盘23，进而传递给第二轴。优选地，其中一部分传扭销24固定在第三转子盘21上，并与中间盘上的销孔29、第四转子盘上的销孔27滑动配合，另一部分传扭销24固定在第四转子盘22上，并与中间盘上的销孔29、第三转子盘上的销孔27滑动配合。

[0052] 如图2、图4所示，在第三转子盘21、第四转子盘22和中间盘23之间还设有气隙调节装置，所述气隙调节装置包括一个齿轮25和两根平行的齿条26a、26b，两根齿条26a、26b分别位于齿轮25的两侧并与齿轮25啮合，齿轮25可转动地安装在中间盘23上，其中一根齿条26a的一端固定连接在第三转子盘21上，另一端穿过中间盘23可插入第四转子盘上对应的齿条孔28中；另一根齿条26b的一端固定连接在第四转子盘22上，另一端穿过中间盘23可插入第三转子盘上对应的齿条孔28中。当第四转子盘22受到外力远离或靠近中间盘23时，这种气隙调节装置可以保证第三转子盘21也同步地远离或靠近中间盘23，从而保持内转子两端的气隙相等。

[0053] 上述传扭销和气隙调节装置可以设置多组，沿圆周方向均布。

[0054] 继续参照图1，第三转子盘21通过一个滑套可滑动地套接在第二轴200的上端，第四转子盘22则通过轴承3与一个调速机构5的上端相连接，调速机构5的作用就在于向第四转子盘22施加外力，使其远离或靠近中间盘23，从而带动上述气隙调节装置动作，调节内转子2与外转子1之间的气隙。

[0055] 结合图1、图5和图9，调速机构5包括一轴承座6和一滑动外套51，在轴承座6与第二轴200之间设有轴承4，在轴承座6的外圆柱面上设有螺旋槽61，所述滑动外套51的下端套在轴承座6上，滑动外套51上固定有滚子52和摆臂53，滚子52插入轴承座的螺旋槽61中，并可以在螺旋槽61中滚动，加之采用自润滑结构，不会发生卡死现象，工作更加可靠。摆臂53可以与一个电动执行器7相连接，电动执行器7通过一根摇杆71与连杆9的一端相铰接，连杆9的另一端与摆臂53相铰接，可以带动滑动外套51转动，由于螺旋槽61的作用，滑动外套51转动的同时会产生轴向运动，而滑动外套51的上端可滑动地套在第二轴200上并通过轴承3与第四转子盘22相连接，因此，滑动外套51的转动可以推动第四转子盘22远离或靠近中间盘23，调节内转子2与外转子1之间的气隙。

[0056] 根据永磁偶合器的工作原理，调节内转子2与外转子1之间的气隙大小，可以调节内转子2与外转子1之间的滑差，进而达到无级平滑调速，实现高效节能。

[0057] 如图6所示，在本发明的一种优选实施例中，外转子1上的第一转子盘11和第二转子盘12之间通过多块气隙板13连接成笼形结构，相邻两块气隙板13之间还设有沿圆周方向布置的导风叶片14，当外转子1转动时，导风叶片14可以产生类似风扇的作用，加速空气流通，大大提高散热效果。另外，在第一转子盘11背面设置散热片15，散热片15直接暴露在空气中，在转动过程中，可以通过空冷方式散发转子盘11（导体盘）中因涡流产生的热量。因此本发明具有很好的空冷效果，并且不会产生很大的噪音。

[0058] 结合图1、图8，本发明的优选实施例还包括一个外圆筒8，所述外转子1、内转子2与调速机构5均位于外圆筒8内，所述电动执行器7固定安装在外圆筒的筒壁81外侧，连杆9穿过所述筒壁81与摆臂53相连接，轴承座6的下端固定在外圆筒的底板82上，底板82可以固定安装在一平面上，外圆筒8的上端设有连接法兰84，以便于与电机相连接。外圆筒的筒壁上开有多个观察孔83，外罩网孔板，便于观察内部运转情况以及通风；在外圆筒8的内壁上、观察孔83周围安装有多块导风板85，迫使外圆筒8内部的热空气依照要求的方向和位置从观察孔83排出，有利于内部散热。

[0059] 当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。