本发明公开了一种平移调磁环型永磁涡流调速装置，包括同心设置的输入轴及输出轴、与输入轴相连的磁转子、与输出轴相连的导体转子以及可轴向平移的调磁环；所述的磁转子包括A、B两个分转子，每个分转子由极性一致的永磁极和铁极交替排布，两个分转子的永磁极极性相反，且A、B两个环状铁心之间镶嵌一个径向充磁的永磁环。本发明的优点是：通过控制调磁环与磁转子上永磁环之间轴向位置的变化，可以实现磁转子和导体转子之间气隙磁场的灵活调节，最终实现宽调速运行，简化调速机构，降低维护成本，延长使用寿命，结构简单，操作方便，并适用于不同要求的场合，兼具永磁耦合联轴器、软起动器以及永磁调速器三者的功能。
1.一种平移调磁环型永磁涡流调速装置，包括同心设置的输入轴(1)和输出轴(16)，其特征在于：输入轴(1)上沿其轴向依次同心设置调磁环(3)和磁转子(7)，调磁环(3)可沿输入轴(1)的轴向进行平移，且调磁环(3)不随输入轴(1)旋转，输出轴(16)上同心设置导体转子(10)；
磁转子(7)包括非导磁材料支架(6)、径向充磁的永磁环(2)、A转子铁心(4)、B转子铁心(8)、A分转子永磁极(5)、A分转子铁极(9)、B分转子永磁极(11)和B分转子铁极(15)；径向充磁的永磁环(2)、A转子铁心(4)、B转子铁心(8)、A分转子永磁极(5)、A分转子铁极(9)、B分转子永磁极(11)和B分转子铁极(15)均嵌于非导磁材料支架(6)内；径向充磁的永磁环(2)同心镶嵌于A转子铁心(4)和B转子铁心(8)之间，A分转子永磁极(5)和A分转子铁极(9)沿圆周方向相间排列于A转子铁心(4)的轴向侧面，B分转子永磁极(11)和B分转子铁极(15)沿圆周方向相间排列于B转子铁心(8)的轴向侧面；且A分转子永磁极(5)与B分转子铁极(15)位于同一机械角位置，A分转子永磁极(5)与B分转子永磁极(11)的极性相反；
导体转子(10)包括铜层(12)和导体转子铁心(13)，铜层(12)固定在导体转子铁心(13)上。
2.根据权利要求1所述的平移调磁环型永磁涡流调速装置，其特征在于：当A分转子永磁极(5)充磁方向为沿轴向指向导体转子(10)时，磁转子(7)内的径向充磁的永磁环(2)的充磁方向为径向向内；当A分转子永磁极(5)充磁方向为沿轴向背向导体转子(10)时，磁转子(7)的径向充磁的永磁环(2)的充磁方向为径向向外。
3.根据权利要求1所述的平移调磁环型永磁涡流调速装置，其特征在于：调磁环(3)的径向宽度大于径向充磁的永磁环(2)的径向宽度。
4.根据权利要求1所述的平移调磁环型永磁涡流调速装置，其特征在于：当调磁环(3)沿轴向靠近径向充磁的永磁环(2)时，更多的永磁环励磁磁通会经过调磁环(3)，并形成磁通回路；当调磁环(3)沿轴向远离径向充磁的永磁环(2)时，永磁环励磁磁通会经过A转子铁心(4)、A分转子铁极(9)、导体转子(10)、B分转子铁极(15)和B转子铁心(8)，并与径向充磁的永磁环(2)构成磁通回路。
5.一种平移调磁环型永磁涡流调速装置，包括同心设置的输入轴(1)和输出轴(16)，其特征在于：输入轴(1)上同心套接圆桶式的磁转子(7)，磁转子(7)外套接调磁环(3)，调磁环(3)可沿磁转子(7)的轴向进行平移，且调磁环(3)不随输入轴(1)旋转，输出轴(16)上同心设置导体转子(10)；导体转子(10)同心嵌套于磁转子(7)内；
磁转子(7)包括非导磁材料支架(6)、轴向充磁的永磁环(23)、A转子铁心(4)、B转子铁心(8)、A分转子永磁极(5)、A分转子铁极(9)、B分转子永磁极(11)和B分转子铁极(15)；A转子铁心(4)、轴向充磁的永磁环(23)和B转子铁心(8)由输入轴向输出轴方向依次共径向面嵌于非导磁材料支架(6)内，A分转子永磁极(5)和A分转子铁极(9)沿圆周方向相间排列于A转子铁心(4)的周向内侧面，B分转子永磁极(11)和B分转子铁极(15)沿圆周方向相间排列于B转子铁心(8)的周向内侧面，且A分转子永磁极(5)与B分转子铁极(15)轴向正对，A分转子永磁极(5)与B分转子永磁极(11)的极性相反；
导体转子(10)包括铜层(12)和导体转子铁心(13)，铜层(12)固定在导体转子铁心(13)上。
6.根据权利要求5所述的平移调磁环型永磁涡流调速装置，其特征在于；当A分转子永磁极(5)的充磁方向沿径向指向导体转子(10)时，磁转子(7)内的轴向充磁的永磁环(23)的充磁方向为沿轴向指向输出轴(16)；当A分转子永磁极(5)充磁方向沿径向背向导体转子(10)时，磁转子(7)的轴向充磁的永磁环(23)的充磁方向为沿轴向指向输入轴(1)。
7.根据权利要求5所述的平移调磁环型永磁涡流调速装置，其特征在于：调磁环(3)的轴向宽度大于轴向充磁的永磁环(23)的轴向宽度。
8.根据权利要求5所述的平移调磁环型永磁涡流调速装置，其特征在于：当调磁环(3)沿轴向平移，渐渐覆盖轴向充磁的永磁环(23)的过程中，更多的轴向充磁的永磁环(23)的励磁磁通会经过调磁环(3)，并形成磁通回路，当调磁环(3)沿轴向远离轴向充磁的永磁环(23)时，更多的永磁环励磁磁通会经过A转子铁心(4)、A分转子铁极(9)、导体转子(10)、B分转子铁极(15)和B转子铁心(8)，并与轴向充磁的永磁环(23)构成磁通回路。
一种平移调磁环型永磁涡流调速装置
技术领域
[0001] 本发明属于电动机制造的技术领域，涉及一种平移调磁环型永磁涡流调速装置。
背景技术
[0002] 随着高性能永磁材料推广应用而迅速发展起来的永磁调速技术，是一种新型电机驱动系统调速节能技术，其原动机和负载间无接触，无振动传递及轴心偏移问题，从而大大提高系统可靠性。永磁传动技术的应用己有几十年的历史，它的应用是通过磁场耦合，实现原动机和负载间转矩的无接触传递。主要应用于化学工业、石油化工、煤炭水泥、冶金钢铁、舰船等很多领域的大功率风机泵类负载的电机驱动系统调速节能。
[0003] 按照永磁涡流调速装置的主磁通方向可以分为轴向磁通结构(盘式)和径向磁通结构(筒式)两大类。轴向磁通结构的永磁调速装置通常采用调整磁转子与导体转子之间的轴向气隙长度来控制气隙磁场大小，进而控制负载侧的运行速度。而径向磁通结构的永磁涡流调速装置，通常采用改变导体转子和磁转子之间的耦合面积来控制负载侧的转速。
[0004] 目前已经有相当多的产品应用到工厂中，有一部分可以实现在线调速。通过电动执行机构，调整两个部分的轴向位置，控制耦合面积或者气隙长度。由于调整两个转动转子相对轴向位置的难度是较大，尤其对于轴向结构，磁转子与导体转子之间存在相当大的轴向磁拉力。因此，有必要对永磁涡流调速装置的调磁方式进行一定的改进。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是：传统的涡流调速装置通过改变磁转子与导体转子轴向相对位置，控制两转子之间的耦合磁通量的多少，实现装置的调速功能。由于轴向平移一个旋转中的转子对操动装置的机械工艺要求较高，同时，造成操动机构复杂。因此，速度在线调节稳定性和可靠性较差。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0007] 一种平移调磁环型永磁涡流调速装置，包括同心设置的输入轴和输出轴，输入轴上沿其轴向依次同心设置调磁环和磁转子，调磁环可沿输入轴的轴向进行平移，且调磁环不随输入轴旋转，输出轴上同心设置导体转子；
[0008] 磁转子包括非导磁材料支架、径向充磁的永磁环、A转子铁心、B转子铁心、A分转子永磁极、A分转子铁极、B分转子永磁极和B分转子铁极；径向充磁的永磁环、A转子铁心、B转子铁心、A分转子永磁极、A分转子铁极、B分转子永磁极和B分转子铁极均嵌于非导磁材料支架内；径向充磁的永磁环同心镶嵌于A转子铁心和B转子铁心之间，A分转子永磁极和A分转子铁极沿圆周方向相间排列于A转子铁心的轴向侧面，B分转子永磁极和B分转子铁极沿圆周方向相间排列于B转子铁心的轴向侧面；且A分转子永磁极与B分转子铁极位于同一机械角位置，A分转子永磁极与B分转子永磁极的极性相反；
[0009] 导体转子包括铜层和导体转子铁心，铜层固定在导体转子铁心上。
[0010] 当A分转子永磁极充磁方向为沿轴向指向导体转子时，磁转子内的径向充磁的永磁环的充磁方向为径向向内；当A分转子永磁极充磁方向为沿轴向背向导体转子时，磁转子的径向充磁的永磁环的充磁方向为径向向外。
[0011] 调磁环的径向宽度大于径向充磁的永磁环的径向宽度。
[0012] 当调磁环沿轴向靠近径向充磁的永磁环时，更多的永磁环励磁磁通会经过调磁环，并形成磁通回路，当调磁环沿轴向远离径向充磁的永磁环时，永磁环励磁磁通会经过A转子铁心、A分转子铁极、导体转子、B分转子铁极和B转子铁心，并与径向充磁的永磁环构成磁通回路。
[0013] 一种平移调磁环型永磁涡流调速装置，包括同心设置的输入轴和输出轴，输入轴上同心套接圆桶式的磁转子，磁转子外套接调磁环，调磁环可沿磁转子的轴向进行平移，且调磁环不随输入轴旋转，输出轴上同心设置导体转子；导体转子同心嵌套于磁转子内；
[0014] 磁转子包括非导磁材料支架、轴向充磁的永磁环、A转子铁心、B转子铁心、A分转子永磁极、A分转子铁极、B分转子永磁极和B分转子铁极；A转子铁心、轴向充磁的永磁环和B转子铁心由输入轴向输出轴方向依次共径向面嵌于非导磁材料支架内，A分转子永磁极和A分转子铁极沿圆周方向相间排列于A转子铁心的周向内侧面，B分转子永磁极和B分转子铁极沿圆周方向相间排列于B转子铁心的周向内侧面，且A分转子永磁极与B分转子铁极轴向正对，A分转子永磁极与B分转子永磁极的极性相反；
[0015] 导体转子包括铜层和导体转子铁心，铜层固定在导体转子铁心上。
[0016] 当A分转子永磁极的充磁方向沿径向指向导体转子时，磁转子内的轴向充磁的永磁环的充磁方向为沿轴向指向输出轴；当A分转子永磁极充磁方向沿径向背向导体转子时，磁转子的轴向充磁的永磁环的充磁方向为沿轴向指向输入轴。
[0017] 调磁环的轴向宽度大于轴向充磁的永磁环的轴向宽度。
[0018] 当调磁环沿轴向平移，渐渐覆盖轴向充磁的永磁环的过程中，更多的轴向充磁的永磁环的励磁磁通会经过调磁环，并形成磁通回路，当调磁环沿轴向远离轴向充磁的永磁环时，更多的永磁环励磁磁通会经过A转子铁心、A分转子铁极、导体转子、B分转子铁极和B转子铁心，并与轴向充磁的永磁环构成磁通回路。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明创新性的改善磁路结构，是将调磁部分与转子部分隔离，通过轴向平移非旋转调磁环，控制铁极表面气隙磁场强弱，将原本沿轴向平移磁转子或者导体转子的操动机构简化为仅需轴向平移一个非旋转的调磁环去实现永磁涡流调速器的调速功能，降低调速执行机构的复杂性，提高了装置的稳定性，降低维护费用，更加方便的实现了速度在线调节。
附图说明
[0020] 图1是实施例1中平移调磁环型永磁涡流调速装置的剖面示意图；
[0021] 图2是实施例1中调磁环、磁转子和导体转子的爆炸图；
[0022] 图3是辐条式导体转子的爆炸图；
[0023] 图4是实施例2中平移调磁环型永磁涡流调速装置的剖面示意图；
[0024] 图5是实施例2中调磁环、磁转子和导体转子的爆炸图；
[0025] 图6是鼠笼式导体转子的爆炸图。
[0026] 其中，输入轴1、径向充磁的永磁环2、调磁环3、A转子铁心4、A分转子永磁极5、非导磁材料支架6、磁转子7、B转子铁心8、A分转子铁极9、导体转子10、B分转子永磁极11、铜层12、导体转子铁心13、辐条式导体盘14、B分转子铁极15、输出轴16、带齿铁心盘17、轴向充磁的永磁环23、鼠笼式导体筒32、筒式带齿铁心33。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0028] 实施例1
[0029] 如图1-3所示，一种平移调磁环型永磁涡流调速装置，包括同心设置的输入轴1和输出轴16，输入轴1上沿其轴向依次同心设置调磁环3和磁转子7，调磁环3可沿输入轴1的轴向进行平移，且调磁环3不随输入轴1旋转，输出轴16上同心设置导体转子10；
[0030] 磁转子7包括非导磁材料支架6、径向充磁的永磁环2、A转子铁心4、B转子铁心8、A分转子永磁极5、A分转子铁极9、B分转子永磁极11和B分转子铁极15；径向充磁的永磁环2、A转子铁心4、B转子铁心8、A分转子永磁极5、A分转子铁极9、B分转子永磁极11和B分转子铁极15均嵌于非导磁材料支架6内；径向充磁的永磁环2同心镶嵌于A转子铁心4和B转子铁心8之间，A分转子永磁极5和A分转子铁极9沿圆周方向相间排列于A转子铁心4的轴向侧面，B分转子永磁极11和B分转子铁极15沿圆周方向相间排列于B转子铁心8的轴向侧面；且A分转子永磁极5与B分转子铁极15位于同一机械角位置，A分转子永磁极5与B分转子永磁极11的极性相反；
[0031] 导体转子10包括铜层12和导体转子铁心13，铜层12固定在导体转子铁心13上。
[0032] 当A分转子永磁极5充磁方向为沿轴向指向导体转子10时，磁转子7内的径向充磁的永磁环2的充磁方向为径向向内；当A分转子永磁极5充磁方向为沿轴向背向导体转子10时，磁转子7的径向充磁的永磁环2的充磁方向为径向向外。
[0033] 优选的，导体转子10为辐条式导体转子，包括辐条式导体盘14和带齿铁心盘17，辐条式导体盘14嵌套在带齿铁心盘17上。
[0034] 调磁环3的径向宽度大于径向充磁的永磁环2的径向宽度。
[0035] 当调磁环3沿轴向靠近径向充磁的永磁环2时，更多的永磁环励磁磁通会经过调磁环3，并形成磁通回路，当调磁环3沿轴向远离径向充磁的永磁环2时，永磁环励磁磁通会经过A转子铁心4、A分转子铁极9、导体转子10、B分转子铁极15和B转子铁心8，并与径向充磁的永磁环2构成磁通回路。调整调磁环3与径向充磁的永磁环2之间的轴向距离，可以灵活调节径向充磁的永磁环2励磁磁通通过导体转子的磁通量，从而实现磁转子与导体转子之间的气隙磁场调节，进而实现装置的调速功能。
[0036] 实施例2
[0037] 如图4-6所示，一种平移调磁环型永磁涡流调速装置，包括同心设置的输入轴1和输出轴16，输入轴1上同心套接圆桶式的磁转子7，磁转子7外套接调磁环3，调磁环3可沿磁转子7的轴向进行平移，且调磁环3不随输入轴1旋转，输出轴16上同心设置导体转子10；导体转子10同心嵌套于磁转子7内；
[0038] 磁转子7包括非导磁材料支架6、轴向充磁的永磁环23、A转子铁心4、B转子铁心8、A分转子永磁极5、A分转子铁极9、B分转子永磁极11和B分转子铁极15；A转子铁心4、轴向充磁的永磁环23和B转子铁心8由输入轴向输出轴方向依次共径向面嵌于非导磁材料支架6内，A分转子永磁极5和A分转子铁极9沿圆周方向相间排列于A转子铁心4的周向内侧面，B分转子永磁极11和B分转子铁极15沿圆周方向相间排列于B转子铁心8的周向内侧面，且A分转子永磁极5与B分转子铁极15轴向正对，A分转子永磁极5与B分转子永磁极11的极性相反；
[0039] 导体转子10包括铜层12和导体转子铁心13，铜层12固定在导体转子铁心13上。
[0040] 当A分转子永磁极5的充磁方向沿径向指向导体转子10时，磁转子7内的轴向充磁的永磁环23的充磁方向为沿轴向指向输出轴16；当A分转子永磁极5充磁方向沿径向背向导体转子10时，磁转子7的轴向充磁的永磁环23的充磁方向为沿轴向指向输入轴1。
[0041] 优选的，导体转子10为鼠笼式导体转子，包括鼠笼式导体筒32和筒式带齿铁心33，鼠笼式导体筒32嵌套在筒式带齿铁心33上。
[0042] 调磁环3的轴向宽度大于轴向充磁的永磁环23的轴向宽度。
[0043] 当调磁环3沿轴向平移，渐渐覆盖轴向充磁的永磁环23的过程中，更多的轴向充磁的永磁环23的励磁磁通会经过调磁环3，并形成磁通回路，当调磁环3沿轴向远离轴向充磁的永磁环23时，更多的永磁环励磁磁通会经过A转子铁心4、A分转子铁极9、导体转子10、B分转子铁极15和B转子铁心8，并与轴向充磁的永磁环23构成磁通回路。调整调磁环3与永磁环23之间的相对位置，可以灵活调节永磁环23励磁磁通通过导体转子10的磁通量，从而实现磁转子7与导体转子10之间的气隙磁场调节，进而实现装置的调速功能。
[0044] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特点和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
