耐高温高性能斜槽式转子异步磁力联轴器的制作方法

文档序号:7424364阅读:183来源:国知局
专利名称:耐高温高性能斜槽式转子异步磁力联轴器的制作方法
技术领域
本发明涉及机械工程中的磁力传动技术领域,特别是一种磁场调制的高性能耐高温斜ffi 式转子异步磁力联轴器。其主要应用于工作温度高、对生产环境要求无泄露的传动装置或设
备中,特别适合于无轴封、无泄漏、耐高温的磁力泵、磁力搅拌釜、磁力阀等。
背景技术
传统的机械式联轴器被广泛应用于机械传动连接, 一般均采用接触式传递运动和动力, 存在冲击大、寿命短、需润滑等缺点。目前,常用的同步式磁力传动装置根据磁性材料同性 相斥、异性相吸原理來工作的,故装有永磁体的内外转子可实现非接触式传动,克服了上述 缺点,因内外磁转子无接触,两者之间留有间隙,所以常常在两者之间设置隔离套以实现全 密封,无泄露传动,广泛应用于化工、石油、食品等行业,特别是在无轴封、无泄漏磁力泵 和磁力搅拌釜的应用较广。但是这种同步式磁力传动在应用上也存在着一定的局限性,由于 内磁转子在密封隔离套中是与介质接触的,当需要传送的介质温度较高或运转后本身温度增 加,若内磁转子上永磁体的温度高于其居里点温度时就易发生退磁现象,使磁力传动能力下 降甚至不能正常工作,这些制约了磁力传动的使用范围。钕铁硼永磁体的实际使用温度,由 于剩磁温度系数较大, 一般只能限定在8(TC以下。如采用居里温度较高而温度系数较低的钐 钴永磁体,虽能在一定程度上满足温度的要求,但由于其价格非常的昂贵,目前尚不宜普遍 釆用。钐钴永磁体的实际使用温度, 一般限定在25(TC以下。
中国专利200420025250.2公开了一种永磁感应磁力传动装置,由于内转子无须永磁材料 可以实现高温下的传动要求,但上述磁力传动由于其永磁体不能提供更强的高速旋转磁场, 另外内转子镶嵌的条状导体径向深度较小,在导条的径向方向产生的感应电流及磁力线的分 布差异不大,所以工作中内转子中电流的外挤效果不明显,也就是很难产生深槽的集肤效应, 所以传动性能受到制约。另外此种磁力联轴器一般运行于转速稳定的情况,当运行速度有急 剧变化时,例如速度变小时,转差率过大就会引起转子损耗急剧增大,效率降低、发热严重。

发明内容
本发明的目的是要克服上述缺点和不足,提供一种磁场调制式斜槽转子结构的异步磁力 联轴器,可节约永磁体用量,提高传动可靠性,减少维护,提高效率,降低成本,特别是适用于磁力泵、磁力搅拌釜、磁力阀及其它器械的传动系统在高温状态下(介质温度高达300
'C 45(TC)的传动需要,而且可用于运行速度有急剧变化的情况。
为实现上述目的,本发明的技术方案为
耐高温高性能斜槽式转子异步磁力联轴器,包括内、外转子其特征在于增加了密封 隔离套、带齿的调磁极片,外转子由外转子基体和外转子永磁体组成,内转子由内转子基体、 磁感应导体和端环组成;密封隔离套置于内转子和外转子之间,罩装在内转子上,带齿的调 磁极片置于内转子和外转子之间,固定于机体上,外转子永磁休按N极、S极偶数相间紧密 排列粘装在外转子基体内径圆周壁上;内转子基体外周开设斜向深槽或螺旋状槽,埋入良导
体材料后形成磁感应导体,并形成封闭的笼形转子,与端环构成感应电流的通道。
上述联轴器中,带齿的调磁极片的放置方式可以有两种 一是置于密封隔离套外紧且靠 外转子基体,另--是置于密封隔离套内且紧靠内转子基体;
上述联轴器中,外转于永磁体的N极和S极为单块磁体一极;或多块同极性、同尺寸的 条形磁体组成为一极;
上述联轴器中,外转子永磁体的磁极由钕铁硼永磁材料粘结压制再通过径向多极充磁形
成;
上述联轴器中,外转子永磁体与轴线成0-45度夹角;
上述联轴器中,内转子基体外周开设的斜向深槽均匀分布,并与轴线成0-45度夹角,并 与外转子永磁体与轴线所成夹角的角度相等,方向相同。
本发明的结构特点如下(1)外转子内壁沿圆周装有若干N极和S极紧密相间排列的永 磁体,若干N极和S极紧密相间排列的永磁体可与轴线成一定角度或0度(螺旋角^0或螺 旋角=0),或外转子由钕铁硼永磁材料粘结压制再通过径向多极充磁形成磁极,磁极与轴线成 一定夹角或O度,外转子转动时形成高能量旋转磁场;〔2)内转子在基体外周开设若干斜向 深槽(或螺旋状槽),深槽与轴线相应地成0-45度夹角,其中嵌入的良导体材料形成封闭的 螺旋状笼形转子结构;(3)内转子上槽深应易产生深槽的集肤效应,使电流分布沿槽深呈现 一定分布性(见图7); (4)在内外转子之间形成有效间隙,在间隙中设置一个具有密封作用 的隔离套及带齿的调磁极片组成。
当原动机带动外转子转动时,外磁转子上的高能量磁场与内转子上的封闭的螺旋状笼形 导体产生感应电流,由感应电流所产生的反磁场与驱动转子耦合传递扭矩。由于这种磁力传 动中从动转子也不需永磁材料,由于隔离套的阻隔作用,外转子与所传动递的介质并不接触, 这样就可以采取一些冷却措施,来降低外转子工作时的温度。所以可以克服了现有技术中内磁转子永磁体受介质温度的限制和影响的问题。
由于内转子深槽中嵌入良导体材料而成螺旋状导体,再与端部的两个端环形成完整的封 闭式结构而成特殊的笼形转子结构。采用深槽转子结构可利用深槽的集肤效应作用实现转子 的电阻随转速变化的要求,从而适于运行在低速或高速或速度有急剧变化的场合。异步磁力 传动在起动时和负载运行在转差率较大时,由于内转子转速较低,转子导体中流过的电流频 率较高,导体下部交链的磁通比导体上部多(图6),导体下部的漏抗也比上部大,又槽底与 槽口的电抗相差较大,槽底部分电抗大,电流小,槽口部分电抗小,电流大(图7),转子导 体内电流的分布是很不均匀的,电流大部分挤到槽口而槽底部导体很少,甚至为零,致使导 体的实际面积减少,转子的电阻增加,限制了电流变化,从而增大了输出转矩。这有利于降 低能耗,减少发热。而当转速较高时,电流的外挤现象消失,电流分布均匀,相当于导体的 实际面积增加,转子的电阻减小,呈高转速,大力矩输出状态,磁力传动效率高,发热少。
由于内转子上的槽开设成与轴线成一定角度以及将磁体布置与轴线为相反的一定角度 (螺旋状布置)从而可使起动性能较好,传动更平稳。内转子深槽中嵌入良导体材料需要满 足熔点高、耐腐蚀等特点,就可以适合于强酸、强碱、高温等特殊场合。
在内外转子之间形成有效间隙,在间隙中设置一个具有密封作用的隔离套和带齿的调磁
极片组成。采用带齿的调磁极片的优点在于外磁转子与调磁极片之间形成外层气隙,内转 子与调磁极片之间形成内层气隙,固定的调磁极片可以调制间隙空气磁场,使外转子上永磁 体提供了更强的高速旋转磁场,使内转子在低速时容易驱动,正常运转时工作平稳可靠,传 动效率更高,节省成本,使单位体积传递转矩增加。另外当改变调磁极片的齿数可以改变内 外转子的转动速度,故也可实现转速变换的功能。


图1为本发明实施例1的总体结构图
图2为实施例1内外转子断面图
图3为本发明实施例2的总体结构图
图4为实施例2内外转子断面图
图5内转子轴向斜槽示意图
图6为深槽漏磁通分布图
图7为深槽导体电流密度分布图
图8为圆锥异步磁力传动示意图
5图9为圆锥体轴向斜槽示意图
图中的标号分别代表1.磁感应导体;2.端环;3.内转子基体;4.密封隔离套;5.外转子基 体;6.外转子永磁体;7.密封圈;8、带齿的调磁极片9、机体;I、内转子;II、外转子 图中参数h为槽深高度;J为电流密度。
具体实施例方式
本发明的总体结构如图1所示,该装置包括由外转子基体5和外转子永磁体6组成的
外转子、'由内转子基体3、磁感应导体和端环2组成的内转子、密封隔离套4和带齿的调磁 极片8。密封隔离套4置于内转子和外转子之间,罩装在内转子上。带齿的调磁极片8置于 内转子和外转子之间,用螺钉固定于机体9上,其放置方式可以有两种 一是置于密封隔离 套4外紧且靠外转子基体5,另一是置于密封隔离套4内且紧靠内转子基体3。外转子由外转 子基体5和外转子永磁体6组成,外转子永磁体6按N极、S极偶数相间紧密排列粘装在外 转子基体5内径圆周壁上,而N极和S极既可以单块磁体为一极;也可以多块同极性、同尺 寸的条形磁体组成为一极;外转子永磁体6可与轴线成0-45度夹角;或外转子永磁体6的磁 极由钕铁硼永磁材料粘结压制再通过径向多极充磁形成,磁极与轴线成0-45度夹角。内转子 由内转子基体3、磁感应导体1和端环2组成,磁感应导体1是在从动转子基体外周开设斜 向深槽或螺旋状槽,深槽与轴线可成0-45度夹角,其中埋入良导体材料形成封闭的笼形转子, 与端环2构成感应电流的通道。
图8为圆锥异步磁力传动装置的示意图,外转子基体5内表面为圆锥形,外转子永磁体 6按N极、S极偶数相间紧密排列粘装在外转子基体5内径圆周壁上,而N极和S极既可以 单块磁体为一极;也可以多块同极性、同尺寸的条形磁体组成为一极;外转子永磁体可与轴 线成0-45度夹角布置。内转子基体3为圆锥形,磁感应导体1是在内转子基体外周开设若干 斜向深槽,深槽与轴线可成O-45度夹角,其中埋入良导体材料形成封闭的圆锥形笼形转子, 与端环2构成感应电流的通道。
异步磁力传动采用带齿的调磁极片调制外转子磁场使气隙产生谐波磁场,由气隙谐波石K 场使外转子提供了更强的旋转磁场,更易使内转子导体切割磁力线产生感应电流,由感应电 流产生磁场与气隙谐波磁场共同作用驱动内转子转动并传递转矩,也可实现转速变换的功能。 斜向深槽式转子的作用也使导体更易切割磁力线。而由于调磁极片的调制作用使外转子提供 了更强的旋转磁场,因而使永磁体的利用率大大提高,磁传动的传动性能较高。
权利要求
1. 耐高温高性能斜槽式转子异步磁力联轴器,包括内转子(I)和外转子(II),其特征在于增加了密封隔离套(4)、带齿的调磁极片(8),外转子(II)由外转子基体(5)和外转子永磁体(6)组成,内转子(I)由内转子基体(3)、磁感应导体(1)和端环(2)组成;密封隔离套(4)置于内转子(I)和外转子(II)之间,罩装在内转子(I)上,带齿的调磁极片(8)置于内转子(I)和外转子(II)之间,固定于机体(9)上,外转子永磁体(6)按N极、S极偶数相间紧密排列粘装在外转子基体(5)内径圆周壁上;内转子基体(3)外周开设斜向深槽或螺旋状槽,埋入良导体材料后形成磁感应导体(1),并形成封闭的笼形转子,与端环(2)构成感应电流的通道。
2、 权利要求1所述的异步磁力联轴器,其特征在于带齿的调磁极片(8)置于密封隔 离套(4)外紧且靠外转子基体〔5)或置于密封隔离套(4)内且紧靠内转子基体(3)。
3、 权利要求1所述的异步磁力联轴器,其特征在于外转子永磁体(6)的N极和S极 为单块磁体一极;或多块同极性、同尺寸的条形磁体组成为一极;
4、 权利要求3所述的异步磁力联轴器,其特征在于外转子永磁体(6)的磁极由钕铁硼永磁材料粘结压制再通过径向多极充磁形成。
5、 权利要求l、 3或4所述的异步磁力联轴器,其特征在于外转子永磁体(6)与轴线 成0-45度夹角;
6、 权利要求1所述的异步磁力联轴器,其特征在于内转子基体(3)外周开设的斜向 深槽均匀分布,并与轴线成0-45度夹角,并与外转子永磁体(6)与轴线所成夹角的角度相 等,方向相同。
7、 根据权利要求1和2所述的异步磁力联轴器,其特征在于外转子基体(5)内表面 为圆锥形,内转子基体(3)为圆锥形。
全文摘要
本发明涉及机械工程中的磁力传动技术领域,特别是一种耐高温高性能斜槽式转子异步磁力联轴器。它包括带磁外转子、无磁内转子、隔离套、带齿的调磁极片。外转子包括外转子基体及磁极,磁极与轴线呈一定螺旋角;内转子包括内转子基体、磁感应导体、端环,磁感应导体呈螺旋状嵌入在内转子基体的斜向深槽中。隔离套罩装在内转子上置于内转子和外转子之间。带齿的调磁极片固定机体上,可置于隔离套之内或之外。外磁转子与调磁极片之间形成外层气隙,内转子与调磁极片之间形成内层气隙。这种结构布置在内外圆锥面上形成圆锥异步磁力传动。本发明的优点是耐高温,传动平稳可靠,永磁体利用率高,单位体积传递转矩大。
文档编号H02K49/10GK101483378SQ200910024449
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者杨超君, 蒋毅一 申请人:江苏大学
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