一种径向移动磁屏蔽式永磁调速器的制作方法

本发明属于永磁调速技术领域，尤其涉及一种径向移动磁屏蔽式永磁调速器。

背景技术：

在大型采矿、石油化工、电力及冶金等行业中，由于节能环保的需要，永磁调速装置的应用越来越广泛。永磁调速装置能适应各种恶劣环境，包括电网电压波动大、谐波严重、易燃易爆、潮湿、粉尘等场所，可在线调节负载的转速，以满足系统实际运行需要，实现调速节能，调速范围0-98％，节能率10％～65％。工作时，电机带动永磁调速器的导体转子(永磁转子)转动，导体转子上的铜导体切割永磁转子上永磁体发出的磁感线产生涡流，涡流产生感应磁场，感应磁场与永磁体的源磁场发生耦合作用进而产生扭矩，使永磁转子(导体转子)带动负载转动，由于永磁调速技术简单、可靠，设备使用寿命长，无电磁波干扰问题；所以很多条件艰难的场所的调速装置逐渐被永磁调速器代替。

现有的永磁调速器主要有筒形永磁调速器和盘式永磁调速器，筒形调速器靠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，以改变永磁转子和导体转子耦合的有效部分，进而调节转矩，这就需要的较大的轴向空间以利于永磁转子和导体转子之间进行相对轴向的移动；而盘式永磁调速器通过调节盘形永磁转子和导体转子之间的气隙来进行转矩的调节，进而实现对负载的调速，同样也需要较大的轴向空间进行气隙的调节，产品轴向尺寸大，给现场改造带来很大的不便；另外调速时，永磁转子需要移动，设备悬臂长、振动大、容易损坏轴承、设备可靠性不好；调节时，由于永磁转子质量、转动惯量大、易冲击；调节装置负载、调节轴承受力过大易损坏；设备振动大、发热高、永磁体易失效；同时调节气隙时还需要克服较大的永磁吸力的作用。这都导致在一些空间受限的地方难以应用。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明针对永磁调速器中调节移动整体永磁转子所需要克服的轴向力很大的问题，提供了一种径向移动磁屏蔽式永磁调速器，调节结构更简单，尺寸更小，同时不用移动整体设备结构，使得设备的质量中心、安装位置始终保持固定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种径向移动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子、径向移动磁屏蔽机构，所述导体转子与所述永磁转子之间存在间隙，所述径向移动磁屏蔽机构设置在所述导体转子与所述永磁转子侧面之间；其特征在于，所述径向移动磁屏蔽机构包括径向屏蔽结构、磁通调节结构，所述径向屏蔽结构与所述磁通调节结构连接；所述磁通调节结构通过具有圆锥齿轮套、圆锥齿轮、螺杆、螺母的传动机构实现径向移动，所述径向屏蔽结构安装于螺母上，螺杆安装轴线沿所述永磁转子的径向，螺杆上安装圆锥齿轮和螺母，圆锥齿轮套、圆锥齿轮相互啮合，所述径向屏蔽结构由螺母带动相对于螺杆轴向移动。

进一步地，通过圆锥齿轮套相对于所述永磁转子的转速变化来带动螺母轴向移动。

进一步地，通过调节电机的转速调整实现圆锥齿轮套转速的变化。

进一步地，径向屏蔽结构具有多个屏蔽单元，每一屏蔽单元由位于永磁转子左右两侧的两屏蔽板构成。

进一步地，导体转子呈圆筒形，包括圆盘状背铁盘、圆环状背铁环；圆盘状背铁盘与圆环状背铁环之间利用联接块固定连接；永磁转子位于圆盘状背铁盘与圆环状背铁环之间的空间。

进一步地，，两屏蔽板安装于螺母左右两侧，构成的u形结构屏蔽单元。

进一步地，磁通调节结构中的圆锥齿轮、螺杆、螺母安装于永磁转子本体上。

进一步地，所述圆锥齿轮套与所述永磁转子同轴设置。

进一步地，永磁转子安装于驱动输入轴上，导体转子安装于负载轴上。

进一步地，调节的转速通过转速控制器实现调速。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、可以实现屏蔽套筒在与电机同步转动情况下沿径向的移动，屏蔽套筒的移动可以改变导体转子与永磁转子之间的磁通量变化。

2、径向移动磁屏蔽式永磁调速器的轴向尺寸减少，可以保证使永磁转子的长度尺寸能安装固定在电机轴长度范围内。在应用时将电机和负载之间连接的传统联轴器取下，即可更换径向移动磁屏蔽式永磁调速器，无需调整电机和负载设备的安装位置，在工厂应用改造时便于操作。

3、提高了调速过程的安全性、可靠性，产品设备更稳定更可靠，并且能将负载的转速从零速到导体转子的速度之间任意调节。

附图说明

图1为永磁调速器结构图；

图2为永磁支撑环示意图

图3为花键套示意图；

图4为导块螺母示意图；

图5为联接块示意图；

图中：1滑动套，2键，3圆锥齿轮套，4调节螺杆，5导块螺母，6螺钉，7屏蔽板，8轴套，9导体盘，10螺钉，11背铁环，12螺栓，13螺母，14垫片，15永磁磁钢，16永磁转子盘，17联接块，18螺钉，19屏蔽板，20背铁盘，21螺栓，22螺母，23垫片，24联接套，25负载轴，26轴用弹性挡圈，27圆锥齿轮，28轴套，29滑动套，30皮带，31皮带轮，32锁母，33联接套，34电机轴，35平头紧定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。

如图1-5所示，本发明提供一种径向移动磁屏蔽式永磁调速器，包括导体转子、永磁转子，所述导体转子与所述永磁转子之间存在气隙，还包括径向移动磁屏蔽机构，所述径向移动磁屏蔽机构设置在所述导体转子与所述永磁转子之间的侧面。

所述径向移动磁屏蔽机构可相对所述永磁转子径向移动。

所述径向移动磁屏蔽机构包括屏蔽板、磁通调节结构，所述屏蔽板与所述磁通调节结构连接。具有若干屏蔽板与相应磁通调节结构

所述磁通调节结构包括调节螺杆4、导块螺母5；屏蔽板7和19、通过螺钉固定在导块螺母5左右两侧上；屏蔽板7和19、分别位于永磁转子的左右两侧；导块螺母5通过螺纹配合在调节螺杆4一端，通过调节螺杆4旋转实现导块螺母5径向移动。调节螺杆4的另一端固定安装有圆锥齿轮27。

永磁转子由永磁转子盘16和永磁磁钢15组成。其中永磁转子盘16包括外圈的永磁支撑环和内圈的花键套；永磁支撑环如图2所示，呈环形盘状，在端面圆周方向制造出矩形通孔，将若干永磁磁钢安装在永磁支撑环的矩形孔内；圆周上矩形通孔分布在若干区域，各自对应分别设置的若干屏蔽板。永磁支撑环的内侧圆周设有齿形花键。

花键套如图3所示，呈盘状，其外侧圆周设有齿形花键，与永磁支撑环进行安装配合；在花键套上设置与屏蔽板相对应的矩形通孔，分别用于放置磁通调节结构的调节螺杆4、导块螺母5和圆锥齿轮27。

花键套轴向一侧突出形成联接套33，通过键安装于电机轴34上；电机轴34外安装有滑动套1、29；圆锥齿轮套3为中空筒状，套在滑动套1、29外面，相互之间可自由滑动旋转。圆锥齿轮套3与圆锥齿轮27相互齿轮啮合。圆锥齿轮套3上通过键安装有皮带轮31，外部驱动机构(调节电机，图中未示)与所述皮带轮31之间采用皮带传动连接，皮带轮31通过皮带30连接调节电机上所安装的皮带轮(图中未示)。

所述导体转子呈圆筒形，包括圆盘状背铁盘20、圆环状背铁环11和导体盘9。联接套24套装在负载轴25上。在联接套24上通过螺栓安装圆盘状背铁盘20，圆盘状背铁盘20与圆环状背铁环11之间利用联接块17固定连接；圆盘状背铁盘20与圆环状背铁环11的外周内侧面分别安装有两个导体盘9，导体盘半径大小与永磁转子半径相对应，导体盘由导体材料构成导体环结构，如铜环结构，用于切割由永磁转子产生的磁场并在导体内部产生相应的感应电流；永磁转子用于产生磁场；导体转子与永磁转子之间存在间隙；导体转子与永磁转子均进行旋转运动，导体转子固定安装于负轴上，永磁转子安装于电机轴，通过导体转子与永磁转子之间的感应磁场作用实现机械传动。

实施例：

本实施例的径向移动磁屏蔽式永磁调速器，还包括筒式导体转子、设置在筒式导体转子内部的永磁转子、设置在导体转子与永磁转子侧面之间的径向移动磁屏蔽机构。

筒式导体转子安装在负载轴上，筒式导体转子的外周安装有铜导体盘，永磁转子安装在电机驱动轴上，永磁转子内部设置有永磁体。导体转子与永磁转子之间存在气隙，无接触，径向移动磁屏蔽机构可相对永磁转子径向移动。

本实施例的径向移动磁屏蔽机构包括连接的屏蔽板7、19和磁通调节结构，磁通调节结构包括调节螺杆4、导块螺母5；

屏蔽板7、19以径向移动的形式实现磁通量的改变。屏蔽板7、19具有扇形结构。

屏蔽板7、19位于永磁转子左右两侧，构成一组屏蔽单元；屏蔽板7、19设置在导体转子与所述永磁转子之间的侧面空隙内，为便于本发明的实施，屏蔽单元具有若干组，优选采用对称布置的四组，屏蔽板7、19与导块螺母5固定连接，屏蔽板的宽度要大于等于永磁体的宽度，这样才能在径向移动调节后将永磁体实现完全屏蔽。另外，两屏蔽板构成的u形屏蔽单元不是本发明的唯一实施方式，其他类似此结构的形状，凡是屏蔽原理相同、并能实现本发明的结构形式均属于本发明的保护范围。

设置外部驱动机构(控制调节电机，图中未示)，通过皮带传动带动皮带轮转动，并驱动圆锥齿轮套3，用于控制磁通调节结构，进而控制磁通屏蔽结构的向移动，外部执行机构可以采用气动、液动方式，也可采用控制更精确的伺服电机或步进电机，亦或者采用手动调节，凡是能实现本发明的电动的或非电动的控制结构均为本发明的保护范围。

具体系统构成时，

将控制调节电机安装在外部支架上，调节电机的轴上安装上电磁离合器，用于实现控制调节电机的驱动力输出。

驱动电机轴上安装径向移动磁屏蔽式永磁调速器。

皮带30安装在调节电机皮带轮和皮带轮31的皮带轮槽内，调整张紧力。

在驱动电机轴一端套装上编码器、并在编码器圆周外部固定读数头，读数头对外引出的反馈线与转速控制器连接，接收驱动电机转速信号。

在调节电机轴一端套装上编码器、同样在编码器圆周外部固定读数头，读数头外引出的反馈线与转速控制器连接，接收调节电机转速信号。

调节电机通过电缆与转速控制器连接起来。将电缆与调节电机与转速控制器相连接，对调节电机进行转速控制。

转速控制器可采用单变频器控制系统，即调节电机由变频器+pg控制，做速度闭环，速度由plc动态pid进行调整。

转速控制器还可采用单伺服驱动系统，即调节电机采用伺服电机，可做速度闭环或者以主电机为主动轴，副电机实时追随方式。

当电磁离合器不吸合时，调节电机无驱动力输出，皮带30带动调节电机皮带轮进行自由空转，此时驱动电机转速n与圆锥齿轮套3的转速n相等。则此时圆锥齿轮27不会带动调节螺杆4产生转动，屏蔽板7、19也不会发生径向移动。

当电磁离合器吸合时，调节电机驱动力输出，调节电机通过皮带30驱动皮带轮31，带动皮带轮31及圆锥齿轮套3转动，调节电机进行转动时，驱动电机转速n与圆锥齿轮套3的转速n如不相等。则此时圆锥齿轮27会带动调节螺杆4产生转动，屏蔽板7、19相应会发生径向移动。而调节电机的转速可通过转速控制器来控制调节。

本发明工作原理：当屏蔽板与永磁体的磁极完全脱开，对永磁体无屏蔽作用，永磁体的磁感线全部通过铜导体，铜导体切割磁感线量最大，传递扭矩最大。此时径向屏蔽结构沿径向移动到半径最小，完全露出永磁转子，轴向屏蔽结构对永磁体无屏蔽作用，扭矩最大。

当驱动启动，电机驱动轴带动永磁转子转动，导体转子内铜导体切割永磁转子中永磁体中的磁感线，在铜导体上产生感应电流，进而形成感应磁场，感应磁场与永磁体的磁场相互耦合作用产生扭矩驱动负载转动。

当径向屏蔽结构移动到半径最大，完全覆盖永磁体的磁极时，由于屏蔽板的磁导率为间隙处介质的近千倍以上，此时永磁体的磁感线回路全部限制在两屏蔽板内部，通过铜导体的磁感线为零，铜导体与磁感线无切割作用，传递扭矩为零，此时负载静止不动。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。