一种空冷式永磁调速器的制作方法

本实用新型涉及永磁调速器技术领域，特别是涉及一种空冷式永磁调速器。

背景技术：

永磁调速技术是一种无直接机械接触的调速和传动技术，它以气隙代替了传统的负载与电机的物理刚性连接，可大大减小电机系统的震动，使得传统的调速理念得到彻底改变，是工业发展中的一种革命性技术。永磁调速器集结构简单、高效节能、绿色环保、有效隔离震动等优点于一身，广泛应用于石油化工、电力、冶金、船舶、水泥等行业的泵、离心风机等旋转机械设备上。永磁调速器在运行过程中会产生不少热量，功率越大，产生的热量越多，而保证永磁体能够在适宜温度下运行，是永磁调速器安全、稳定、长周期运行的重要条件之一。因此，在使用过程中，必须及时对永磁调速器进行冷却。

永磁调速器的冷却方式主要有空冷和液冷两种形式，其中空冷式永磁调速器由于其结构简单，同时装配和工作环境要求低，应用更多。然而空气的导热系数小，传热能力差，空冷式永磁调速器适用于功率为500kW以下的范围。目前，现有技术主要通过改变空冷式永磁调速器的冷却结构来加速冷却，但是当空冷式永磁调速器应用于深坑等通风条件较差的场所时，周围环境温度仍会达到很高，这会造成下列不良后果：一是永磁转子和导体转子等零部件温度高，永磁体较快退磁，致使永磁调速器传递扭矩的能力在短期内快速降低甚至完全丧失；二是零部件温度升高引起结构件的应力改变和形变，导致间隙约束失效或结构强度和刚度减小，致使设备损坏，甚至引发安全事故。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种高效冷却的空冷式永磁调速器，以解决现有空冷式调速器冷却效果不佳、环境适应性差的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种空冷式永磁调速器，包括永磁调速机构和冷却机构，所述永磁调速机构的输入轴连接电机，所述永磁调速机构的输出轴连接负载；所述冷却机构包括集气罩、进气管和抽气设备，所述集气罩的集气口朝向所述永磁调速机构，所述集气罩的出气口经由所述进气管与所述抽气设备的进气口连通。

其中，所述集气罩包括弧形顶板以及两个相互平行的弓形侧板，所述集气罩的出气口设置在所述弧形顶板上；所述弧形顶板凹面朝向所述永磁调速机构，所述弓形侧板与所述弧形顶板端部的弧形边连接。

其中，所述集气罩为风琴式的集气罩，所述风琴式的集气罩可沿其自身的轴线方向调节长度。

其中，所述集气罩上设有温度传感器，所述温度传感器的测温端朝向所述永磁调速机构。

其中，所述抽气设备设有变频器，所述变频器与所述温度传感器连接。

其中，所述抽气设备为风机或气体输送泵。

其中，所述集气罩位于所述永磁调速机构的上方。

其中，还包括减速机，所述永磁调速机构的输入轴连接所述电机，所述永磁调速机构的输出轴连接所述减速机的输入轴，所述减速机的输出轴连接所述负载；或者所述减速机的输入轴连接所述电机，所述减速机的输出轴连接所述永磁调速机构的输入轴，所述永磁调速机构的输出轴连接所述负载。

其中，所述进气管为伸缩管。

其中，所述集气罩与所述进气管可拆卸连接。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的一种空冷式永磁调速器，包括永磁调速机构和冷却机构，冷却机构包括集气罩、进气管和抽气设备，集气罩将热空气收集后，依次经由进气管、抽气设备输送至不影响永磁调速机构环境空气温度的场所。通过新增的冷却机构，定向地抽取永磁调速机构磁力耦合区域及其邻近区域内的热空气，使热空气不断地被周围环境的冷空气强制替换，有利于空冷式永磁调速器的散热，冷却效果更好，效率更高。同时，该空冷式永磁调速器能够应用于深坑等通风条件较恶劣的场所，提高了空冷式永磁调速器的环境适应性。另外，良好的冷却效果还将提高空冷式永磁调速器适用功率的上限值，扩大了空冷式永磁调速器的使用范围。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的一种空冷式永磁调速器的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的另一种空冷式永磁调速器的结构示意图；

图3是图2中集气罩的三视图；

图4是本实用新型实施例中的另一种集气罩的三视图；

附图标记说明:

1：电机； 2：永磁调速机构；

21：永磁调速机构的输入轴； 22：永磁调速机构的输出轴；

23：导体转子； 24：永磁转子； 3：负载；

4：集气罩； 41：弓形侧板； 42：弧形顶板；

5：抽气设备； 6：进气管； 7：减速机；

8：排气管。

具体实施方式

为使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例，对实用新型中的技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”等等是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在实用新型中的具体含义。

图1是本实用新型实施例中的一种空冷式永磁调速器的结构示意图，如图1所示，本实施例的空冷式永磁调速器包括永磁调速机构2和冷却机构。永磁调速机构的输入轴21连接电机1，永磁调速机构的输出轴22连接负载3。永磁调速机构的输入轴21可以直接连接电机1，也可以通过减速机7间接连接电机1。永磁调速机构的输出轴22可以直接连接负载3，也可以通过减速机7间接连接负载3。永磁调速机构2包括导体转子23和永磁转子24，导体转子23设置在永磁调速机构的输入轴21上，永磁转子24设置在永磁调速机构的输出轴22上，输出轴和输入轴的轴线重合。导体转子23与永磁转子24之间由空气间隙分开，该空气间隙所在的区域即为主要的磁力耦合区域。永磁调速机构的转子形式可以是盘形，也可以是筒形，还可以是组合型。

具体地，如图1所示，左侧是导体转子23，设置在永磁调速机构的输入轴21上；右侧是永磁转子24，设置在永磁调速机构的输出轴22上。当导体转子23和永磁转子24发生相对运动时，导体转子23切割磁力线，在导体转子23中产生感应涡电流，进而产生热量。而气隙作为主要的磁力耦合区域，其中的空气将直接与导体转子23进行热交换，随着永磁调速机构运行时间的增加，或者运行功率的增加，气隙内空气与导体转子23间交换的热量也增加，因此气隙内空气的温度将升高，从而成为热空气。

冷却机构包括集气罩4、进气管6和抽气设备5，集气罩4的集气口朝向永磁调速机构2。优选地，集气口朝向永磁调速机构2的气隙，因而可以定向地抽取永磁调速机构2气隙间的空气，使得冷却效果更好。具体地，如图1所示，集气罩4可以是圆锥面围成的集气罩，也可以是其他具有集气口和出气口的罩体。集气罩4的出气口经由进气管6与抽气设备5的进气口连通，集气罩4的集气口至抽气设备5的进气口之间形成一个气流通道，抽气设备5的出气口连接排气管8，排气管8通向不影响永磁调速机构环境空气温度的场所。因此热空气不断地被输送至不影响永磁调速机构环境空气温度的场所，使磁力耦合区域及其邻近区域内的热空气不断地被温度较低的环境空气(即冷空气)强制替换，提高冷却效果。抽气设备5可以采用风机或气体输送泵。

下面结合具体的使用过程来进一步说明本实施例空冷式永磁调速器的技术方案。当永磁调速机构2工作时，导体转子23内部形成涡流，产热升温，并且不断将热量传递给周围环境空气，特别是导体转子23和永磁转子24间的空气。然后环境空气的温度逐渐升高，随后根据冷却需要开启抽气设备5。此处以抽气设备5采用离心风机为例说明抽气原理，离心风机包括电机和风机本体。当电机带动风机叶轮高速旋转时，叶轮中叶片间的气体获得离心力，并使气体从叶片间的开口处被甩出，被甩出的气体进入机壳，气体的过流断面不断增大，动能转换成静压能，并在风机出口处达到最大值，气体被压出风机的出口。当气体被压出时，叶轮中心部位的压力降低，进气口处的气体在压差作用下从风机的进气口被吸入，再经过风机后被甩出。由此可知，在抽气设备5的作用下，从集气罩4的集气口收集的磁力耦合区域及其邻近区域的热空气依次经由进气管6、抽气设备5被输送至不影响永磁调速机构环境空气温度的场所。

本实用新型提供的空冷式永磁调速器，通过新增的集气罩、进气管和抽气设备，定向地抽取永磁调速机构磁力耦合区域及其邻近区域内的热空气，使磁力耦合区域及其邻近区域内的热空气不断地被周围环境的冷空气强制替换，有利于空冷式永磁调速器的散热，冷却效果更好，效率更高。同时，该空冷式永磁调速器能够应用于通风条件较恶劣的场所，提高了空冷式永磁调速器的环境适应性。另外，良好的冷却效果还将提高空冷式永磁调速器适用功率的上限值，扩大了空冷式永磁调速器的使用范围。

进一步地，图2是本实用新型实施例中的另一种空冷式永磁调速器的结构示意图，图3是图2中集气罩的三视图，其中图3中的a图是集气罩的主视图，图3中的b图是集气罩的左视图，图3中的c图是集气罩的俯视图。如图2和图3所示，集气罩4包括弧形顶板42以及两个相互平行的弓形侧板41。在永磁调速机构2的转子为盘形时，靠近永磁调速机构的输入轴21一侧的弓形侧板41平行于导体转子23(即第一盘)，靠近永磁调速机构的输出轴22一侧的弓形侧板41平行于永磁转子24(即第二盘)，同时两个弓形侧板41之间的距离大于第一盘的外端面与第二盘的外端面之间的距离。集气罩4的出气口设置在弧形顶板42上，经由进气管6与抽气设备5的进气口连通。弓形侧板41是由弦及其所对的弧围设成的平板，弓形侧板41的弧边与弧形顶板42端部的弧边连接。此处连接可以是粘接，也可以是焊接。优选地，采用一体化连接，避免集气罩连接处出现缝隙，影响集气效果。弧形顶板42的凹面朝向永磁调速机构2，集气罩4的集气口的流通面积大于出气口的流通面积，渐缩的流道可以加速空气流动。优选地，弧形顶板42的弧边的直径大于导体转子23(即第一盘)的直径，并且也大于永磁转子24(即第二盘)的直径，因而集气罩4可以罩设在永磁调速机构2外围，集气效果更佳。如图3所示，集气罩4位于永磁调速机构2的上方，且导体转子23(即第一盘)和永磁转子24(即第二盘)的一部分伸入集气罩4的罩内空间，因而能够定向地抽取导体转子23(即第一盘)和永磁转子24(即第二盘)之间区域及其邻近区域的热空气。同时集气罩4的集气口与永磁调速机构2的零部件之间保持一定的间隔，避免集气冷却过程对永磁调速机构2运行的不利影响。

进一步地，图4是本实用新型实施例中的另一种集气罩的三视图，其中图4中的a图是集气罩的主视图，图4中的b图是集气罩的左视图，图4中的c图是集气罩的俯视图。集气罩4可以是风琴式的集气罩，由多个折页组成，具有可伸缩的功能。在集气罩4的每个折页里都装有起支撑稳定作用的骨架，此骨架可以通过不同的加工方式，例如热粘接或者焊接等方式，与外部折页材料紧密相连。风琴式的集气罩4可沿其自身轴线方向调节长度，如图4中的a图，集气罩4沿着竖直方向设置于永磁调速机构2上方，风琴式的集气罩4竖直方向上的长度可以根据实际使用需求进行伸缩。

进一步地，集气罩4沿空气流道的横截面可以是矩形，也可以是圆形，还可以是其他利于集气的周向封闭形状。更具体地，可以是由几段直线构成的图形，例如三角形、方形、五边形等；也可以是由一段曲线构成的图形，例如圆等；还可以是由几段曲线构成的图形，例如椭圆等；更可以是由至少一段直线和至少一段曲线组合构成的图形，例如中间为方形且两端为半圆形组合而成的图形。

更进一步地，进气管6可以是伸缩管。利用伸缩管的伸缩性能，可以根据使用需要调节集气罩4与永磁调速机构2之间的距离。进气管6也可以是长度固定不变的管道。进气管6还可以采用伸缩管与固定管的组合，例如进气管6与集气罩4连接的部分管路采用伸缩管，利于调节集气罩4与永磁调速机构2之间的距离，同时进气管6与抽气设备5连接的部分管路则采用普通的钢管或者塑料管，利于管路的固定和安装。

进一步地，集气罩4上设有温度传感器(图中未示出)，温度传感器的测温端朝向永磁调速机构2。通过温度传感器可以实时检测永磁调速机构2的磁力耦合区域内空气的温度，当该温度超过一定数值后，开启抽气设备5。

更进一步地，抽气设备5设有变频器(图中未示出)，变频器与温度传感器连接。温度传感器将检测到的磁力耦合区域的实时温度传送给变频器，自动控制装置将实时温度与预设温度进行比较，计算出差值，再根据所得差值自动控制抽气设备5的启动、停止以及调节转速，进而调节抽气量及冷却能力。通过对抽气设备5进行自动调节，能够提高空冷式永磁调速器的冷却效率，使得永磁调速机构2始终在适宜的温度区间内运行。当实时温度小于或者等于预设温度时，抽气设备5可以自动停止或降低转速，以减少能耗，进一步提高经济性。

进一步地，集气罩4位于永磁调速机构2上方，上方空气温度较高，及时抽取上方空气，能提高冷却效率。

进一步地，空冷式永磁调速器还包括减速机7。如图1所示，减速机7的输入轴(图中未示出)连接电机1，减速机7的输出轴(图中未示出)连接永磁调速机构的输入轴21，永磁调速机构的输出轴22连接负载3。减速机7还可以有另一种连接方式，永磁调速机构的输入轴21连接电机1，永磁调速机构的输出轴22连接减速机7的输入轴，减速机7的输出轴连接负载3。

进一步地，集气罩4通过进气管6与抽气设备5的进气口连通，集气罩4与进气管6可拆卸连接。当空冷式永磁调速器周围的安装空间比较紧凑时，尤其是深坑等通风条件较差的场所，可以将抽气设备5设置于较远的通风条件更好地场地上，然后通过支架或者吊架，将集气罩4和进气管6固定在墙面、地面、钢结构等固定设施上。集气罩4与进气管6可拆卸连接，利于集气罩4的更换和检修。

通过以上实施例可以看出，本实用新型提供的一种空冷式永磁调速器，包括永磁调速机构和冷却机构，冷却机构包括集气罩、进气管和抽气设备，热空气被集气罩收集后，依次经由进气管、抽气设备输送至不影响永磁调速机构环境空气温度的场所。通过新增的集气罩、进气管和抽气设备，定向地抽取永磁调速机构磁力耦合区域及其邻近区域内的空气，使磁力耦合区域及其邻近区域内的热空气不断地被周围环境的冷空气强制替换，有利于空冷式永磁调速器的散热，冷却效果更好，效率更高。同时，该空冷式永磁调速器能够应用于通风条件较恶劣的场所，提高了空冷式永磁调速器的环境适应性。另外，良好的冷却效果还将提高空冷式永磁调速器适用功率的上限值，扩大了空冷式永磁调速器的使用范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。