一种基于减速箱的超导直流感应加热电机启动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及感应加热技术领域，具体是一种基于减速箱的超导直流感应加热电机启动装置。
【背景技术】
[0002]目前，超导直流感应加热成为目前感应加热的重要研究方向。超导直流感应加热的工作原理为，让直流电通过由超导线圈组成的磁体产生强直流磁场并让电机驱动铝锭或者铜锭在该直流磁场中旋转，从而在锭子内形成涡流并进而产生焦耳热加热锭子。在运行过程中，电机输出的机械能通过电磁感应转换成锭子中的电能，进而通过电的热效应转换为热能，随着转动次数的增加，锭子的温度就会持续升高。所以锭子的热能几乎全部都来源于电机输出的机械能；而同时由于采用直流，超导线圈中几乎不存在能量损耗，即便考虑到制冷系统消耗的功率，其相比于加热功率也非常的小，所以整个加热设备的效率主要取决于电机的效率。现有的电机制造技术使得电机的运行效率非常的高，通常都可以达到90%以上，所以，相比于传统交流感应加热技术对铝、铜等低电阻率非铁磁性材料的加热效率来说，超导直流感应加热技术在可以大幅提高加热效率。与此同时，对于一定规格的锭子，其加热深度主要取决于转速，转速越低，加热深度越大。锭子的转速受控于电机，因而可以通过降低电机的转速来提高加热深度。所以，相比于传统交流感应加热器，超导直流感应加热器在加热效率和加热均匀性方面有着非常明显的优势。
[0003]但是，超导直流感应加热器在启动过程出现的转矩峰值超出了现有电机的转矩过载能力，从而造成启动障碍，是在超导直流感应加热器这种新设备的研发过程中遇到的一个新问题，当前尚未有对此进行研究的报道和成果。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于减速箱的超导直流感应加热电机启动装置:
基于减速箱的超导直流感应加热电机启动装置，包括:主电机系统和辅助启动系统，所述主电机系统和辅助启动系统分别与负载锭子相连接；所述辅助启动系统包括如下模块:减速箱启动模块、飞轮储能模块、褪磁启动模块；其中减速箱启动模块，包括:减速箱离合器、减速箱以及辅助电机，所述负载锭子通过减速箱离合器与减速箱相连接，所述减速箱与辅助电机相连接；所述负载锭子与减速箱离合器之间可脱离；所述飞轮储能模块和褪磁启动模块分别与负载锭子相连接。
[0005]更进一步的，所述飞轮储能模块包括:飞轮离合器、飞轮以及飞轮驱动电机，所述负载锭子通过飞轮离合器与飞轮相连接，所述飞轮与飞轮驱动电机相连接；所述负载锭子与飞轮离合器之间可脱离。
[0006]本发明成功解决了现有超导直流感应加热器在启动过程出现的转矩峰值超出了现有电机的转矩过载能力、从而造成启动障碍的问题，充分发挥了主电机系统的性能，大大降低了工业级超导直流感应加热器驱动系统的制造成本，又解决了在启动过程中出现转矩峰值所导致的主电机系统输出转矩不足的问题，降低了设备的制造成本，对该装置的商业潜力和市场竞争力带来了积极的作用。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的原理结构图；
图2为负载功率和转矩随转速的变化关系图。
【具体实施方式】
[0008]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0009]本实施例提供了一种基于减速箱的超导直流感应加热电机启动装置，包括:主电机系统和辅助启动系统，所述主电机系统和辅助启动系统分别与负载锭子相连接。
[0010]所述辅助启动系统包括减速箱启动模块，所述减速箱启动模块与负载锭子相连接。
[0011]所述减速箱启动模块包括:减速箱离合器、减速箱以及辅助电机，所述负载锭子通过减速箱离合器与减速箱相连接，所述减速箱与辅助电机相连接；所述负载锭子与减速箱离合器之间可脱离。
[0012]本实施例提供的基于减速箱的超导直流感应加热电机启动装置，其启动方法为:主电机系统的输出功率和转矩参数按照额定工况设计，同时，利用辅助电机和减速箱进行低功率高转矩输出；在每一个工作周期的启动阶段，将减速箱启动模块和主电机系统配合使用，使主电机系统越过负载转矩峰值点，实现对负载锭子的旋转启动；当负载锭子加速到主电机系统的输出转矩能够满足负载要求时，转为由主电机系统驱动负载锭子旋转。
[0013]本实施例具体为:
主电机系统的输出功率和转矩参数按照额定工况设计，同时利用普通电机和减速箱设计一个能够进行低功率高转矩输出的启动系统，在每一个工作周期的启动阶段，将此启动系统和主电机系统配合使用，是主电机系统能够越过负载转矩峰值点，实现对锭子的旋转启动。当锭子加速到主电机系统的输出转矩能够满足负载要求时，主要由主电机系统驱动锭子旋转。
[0014]按照一个工作周期内锭子的额定工况或主要工作区间，来设计驱动锭子旋转的主电机系统。该主电机系统主要特点是其总体输出功率、输出转矩、转速、效率等指标满足锭子额定工况或主要工作区间的要求。该主电机系统可以是由一台电机组成，也可以是由多台电机组成；可以包含变频器，也可以不包含变频器。
[0015]为弥补主电机系统在启动过程中输出转矩相对于负载转矩的不足，用普通电机和减速箱设计一个能够进行低功率、大转矩、低转速输出的驱动系统，该系统的输出转矩、功率以及对应的转速等参数主要依据主电机系统的负载特性和一个工作周期中负载转矩和功率随转速的变化曲线来确定，通过选择不同的电机和不同变比的减速箱，可以使此系统能够满足所需的功率、转矩要求，从而辅助主电机系统越过负载转矩峰值点，实现对锭子旋转的启动。
[0016]本实施例的工作过程为:对于一个完整的工作周期(即加热一个锭子)，在驱动锭子旋转的启动阶段，由上述辅助启动系统主电机系统共同作用驱动锭子旋转，当锭子旋转到预定的某一转速，即主电机系统可以能够独立的满足负载要求时，启动离合器使辅助启动系统和锭子分离，此后主要由主电机系统驱动锭子旋转。此过程，锭子的转速被实时监控，启动系统和锭子分离时刻的转速在设计辅助启动系统的过程中已经由计算确定。
[0017]本实施例在启动的过程中，主电机系统亦可不对锭子提供驱动功率和转矩。但其必须在辅助启动系统脱离的时候达到相应的转速。
[0018]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种基于减速箱的超导直流感应加热电机启动装置，其特征在于，包括:主电机系统和辅助启动系统，所述主电机系统和辅助启动系统分别与负载锭子相连接；所述辅助启动系统包括如下t吴块: -减速箱启动模块，包括:减速箱离合器、减速箱以及辅助电机，所述负载锭子通过减速箱离合器与减速箱相连接，所述减速箱与辅助电机相连接；所述负载锭子与减速箱离合器之间可脱离； -飞轮储能模块； -褪磁启动模块； 所述飞轮储能模块和褪磁启动模块分别与负载锭子相连接。2.根据权利要求1所述的基于减速箱的超导直流感应加热电机启动装置，其特征在于，所述飞轮储能模块包括:飞轮离合器、飞轮以及飞轮驱动电机，所述负载锭子通过飞轮离合器与飞轮相连接，所述飞轮与飞轮驱动电机相连接；所述负载锭子与飞轮离合器之间可脱离。
【专利摘要】本发明公开了一种基于减速箱的超导直流感应加热电机启动装置，包括：主电机系统和辅助启动系统，主电机系统和辅助启动系统分别与负载锭子相连接；辅助启动系统包括：减速箱启动模块，所述减速箱启动模块包括：减速箱离合器、减速箱以及辅助电机，负载锭子通过减速箱离合器与减速箱相连接，减速箱与辅助电机相连接；负载锭子与减速箱离合器之间可脱离。同时还提供了其启动方法。本发明成功解决了现有启动过程中转矩峰值超出电机转矩过载能力造成启动障碍的问题，充分发挥主电机系统的性能，降低了工业级超导直流感应加热器驱动系统的制造成本，降低了设备的制造成本，对该装置的商业潜力和市场竞争力带来了积极的作用。
【IPC分类】H05B6/02, H02P1/16
【公开号】CN105071703
【申请号】CN201510351346
【发明人】李泽华
【申请人】李泽华
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月24日