新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器制造技术

新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器，是一种可隔离冲击负荷且高效节能、结构简单的传动轴耦合连接装置，可广泛应用于中小型电机拖动和动力传动领域。其特征是：新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器由带鼠笼导体10的内转子和带2p个外转子永磁体8的外转子组成,并与前端盖2、后端盖14、前轴承4、后轴承13、法兰连接盘5等结构零件装配集成为一体化整体结构；内转子与外转子之间有气隙存在并通过气隙间的径向磁场而耦合，彼此间无机械接触和摩擦且成同轴线分布；外转子与内转子同方向异步运转，通过内外转子的磁场耦合达到缓冲或隔离电机满载起动的冲击负荷影响，所传递的机械功率正比于永磁体的体积和永磁材料的单位磁能积的乘积。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器，是是一种可隔离冲击负荷且高效节能、结构简单的传动轴耦合连接装置，可广泛应用于中小型电机拖动和动力传动领域。
技术介绍
目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机(包括380V/660V低压电动机和3KV/6KV中压电动机)，常规的电机拖动连接基本都是采用法兰盘直轴连接，虽然具有结构简单、传动效率较高的特点，但由于绝大多数的连接场合都属于带负载连接且直轴的刚性连接没有缓冲，从而导致相当多的异步电动机及其拖动系统处于非经济的运行状态，白白地浪费掉大量的电能。究其原因，大致是由以下几种情况造成的①由于大部分电动机采用带满负荷直接起动方式，除了造成对电网及拖动系统的冲击和事故之外，8 10倍的起动电流造成巨大的能量损耗。②为满足满载大力矩起动的要求，在进行电动机容量选配时，往往片面追求大的安全余量，且层层加码，结果使电动机容量过大，造成“大马拉小车”的现象，导致电动机偏离最佳工况点，运行效率和功率因数降低。③从电动机拖动的生产机械自身的运行经济性考虑，往往要求电力拖动系统具有变压、变速调节能力，若用定速定压拖动，势必造成大量的额外电能损失。由以上原因分析可知，导致工业领域大量使用的交流异步电动机非经济运行的最根本原因还在于结构过于简单的法兰盘刚性直轴连接方式无法缓冲满负载起动的冲击，从而导致巨大的能量消耗所致。虽然电机拖动领域也采取了降压起动、电子软起动等措施，但都是从电机输入端采取措施来限制电机起动的冲击负荷。近年来，随着节能降耗技术日新月异般的发展。在交流异步电动机拖动领域，开始出现从电机输出端来隔离起动时的冲击负荷并实现无级调速的新技术——即永磁耦合驱动及调速技术。最早公知的永磁耦合驱动及调速技术参见美国专利No. M77094，是一种盘形轴向磁场的、气隙可调的永磁耦合调速器，该永磁耦合调速器由盘形的实心导体铜盘作为主驱动盘和安装有稀土磁钢的从动盘所组成，其工作原理是靠实心铜盘旋转时感应涡流并通过涡流来驱动永磁从动盘跟随旋转做功，通过调节两轮盘的间隙大小改变气隙长度来调整两轮盘的转差率而实现无级调速；此种结构有其致命缺陷第一，实心铜盘实际上阻隔了稀土磁钢的磁路，导致磁路磁阻很大，大量的稀土磁钢提供的磁势消耗在导磁率很低的气隙和磁路一部分的铜盘上，导致气隙磁通密度反而很低，稀土材料的高磁能积优势没有充分得到利用；第二，实心铜盘导致感应的涡流无固定的流向而内部电流紊乱，而且由于没有导磁强的材料形成特定路径的磁路使得涡流产生的磁场强度也不高。以上磁路结构和电路结构的缺陷，导致该永磁耦合调速器所传递的力矩和功率受到极大限制，且使得该永磁耦合调速器的发热现象很严重。近期，国内也于2011年3月公知了几种针对上述美国专利技术缺陷的改进型专利结构，参见中国专利 ZL200910162313. 6、ZL200910148102. 7 和 ZL200910148103. 1，这几种专利结构比较系统、彻底而全面地解决了美国专利的不足，是解决高电压、大功率重型交流异步电动机起动和恒功率调速的比较理想的技术方案。但在面对工业领域大量使用的中小型低压交流异步电动机，以上侧重于无级调速的专利结构的永磁耦合调速器又显得结构过于复杂，在应用上受到很大的限制，而在国民经济领域大量的电能却又恰恰消耗在这众多的中小型低压交流异步电动机拖动系统中，其造成的能源损失宏观上远远大于高电压的、重型交流异步电动机拖动系统；因此，针对中小型低压电动机拖动系统(5kW 300kW)而言，解决起动冲击隔离的实用结构应该成为重点，一种结构简单、安装便捷且可采用现有电机工业领域成熟工艺技术而快速系列化推广应用的新型感应式异步永磁耦合器是当前电动机节能降耗的当务之急。
技术实现思路
针对现有交流电机拖动在动力耦合连接上存在着过于简单的法兰盘刚性直轴连接方式无法缓冲满负载起动冲击的问题，以及公知的美国专利No. 5477094所表述的永磁耦合调速器的致命缺陷，本技术专利技术突破单纯的轴向磁场结构的永磁耦合技术限制，提供了一种可隔离冲击负荷且高效节能、结构简单、安装便捷的传动轴耦合连接装置新结构，可系列化地广泛应用于中小型电机拖动和动力传动领域。本专利技术的基本构思是利用公知的交流异步电机鼠笼转子结构与转枢式永磁直流电机的永磁定子结构进行有效的组合，将带永磁体的直流电机定子作为外转子主动轮由拖动电机带动旋转，把常规异步电机鼠笼转子作为内转子从动轮，外转子旋转时随动的永磁体磁场将在内转子鼠笼导条中感应交变电流，该电流又同时受到气隙磁场的作用从而带动内转子旋转，并与外转子始终存在一定的转速差，这样通过内外转子的磁场耦合而达到缓冲或隔离电动机满负载起动冲击负荷的效^ ο新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器，其特征是由带鼠笼导体的内转子和带2p个外转子永磁体的外转子组成，并与前端盖、后端盖、前轴承、后轴承、法兰连接盘等结构零件装配集成为一体化整体结构；内转子与外转子之间有气隙存在并通过气隙间的径向磁场而耦合，彼此间无机械接触和摩擦且成同轴线分布；外转子与内转子同方向异步运转，所传递的机械功率正比于永磁体的体积和永磁材料的单位磁能积的乘积，其转速A和转速存在转差率& S为0 0.01之间的小数，转差率定义为>s = 1 - (Ji2^rnl)。采用上述技术方案所达到的技术经济效果与交流异步电机传统的机械式连轴器相比，本专利技术涉及的新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器具有如下明显的优势①高效节能由于磁场耦合而无机械接触，安装该感应式异步永磁耦合器的电机拖动系统即便是在电机全电压起动下，其起动电流也仅仅是电机的空载起动电流，比传统的安装机械式连轴器的电机拖动系统减少起动电流至少在50%以上，大面积推广可极大地节约异步电机起动时的能量损失。②节省拖动系统成本由于减少了满载起动电流的冲击，可使拖动系统选型时，降低拖动电机的容量等级，不仅减少初次投资成本，而且也使电机长期运行在高效率区间，从而降低电机的运行成本。4③ 震动小、噪声低、减缓负载冲击也是由于磁场耦合而无机械接触，可有减小负载传递的震动和噪音，同时对负载突然波动变化而带来的冲击也可以有效缓冲。④可靠性高、寿命长由于无机械接触，无需防尘防水等，使用维护也及其简便。⑤结构简单、安装便捷、免维护该感应式异步永磁耦合器结构简单、安装便捷。⑥由于都是利用现有电机工业领域成熟工艺技术，无关键的技术瓶颈制约，根据现有Y系列和Y2系列异步电机系列化设计后，可快速系列化推广应用和产业化生产。附图说明图1是新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器的径向平面拓扑图。图2是新型径向磁场的感应式异步永磁耦合器的轴向立体结构复合剖面图。以上图中项1为内六角螺钉，项2为前端盖，项3为六角螺栓，项4为前轴承，项5为法兰连接盘，项6为驱动装置轴伸部分，项7为外转子机壳，项8为外转子永磁体，项9为内转子铁芯，项10为鼠笼导体，项11为平键，项12为输出轴，项13为后轴承，项14为后端盖，项15为鼠笼端部导电环。另外，图中字母符号标识N表示极性N的永磁体，S表示极性S的永磁体，nx表示驱动电机轴6的转速，表示输出轴5或负载机械连接轴21的转速，2/7表示外转子永磁体8的极数。具体实施方式以下结合附图及具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余虹锦，吴小燕，
申请(专利权)人：余虹锦，吴小燕，
类型：实用新型
国别省市：