本發(fā)明涉及工業(yè)領域的永磁驅(qū)動技術，特別涉及一種風冷式永磁耦合器及對風冷式永磁耦合器降溫的方法。

背景技術：

永磁驅(qū)動技術是近年來國際上開發(fā)的一項突破性新技術，是專門針對風機、泵類離心負載調(diào)速節(jié)能的適用技術。它具有高效節(jié)能、高可靠性、無剛性連接傳遞扭矩、可在惡劣環(huán)境下應用，極大減少整體系統(tǒng)振動，減少系統(tǒng)維護和延長系統(tǒng)使用壽命等特點。尤其是其不產(chǎn)生高次諧波且低速下不造成電機發(fā)熱的優(yōu)良調(diào)速特性更使其成為風機及泵類設備節(jié)能技術改造的首選。

永磁耦合器是永磁傳動技術中應用與工業(yè)比較廣泛的傳動裝置之一，永磁耦合器功率在400千瓦(kw)以下為風冷式永磁耦合器，400kw以上在其應用范圍內(nèi)有兩種永磁耦合器：一種為水冷式永磁耦合器，另一種為油冷式永磁耦合器。

圖1為現(xiàn)有技術提供的風冷式永磁耦合器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，永磁耦合器在運行過程中通過銅導體切割磁感線形成與永磁轉(zhuǎn)子相互作用的磁感應場來實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，當通過銅導體和永磁轉(zhuǎn)子之間的氣隙距離來調(diào)節(jié)負載軸的轉(zhuǎn)速時，勢必造成電機軸與負載軸轉(zhuǎn)速不相同，這時，磁感應做功轉(zhuǎn)化在銅導體上產(chǎn)生熱量，而熱量使得永磁轉(zhuǎn)子消磁，則無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。因此，必須將銅導體的溫度降低到不能使得永磁轉(zhuǎn)子消磁的溫度，以保證永磁耦合器的可靠運行。

目前，不同類型的永磁耦合器采用的降溫方式不同，風冷式永磁耦合器結(jié)構(gòu)簡單，主要散熱靠導磁盤外側(cè)安裝鋁散熱翅片，依靠轉(zhuǎn)速形成渦流在離心力作用下將內(nèi)部的較多熱量帶出，以周圍的空氣形成溫度差就可以達到換熱降溫的目的，以便永磁耦合器的可靠運行；水冷式永磁耦合器結(jié)構(gòu)比較復雜，對水質(zhì)有一定要求，所涉及的水路設計復雜，需要有循環(huán)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、外部水冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)及反饋系統(tǒng)等等，故障點多，是增加管道和噴頭以水為冷卻介質(zhì)將導磁盤熱量帶走以便永磁耦合器的可靠運行；油冷式永磁耦合器結(jié)構(gòu)復雜，增加油占地面積較大，包括冷卻系統(tǒng)及反饋系統(tǒng)等，需要對油液品質(zhì)測量，環(huán)境較差，其以油為介質(zhì)將導磁片熱量帶走并將熱油冷卻后再重復使用以達到永磁耦合器的可靠運行。

可以看出，對于大功率永磁耦合器，即功率在400kw以上的水冷式永磁耦合器或油冷式永磁耦合器，降溫復雜且降溫的效率及程度不高，會影響水冷式永磁耦合器或油冷式永磁耦合器的可靠運行。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種風冷式永磁耦合器，該永磁耦合器能夠提高降溫的效率和程度，保證永磁耦合器的可靠運行。

本發(fā)明實施例還提供一種對風冷式永磁耦合器降溫的方法，該方法能夠提高降溫的效率和程度，保證永磁耦合器的可靠運行。

根據(jù)上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種風冷式永磁耦合器，包括：電機軸(101)、永磁主動轉(zhuǎn)子(102)、主動導磁盤(103)、銅導體盤(104)、永磁從動轉(zhuǎn)子(105)、從動導磁盤(106)、負載軸(107)，調(diào)速器(108)、定位塊(109)及支架(110)，散熱翅片(111)、氣封(112)、軸頭噴氣裝置(113)、中空心短軸(114)、中間盤(115)、齒輪銷軸組件(116)其中，電機軸(101)的軸頭頂端與主動導磁盤(103)連接，帶動從動導磁盤(106)轉(zhuǎn)動，在電機軸(101)的軸頭處垂直于電機軸(101)固定有主動導磁盤(103)，主動導磁盤(103)由帶有對稱冷空氣通道的鋼盤和銅導體盤(104)組成，其面向永磁主動轉(zhuǎn)子(102)的壁上，以電機軸(101)為分界，對稱設置有銅導體盤(104)，永磁從動轉(zhuǎn)子(105)經(jīng)調(diào)速器(108)與負載軸(107)連接，帶動負載軸(107)的轉(zhuǎn)動。從動導磁盤(106)由帶有對稱冷空氣通道的鋼盤和銅導體盤(104)組成，其面向永磁從動轉(zhuǎn)子(105)的壁上，定位塊(109)設置在主動導磁盤(103)與從動導磁盤(106)之間作用在于連接主動導磁盤和從動導磁盤，主動導磁盤(103)及從動導磁盤(106)形成中間具有中空的圓柱空間，圓柱空間中有永磁主動轉(zhuǎn)子(102)與永磁從動轉(zhuǎn)子(105)，中間盤(115)通過齒輪銷軸組件(116)與永磁主動轉(zhuǎn)子(102)和永磁從動轉(zhuǎn)子(105)相互連接，中間盤(115)與負載軸(107)通過鍵連接，永磁主動轉(zhuǎn)子(102)與永磁從動轉(zhuǎn)子(105)通過調(diào)速器(108)調(diào)節(jié)沿軸向移動來調(diào)節(jié)與主動導磁盤(103)及從動導磁盤(106)間的氣隙；所述永磁耦合器還包括：

在電機軸(101)的背向主動導磁盤(103)方向，具有平行于主動導磁盤103的支架(110)，支架(110)的頂端中心孔與電機軸(101)的軸中心孔相通，電機軸(101)的軸中心孔與主動導磁盤(103)中的間隙相通，且與電機軸(101)的軸頭頂端設置的氣孔(113)相通，壓縮的冷卻空氣通過支架(110)的頂端中心孔進入后，經(jīng)電機軸(101)的軸中心孔，進入到主動導磁盤(103)中的間隙及由電機軸(101)的軸頭頂端設置的氣孔(113)附著在永磁主動轉(zhuǎn)子(102)壁上的銅導體盤(104)表面。

較佳地，所述風冷式永磁耦合器還包括：

冷卻空氣進入到主動導磁盤(103)中的間隙后，通過定位塊(109)與主動導磁盤(103)及從動導磁盤(106)所形成的間隙通道傳送到從動導磁盤(106)中的間隙中，通過永磁從動轉(zhuǎn)子(105)中空心短軸(114)的連接處設置的氣孔(113)附著在在永磁從動轉(zhuǎn)子(105)壁上的銅導體盤(104)的表面。

較佳地，所述電機軸(101)的軸頭頂端設置的氣孔，以及所述永磁從動轉(zhuǎn)子(105)的中空心短軸(114)連接處設置的氣孔可以有兩個或多個，且設置有射流方向及角度。

較佳地，所述支架(109)與電機軸(101)的連接處具有氣封(112)。

較佳地，在主動導磁盤(103)面向電機軸(101)方向的壁上，以電機軸(101)為界，對稱設置有散熱翅片(111)；

在從動導磁盤(106)面向調(diào)速器(108)方向的壁上，以調(diào)速器(108)為界，對稱設置有散熱翅片(111)。

一種對風冷式永磁耦合器降溫的方法，包括：

設置永磁耦合器的電機軸的支架的頂端中心孔與電機軸的軸中心孔相通，設置電機軸的軸中心孔與主動導磁盤中的間隙相通，且設置與電機軸的軸頭頂端設置的氣孔相通；

壓縮的冷卻空氣通過支架的頂端中心孔進入后，經(jīng)電機軸的軸中心孔，進入到主動導磁盤中的間隙及由電機軸的軸頭頂端設置的氣孔附著在永磁主動轉(zhuǎn)子壁上的銅導體表面。

較佳地，該方法還包括：冷卻空氣進入到主動導磁盤中的間隙后，通過定位塊與主動導磁盤及從動導磁盤所形成的間隙通道傳送到從動導磁盤中的間隙中，通過所述調(diào)速器及永磁從動轉(zhuǎn)子的連接處設置的氣孔附著在在永磁從動轉(zhuǎn)子壁上的銅導體的表面。

該方法還包括：所述電機軸的軸頭頂端設置的氣孔，以及所述調(diào)速器及永磁從動轉(zhuǎn)子的連接處設置的氣孔可以有兩個或多個，且設置射流方向及角度。

所述支架與電機軸的連接處設置氣封，促使壓縮的空氣從支架的頂端中心孔進入到電機軸的軸中心孔。

在主動導磁盤面向電機軸方向的壁上，以電機軸為界，對稱設置有用于在運行時降溫的散熱翅片；

在從動導磁盤面向調(diào)速器方向的壁上，以調(diào)速器為界，對稱設置有用于在運行時降溫的散熱翅片。

由上述方案可以看出，本發(fā)明實施例采用氣膜技術，在風冷式永磁耦合器中的銅導體和永磁轉(zhuǎn)子之間形成隔絕氣膜，冷卻銅導體和永磁轉(zhuǎn)子的同時，隔絕銅導體和永磁轉(zhuǎn)子之間的熱量傳遞，從而提高降溫的效率及程度，保證永磁耦合器的可靠運行。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術提供的風冷式永磁耦合器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的風冷式永磁耦合器采用氣膜技術的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的風冷式永磁耦合器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的對風冷式永磁耦合器降溫的方法流程圖。

附圖標記

101-電機軸

102-永磁主動轉(zhuǎn)子

103-主動導磁盤

104-銅導體盤

105-永磁從動轉(zhuǎn)子

106-從動導磁盤

107-負載軸

108-調(diào)速器

109-定位塊

110-支架

111-散熱翅片

112-氣封

113-氣孔

114-中空心軸

115-中間盤

116-齒輪銷軸組件

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。

為了提高降溫的效率和程度，保證永磁耦合器的可靠運行，特別是對于大功率的永磁耦合器，本發(fā)明實施例采用氣膜技術，在風冷式永磁耦合器中的銅導體和永磁轉(zhuǎn)子之間形成隔絕氣膜，冷卻銅導體和永磁轉(zhuǎn)子的同時，隔絕銅導體和永磁轉(zhuǎn)子之間的熱量傳遞。

由于采用這種氣膜技術的風冷式永磁耦合器可以大幅降低運行溫度，所以可以增加其工作功率，比如大于400kw以上，從而替代水冷式永磁耦合器或油冷式永磁耦合器。

在這里，氣膜技術的原理為：從高溫環(huán)境的設備壁面上的孔向主氣流引入二次氣流，比如射流或采用冷卻工質(zhì)的二次氣流，二次氣流在主氣流的壓力和摩擦力作用下向下游流動，沿著設備壁面彎曲，附著在設備壁面的一定區(qū)域上，形成溫度較低的冷氣膜，將設備壁面同高溫的主氣流隔離，并帶走部分主氣流，從而對設備壁面起到良好的冷卻保護作用。與發(fā)散冷卻相比，氣膜冷卻技術所采用的噴孔比較少，噴出的用于冷卻的二次氣流較為集中，可以在設備壁面上維持的面積比較大。因此，在需要冷卻的設備壁面的前面部分或上游部分設置噴孔即可以達到冷卻的目的，而且射流方向及角度亦可根據(jù)實驗及計算來進行相應調(diào)整，從而不僅僅可以達到有效冷卻的目的，還可以控制噴射造成的氣動損失、湍流流動和設備壁面熱應力集中等。

如圖2所示，圖2為本發(fā)明實施例提供的風冷式永磁耦合器采用氣膜技術的原理示意圖，如圖所示，永磁耦合器利用氣膜技術，在永磁耦合器上設置噴孔，噴射用于冷卻的二次氣流，在永磁轉(zhuǎn)子與銅導體之間形成氣膜，使得永磁轉(zhuǎn)子的溫度不高于其消磁的溫度，在隔絕永磁轉(zhuǎn)子與銅導體之間的溫度傳遞的同時，冷卻了銅導體的問題，延長永磁耦合器的使用壽命，保證永磁耦合器運行的可靠性。

圖3為本發(fā)明實施例提供的風冷式永磁耦合器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，包括：電機軸101、永磁主動轉(zhuǎn)子102、主動導磁盤103、銅導體盤104、永磁從動轉(zhuǎn)子105、從動導磁盤106、負載軸107，調(diào)速器108、定位塊109及支架110，其中，

電機軸101的軸頭頂端與永磁主動轉(zhuǎn)子102連接，帶動永磁主動轉(zhuǎn)子102轉(zhuǎn)動，在電機軸101的軸頭處垂直于電機軸101固定有主動導磁盤103，主動導磁盤103由帶有中心孔的鋼盤和銅導體盤104組成，其面向永磁主動轉(zhuǎn)子102的壁上，以電機軸101為分界，對稱設置有銅導體盤104，永磁從動轉(zhuǎn)子105經(jīng)調(diào)速器108與負載軸107連接，帶動負載軸107的轉(zhuǎn)動，垂直于調(diào)速器108且位于調(diào)速器108與永磁從動轉(zhuǎn)子105的連接處固定有從動導磁盤106，從動導磁盤106由帶有中心孔的鋼盤和銅導體盤104組成，其面向永磁從動轉(zhuǎn)子105的壁上，對稱分布有銅導體盤104，定位塊109設置在主動導磁盤103與從動導磁盤106之間，與主動導磁盤103及從動導磁盤106形成中間具有中空的圓柱體，圓柱體中具有永磁主動轉(zhuǎn)子102與永磁從動轉(zhuǎn)子105通過中間盤115相互連接。中間盤115通過齒輪銷軸組件116與永磁主動轉(zhuǎn)子102和永磁從動轉(zhuǎn)子105相互連接，中間盤115與負載軸(107)通過鍵連接，永磁主動轉(zhuǎn)子102與永磁從動轉(zhuǎn)子105可以通過調(diào)速器108調(diào)節(jié)沿軸向移動來調(diào)節(jié)與主動導磁盤103及從動導磁盤106間的氣隙達到調(diào)速目的；

該永磁耦合器還包括：

在電機軸101的背向主動導磁盤103方向，具有平行于主動導磁盤103的支架110，支架109的頂端中心孔與電機軸101的軸中心孔相通，電機軸101的軸中心孔與主動導磁盤103中的間隙相通，且與電機軸101的軸頭頂端設置的氣孔113相通，壓縮的冷卻空氣通過支架110的頂端中心孔進入后，經(jīng)電機軸101的軸中心孔，進入到主動導磁盤103中的間隙及由電機軸101的軸頭頂端設置的氣孔113附著在永磁主動轉(zhuǎn)子102壁上的銅導體盤104表面。

在該永磁耦合器中還包括：

冷卻空氣進入到主動導磁盤103中的間隙后，通過定位塊109與主動導磁盤103及從動導磁盤106所形成的間隙通道傳送到從動導磁盤106中的間隙中，通過所述永磁從動轉(zhuǎn)子105的連接處中空心短軸114的氣孔附著在在永磁從動轉(zhuǎn)子105壁上的銅導體盤104的表面。

在該裝置中，所述支架109與電機軸101的連接處具有氣封112，促使壓縮的空氣從支架109的頂端中心孔進入到電機軸101的軸中心孔。

在該裝置中，所述電機軸101的軸頭頂端設置的氣孔，以及所述永磁從動轉(zhuǎn)子105的連接處設置中空心短軸114的氣孔可以有兩個或多個，且設置有射流方向及角度，所設置的射流方向和角度可根據(jù)實驗和計算進行調(diào)整。

在該裝置中，所述通過支架110的頂端中心孔進入的是壓縮的冷卻空氣，所以最終可以經(jīng)過電機軸101的軸中心孔后，流到主動導磁盤103中的間隙及由電機軸101的軸頭頂端設置的氣孔噴射出形成氣膜，在從動導磁盤106的間隙中也具有冷卻的空氣，及在永磁從動轉(zhuǎn)子105壁上的銅導體盤104的表面也形成氣膜，達到隔絕熱傳遞和散熱的作用。

這樣，冷卻空氣就可以進入永磁耦合器內(nèi)部，在通過主動導磁盤103和從動導磁盤106時會帶走一部分熱量，也在一定程度上起到冷卻導磁盤的作用。

在該裝置中，在主動導磁盤103面向電機軸101方向的壁上，以電機軸101為界，對稱設置有散熱翅片111；在從動導磁盤106面向調(diào)速器108方向的壁上，對稱設置有散熱翅片111。所設置的散熱翅片111在所述裝置運轉(zhuǎn)時形成渦流，將散熱片上的熱量帶走從而起到分別降低主動導磁盤103和從動導磁盤106的溫度作用，進一步起到散熱作用。

圖4為本發(fā)明實施例提供的對風冷式永磁耦合器降溫的方法流程圖，其具體步驟為：

步驟401、設置永磁耦合器的電機軸101的支架109的頂端中心孔與電機軸101的軸中心孔相通，設置電機軸101的軸中心孔與主動導磁盤103中的間隙相通，且設置與電機軸101的軸頭頂端設置的氣孔相通；

步驟402、壓縮的冷卻空氣通過支架110的頂端中心孔進入后，經(jīng)電機軸101的軸中心孔，進入到主動導磁盤103中的間隙及由電機軸101的軸頭頂端設置的氣孔附著在永磁主動轉(zhuǎn)子102壁上的銅導體盤104表面。

該方法還包括：冷卻空氣進入到主動導磁盤103中的間隙后，通過定位塊109與主動導磁盤103及從動導磁盤106所形成的間隙通道傳送到從動導磁盤106中的間隙中，通過所述永磁從動轉(zhuǎn)子105的連接處中空心短軸114設置的氣孔附著在在永磁從動轉(zhuǎn)子105壁上的銅導體盤104的表面。

在該方法中，所述電機軸101的軸頭頂端設置的氣孔，以及所述永磁從動轉(zhuǎn)子105的連接處中空心短軸114設置的氣孔可以有兩個或多個，且設置射流方向及角度。

在該方法中，所述支架109與電機軸101的連接處具有氣封112，促使壓縮的空氣從支架109的頂端中心孔進入到電機軸101的軸中心孔。

在該方法中，在主動導磁盤面向電機軸方向的壁上，以電機軸為界，對稱設置有用于在運行時降溫的散熱翅片；

在從動導磁盤面向調(diào)速器方向的壁上，對稱設置有用于在運行時降溫的散熱翅片。

本發(fā)明實施例由于對風冷式永磁耦合器進一步進行降溫處理，所以適用的功率可以提高，比如400kw以上。

大功率風冷式永磁耦合器就可以通過本發(fā)明實施例提供的方式降低運行時產(chǎn)生的溫度，并可以替代水冷式永磁耦合器及油冷式永磁耦合器的應用，具有軟啟動，節(jié)能降耗，保護設備安全及結(jié)構(gòu)簡單，體積小的特點。

本發(fā)明實施例已經(jīng)在工業(yè)上實現(xiàn)應用，諸如在熱電場的工作功率在1120kw的風機上使用，運行可靠及節(jié)能效果明顯。

本發(fā)明實施例促進了大功率永磁傳動裝置的發(fā)展，在工業(yè)領域大型永磁傳動裝置采用稀油冷卻潤滑，油冷式永磁耦合器會增加油站與換熱系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)復雜，耗能高，冷卻裝置容易造成二次污染，并且油站維護保養(yǎng)難度較高，滲漏現(xiàn)象難以清除，而采用本發(fā)明實施例提供的風冷式永磁耦合器則利用強制風進行冷卻，節(jié)省能源，維修簡單無易損件，并且安全可靠壽命長。

以上舉較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。