一種恒功率調(diào)速運(yùn)行的磁耦合傳動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種恒功率調(diào)速運(yùn)行的磁耦合傳動(dòng)裝置，特別是恒功率傳輸，在輸出轉(zhuǎn)速較低時(shí)能增加所傳遞的轉(zhuǎn)矩，屬于機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]從傳動(dòng)的技術(shù)角度來看，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的調(diào)速運(yùn)行來自兩方面的要求，一是生產(chǎn)工藝上的要求，二是節(jié)能上的要求。目前大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械變速運(yùn)行，實(shí)際應(yīng)用最具代表性的有:三相異步電動(dòng)機(jī)或永磁電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)和繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)的串極調(diào)速技術(shù)以及調(diào)速型液力偶合器傳動(dòng)技術(shù)。另外對(duì)于固定變速比的變速運(yùn)行，機(jī)械式齒輪變速箱應(yīng)用最為廣泛。
[0003]但是以上各種調(diào)速技術(shù)總是或多或少存在一些不足，例如:高壓大功率變頻器的可靠性還沒有得到廣泛認(rèn)可，其高昂的成本和對(duì)環(huán)境的高要求以及諧波污染問題制約了它的推廣應(yīng)用。例如:繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)的串極調(diào)速技術(shù)，因其調(diào)速運(yùn)行效率低下也得不到廣泛應(yīng)用。例如:調(diào)速型液力偶合器傳動(dòng)技術(shù)也是因?yàn)槠渥陨硇实停偌由虾笃诰S護(hù)工作量大，漸漸被用戶拋棄。而機(jī)械式齒輪變速箱只能用一種或幾種固定的速度運(yùn)行，根本無法無級(jí)調(diào)速。
[0004]目前應(yīng)用如日中天的變頻調(diào)速技術(shù)，也只能做到額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率運(yùn)行，而額定轉(zhuǎn)速以下就只能做到恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速運(yùn)行。機(jī)械式齒輪變速箱雖然能作恒功率傳送運(yùn)行，但它只能用一種或幾種固定的速度運(yùn)行，根本無法無級(jí)調(diào)速。
[0005]中國專利文獻(xiàn)CN104767357A公開了一種繞組式永磁耦合傳動(dòng)裝置，其實(shí)質(zhì)是一種滑差調(diào)速器，它解決了美國麥格納驅(qū)動(dòng)公司渦流式永磁調(diào)速器(美國專利N0.5477094)渦流發(fā)熱的問題，并且也提高了系統(tǒng)效率，但是其仍有不足，分析如下:
[0006]在上述公開的永磁調(diào)速器技術(shù)中，永磁轉(zhuǎn)子和導(dǎo)體轉(zhuǎn)子之間必須要有轉(zhuǎn)速差的存在，否則兩轉(zhuǎn)子之間就不會(huì)有電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生。即輸入轉(zhuǎn)速Ii1始終大于輸出轉(zhuǎn)速n，則其轉(zhuǎn)差率 s 為:s = (nl_n)/nl。
[0007]電機(jī)學(xué)理論證明，只要輸入軸轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速之間存在轉(zhuǎn)速差，就必然存在轉(zhuǎn)差功率的損耗，忽略機(jī)械損耗和雜散損耗后，轉(zhuǎn)差率s與輸入功率之間的關(guān)系為:Pm =sPm+(l_s)Pm ;式中:Pm為輸入功率，sPm為轉(zhuǎn)差功率，(l-s)Pm為輸出功率。
[0008]對(duì)于渦流式永磁調(diào)速器，上面所述的轉(zhuǎn)差功率sPm都會(huì)作為熱能散發(fā)掉，對(duì)于中國專利文獻(xiàn)CN104767357A，雖然其將轉(zhuǎn)差功率sPm全部加以回收利用提高了效率，但是，從公式中可以看出:輸入功率Pm不變時(shí)，當(dāng)s越大，轉(zhuǎn)差功率sPm也越大，輸出功率(1-s)Pm就變小。假定設(shè)計(jì)時(shí)將系統(tǒng)的輸入功率與負(fù)載功率設(shè)為相等都為Pm，當(dāng)調(diào)速50%即s = 0.5時(shí)，此時(shí)永磁耦合調(diào)速器的輸出功率只有0.5Pm，當(dāng)要保證對(duì)負(fù)載的輸出功率時(shí)，則要增加輸入功率，即需要2Pm的輸入才能保證IPm的輸出。顯然，專利文獻(xiàn)CN104767357A中永磁耦合傳動(dòng)裝置是不能作恒功率調(diào)速運(yùn)行的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的磁耦合傳動(dòng)裝置作進(jìn)一步的深化研究，解決上述永磁耦合傳動(dòng)裝置不能作恒功率調(diào)速運(yùn)行的缺陷，從而提供一種在驅(qū)動(dòng)裝置以恒定的輸入功率驅(qū)動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能夠消除轉(zhuǎn)差功率的影響，以等于輸入功率(忽略效率影響)的輸出功率驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁耦合傳動(dòng)裝置。
[0010]為此，本發(fā)明提供一種恒功率調(diào)速運(yùn)行的磁耦合傳動(dòng)裝置，包括:
[0011]機(jī)座，具有殼體；
[0012]輸入軸，可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述機(jī)座上，具有用于與動(dòng)力裝置連接的輸入軸連接端，和位于所述殼體內(nèi)的輸入軸機(jī)內(nèi)部分；
[0013]輸出軸，可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述機(jī)座上，具有用于與負(fù)載連接的輸出軸連接端，和位于所述殼體內(nèi)的輸出軸機(jī)內(nèi)部分，所述輸出軸機(jī)內(nèi)部分與所述輸入軸機(jī)內(nèi)部分之間對(duì)應(yīng)設(shè)置且互不接觸；
[0014]第一電磁感應(yīng)組件，由設(shè)置在所述輸入軸機(jī)內(nèi)部分上的第一轉(zhuǎn)子及設(shè)置在所述輸出軸機(jī)內(nèi)部分與所述第一轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)位置上的第二轉(zhuǎn)子構(gòu)成；
[0015]第二電磁感應(yīng)組件，由定子及第三轉(zhuǎn)子構(gòu)成；所述定子設(shè)置在所述殼體內(nèi)表面上，所述第三轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述輸入軸機(jī)內(nèi)部分或所述輸出軸機(jī)內(nèi)部分與所述定子對(duì)應(yīng)的位置上;
[0016]控制機(jī)構(gòu)，包括變流裝置；所述變流裝置用于調(diào)制來自所述第一電磁感應(yīng)組件中的繞組的電能的頻率和電壓，并將調(diào)制后的該電能輸入到所述第二電磁感應(yīng)組件中的繞組，從而使所述第二感應(yīng)組件產(chǎn)生輔助電磁力矩。
[0017]其中，所述第一電磁感應(yīng)組件中所述第一轉(zhuǎn)子與所述第二轉(zhuǎn)子之一是永磁體，另一個(gè)是繞組。
[0018]所述第二電磁感應(yīng)組件中所述定子與所述第三轉(zhuǎn)子之一是永磁體，另一個(gè)是繞組。
[0019]進(jìn)一步地，所述第二磁感應(yīng)組件中的所述繞組設(shè)置在所述殼體內(nèi)表面上；相應(yīng)地所述第二磁感應(yīng)組件中的所述永磁體設(shè)置在所述輸入軸機(jī)內(nèi)部分或所述輸出軸機(jī)內(nèi)部分中具有與所述定子對(duì)應(yīng)的位置上。
[0020]進(jìn)一步地，所述輸出軸機(jī)內(nèi)部分上設(shè)有支架，所述支架保持所述輸出軸機(jī)內(nèi)部分上設(shè)置的各電磁感應(yīng)部件在所述所述殼體及所述輸入軸機(jī)內(nèi)部分上設(shè)置的電磁感應(yīng)部件之間保持所需的氣隙。
[0021]所述輸入軸機(jī)內(nèi)部分上設(shè)有支架，所述支架保持所述輸入軸機(jī)內(nèi)部分上設(shè)置的各電磁感應(yīng)部件在所述所述殼體及所述輸出軸機(jī)內(nèi)部分上設(shè)置的電磁感應(yīng)部件之間保持所需的氣隙。
[0022]所述輸入軸機(jī)內(nèi)部分上設(shè)有支架，所述支架保持所述輸入軸機(jī)內(nèi)部分上載帶的各電磁感應(yīng)部件在所述所述殼體及所述輸出軸機(jī)內(nèi)部分載帶的電磁感應(yīng)部件之間，并在各電磁感應(yīng)組件中對(duì)應(yīng)電磁感應(yīng)部件之間保持所需的氣隙。
[0023]還提供一種能夠提供補(bǔ)充動(dòng)力的傳動(dòng)裝置，采用如上項(xiàng)所述的恒功率調(diào)速運(yùn)行的永磁耦合傳動(dòng)裝置，所述控制機(jī)構(gòu)包括外接電源連接部分；通過所述控制機(jī)構(gòu)控制所述外接電源連接部分，從外部電網(wǎng)給所述第二磁感應(yīng)組件中的所述繞組供電。
[0024]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]1.本發(fā)明的恒功率調(diào)速運(yùn)行的磁耦合傳動(dòng)裝置，由于設(shè)置第二電磁感應(yīng)組件；控制機(jī)構(gòu)中的變流裝置接收來自第一電磁感應(yīng)組件中的繞組的電能，將其調(diào)制后輸入到該第二電磁感應(yīng)組件中的繞組，從而使該第二電磁感應(yīng)組件產(chǎn)生輔助電磁力矩。也就是說，本發(fā)明的恒功率調(diào)速運(yùn)行的永磁耦合傳動(dòng)裝置，能夠?qū)⑤斎胼S與輸出軸之間因存在轉(zhuǎn)速差而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)差功率充分收集，并利用其驅(qū)動(dòng)輸入軸或輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使來自驅(qū)動(dòng)裝置的輸入功率，在忽略損耗的情況下，能夠幾乎全部轉(zhuǎn)化為輸出軸的輸出功率，并且使輸出軸的輸出功率大小與驅(qū)動(dòng)裝置的輸入功率大小相當(dāng)，實(shí)現(xiàn)了永磁耦合傳動(dòng)裝置的恒功率調(diào)速運(yùn)行；本發(fā)明的恒功率調(diào)速運(yùn)行的永磁耦合傳動(dòng)裝置體積小、成本低，極具推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0026]本發(fā)明的恒功率調(diào)速運(yùn)行的磁耦合傳動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)差功率得到全部回收并傳遞給了負(fù)載端，功率的傳送與轉(zhuǎn)差率s的大小無關(guān)，這樣就在全調(diào)速范圍內(nèi)都能基本上做到恒功率傳動(dòng)，則其輸出轉(zhuǎn)矩T = (Ti1Zn) XTl (式中:T1為輸入轉(zhuǎn)矩、Ii1為輸入轉(zhuǎn)速、η為輸出轉(zhuǎn)速)，這在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域是革命性的無級(jí)調(diào)速傳動(dòng)技術(shù)。本發(fā)明的磁耦合傳動(dòng)裝置無齒輪等機(jī)械傳動(dòng)裝置，完全通過氣隙來傳遞轉(zhuǎn)矩，基本實(shí)現(xiàn)無油操作，無摩擦、磨損，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明磁耦合傳動(dòng)裝置是純電氣系統(tǒng)控制，更方便實(shí)現(xiàn)開環(huán)或閉環(huán)運(yùn)行、就地控制與遠(yuǎn)方控制，更方便實(shí)現(xiàn)與DCS系統(tǒng)或其它計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接。
[0027]2.本發(fā)明的恒功率調(diào)速運(yùn)行的磁耦合傳動(dòng)裝置，其中第二磁感應(yīng)組件中的繞組作為定子設(shè)置在機(jī)座的殼體內(nèi)表面上，這樣來自控制機(jī)構(gòu)的電源線可以直接通過該殼體直接與二磁感應(yīng)組件中的繞組作連接，而不必經(jīng)過電刷一類的連接機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，并提高了連接的可靠性。
[0028]3.本發(fā)