申请/专利权人：迈格钠磁动力股份有限公司

申请日：2017-08-20

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN109428461B

主分类号：H02K49/10

分类号：H02K49/10;H02K9/193;H02K5/04;H02K9/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2019.03.29#实质审查的生效;2019.03.05#公开

摘要：本发明涉及永磁传动技术领域，尤其是涉及一种能有效改善散热性能、提高传递功率的兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，包括壳体、永磁传动组件、气隙调节组件和电动执行器，其特征在于，所述壳体内部一分为二，分别为密闭腔和半敞开腔，所述密闭腔的侧壁上设有密封盖板，所述半敞开腔的侧壁上设有开口；所述永磁传动组件设置于密闭腔内，所述气隙调节组件设置于半敞开腔内，所述电动执行器设于壳体外部，所述电动执行器的输出轴经所述开口与所述气隙调节组件相连接；所述密闭腔内设有冷却介质管路出口。与现有技术相比，本发明的优点是：适用于水冷、油冷或蒸发散热等液态冷却介质，通过改进液态冷却介质的分配及流向，冷却效率提高了30~60%。

主权项：1.兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，包括壳体、永磁传动组件、气隙调节组件和电动执行器，其特征在于，所述壳体内部一分为二，分别为密闭腔和半敞开腔，所述密闭腔的顶部设有排气管，所述密闭腔的侧壁上设有密封盖板，所述半敞开腔的侧壁上设有开口；所述永磁传动组件设置于密闭腔内，所述永磁传动组件中包括导体转子和永磁转子，所述导体转子上包括导体盘和导体，所述导体盘的背侧设有冷却介质集槽，所述导体设于导体盘的磁耦合表面上，所述导体背侧与导体盘之间设有空腔，所述空腔开口于导体盘的外圆周方向上，所述冷却介质集槽与空腔之间通过连通孔相连通，所述连通孔中的部分贯穿导体并开口于所述导体的前侧，贯穿孔内镶有套管，所述贯穿孔与其他连通孔内径相同或不同,所述导体的前侧位于所述贯穿孔出口处设有返流板，所述返流板上设有沿其半径向导体倾斜的角α和安装孔，所述安装孔为沉孔，所述α为3~10°,所述气隙调节组件设置于半敞开腔内，所述电动执行器设于壳体外部，所述电动执行器的输出轴经所述开口与所述气隙调节组件相连接；所述密闭腔内设有冷却介质管路出口。

全文数据：兆瓦级永磁涡流柔性传动装置技术领域本发明涉及永磁传动技术领域，尤其是涉及一种能有效改善散热性能、提高传递功率的兆瓦级永磁涡流柔性传动装置。背景技术目前，在工业生产中大功率高压异步电动机主要采用的调速方式有以下几种：液力偶合器调速、变频调速和永磁涡流柔性传动调速等。永磁涡流柔性传动节能技术是近年来国际上开发的一项革命性新技术，尤其适合风机、泵类离心负载的调速，2012年12月，国家发展和改革委员会将永磁涡流柔性传动节能技术列入了《国家重点节能技术推广目录》（第五批）。目前国内永磁涡流柔性传动调速器产品主要有盘式、单筒式和双筒式三种结构，冷却采用空冷、油冷和水冷三种方式。盘式结构通过调节永磁转子和导体转子之间的距离，从而改变磁通量的大小来调整负载转速的高低，永磁材料安装在永磁转子的盘面上，产生的磁涡流N、S磁极在轴向方向上。单筒式和双筒式采用调节永磁转子和导体转子之间的耦合面积，改变磁通量的大小来调整负载转速的高低，永磁材料安装在永磁转子的筒体外圈上，产生的磁涡流N、S磁极在径向方向上。永磁传动技术的主要特点有：1）节能效果；2）允许有较大的安装对中误差（最大可为5mm），能简化安装调试过程；3）提高电机的启动能力，减少冲击和振动；4）使用寿命长，并可延长系统中零部件的使用寿命；5）环境友好，不产生电磁谐波。永磁传动技术由于上述优点，在各行各业的电机传动中得到广泛应用。虽然永磁传动技术具有上述诸多优点，但是由于涡流在导体内会不可避免地产生热量，这些热量如不能有效散出，将会辐射到永磁体，使永磁体温升过高而退磁失效，设备不能安全运行。目前的永磁涡流传动装置产品结构中，小功率产品可以不带散热片，中等功率产品则必须配置铝合金散热片，大功率产品则只能采用油冷或水冷结构，目前最大水冷产品适用功率只能做到3000千瓦。永磁涡流传动装置的散热性能已经成为永磁传动技术发展的瓶颈，这严重制约了大功率永磁涡流传动产品的开发和应用。目前为了提高永磁传动装置的传递功率和扭矩，往往采用单纯增大永磁转子直径和磁钢磁能积的方案，这对设备的长期安全运转有较大负面影响，存在不安全因素。发明内容本发明的目的是提供一种兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，克服现有的技术不足，适用于水冷、油冷或蒸发散热等液态冷却介质，通过改善液态冷却介质的分配及流向，使冷却介质能实现从低温区到高温区的有序流动，减少不规则紊流对冷却循环能量的损耗，改善涡流发生器件的散热性能，提高永磁涡流柔性传动装置的传递功率和扭矩。为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的。兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，包括壳体、永磁传动组件、气隙调节组件和电动执行器，其特征在于，所述壳体内部一分为二，分别为密闭腔和半敞开腔，所述密闭腔的侧壁上设有密封盖板，所述半敞开腔的侧壁上设有开口；所述永磁传动组件设置于密闭腔内，所述气隙调节组件设置于半敞开腔内，所述电动执行器设于壳体外部，所述电动执行器的输出轴经所述开口与所述气隙调节组件相连接；所述密闭腔内设有冷却介质管路出口。所述永磁传动组件中包括导体转子和永磁转子，所述导体转子上包括导体盘和导体，所述导体盘的背侧设有冷却介质集槽，所述导体设于导体盘的磁耦合表面上，所述导体背侧与导体盘之间设有空腔，所述空腔开口于导体盘的外圆周方向上，所述冷却介质集槽与空腔之间通过连通孔相连通。所述连通孔中的部分贯穿导体并开口于所述导体的前侧，所述贯穿孔内镶有套管，所述贯穿孔与其他连通孔内径相同或不同。所述导体的前侧位于所述贯穿孔出口处设有返流板，所述返流板上设有沿其半径向导体倾斜的角α和安装孔，所述安装孔为沉孔，所述α为3~10°。所述贯穿孔的数量与全部连通孔数量的比例为1：（2~4）。所述冷却介质为水、冷却油和蒸发冷却介质中的一种。所述冷却介质管路出口位于所述冷却介质集槽内。所述冷却介质管路出口为水平分布与垂直分布中的一种或两种分布形式的组合。所述壳体顶部设有排气管。所述冷却介质管路与所述壳体前侧板为一体式结构。与现有技术相比，本发明的有益效果是。1）适用于水冷、油冷或蒸发散热等液态冷却介质，通过改善液态冷却介质的分配及流向，使冷却介质实现从低温区到高温区的有序流动，减少不规则紊流对冷却循环能量的损耗，改善了永磁涡流柔性传动装置上的涡流发生器件的散热性能，冷却效率提高了30~60%。2）改进后，对于拥有相同参数永磁转子和导体转子的永磁产品而言，传递功率和扭矩提高了25~45%，这为进一步研制更大功率的永磁涡流柔性传动装置指引了一个新方向，与目前单纯增大永磁转子直径和磁钢磁能积方案相比，本发明更有利于保障永磁设备的长期安全运转。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例结构示意图。图2是本发明实施例侧向正投影示意图。图3是图2中沿A-A线剖视图。图4是图2中B处局部放大图。图5是本发明返流板实施例一结构示意图。图6是本发明返流板实施例二结构示意图。图中：1-壳体，2-永磁传动组件，3-气隙调节组件，4-电动执行器，5-密闭腔，6-半敞开腔，7-密封盖板，8-开口，9-冷却介质管路出口，10-排气管，11-输入轴，12-前侧板，13-后侧板，14-吊耳，15-导体盘，16-导体，17-空腔，18-连通孔，19-贯穿孔，20-套管，21-导体转子，22-永磁转子，23-冷却介质集槽，24-返流板，25-输出轴，26-间隔架，27-永磁盘，28-磁钢，29-底座，30-输入端轴承座，31-冷却介质管路，32-蜗轮，33-蜗杆，34-螺套，35-轴承，36-滑套。具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。见图1至图4，是本发明兆瓦级永磁涡流柔性传动装置实施例结构示意图，包括壳体1、永磁传动组件2、气隙调节组件3和电动执行器4，壳体1内部一分为二，分别为密闭腔5和半敞开腔6，密闭腔的侧壁上设有密封盖板7，密封盖板7的作用是保持密闭腔5的密闭条件，防止冷却介质泄漏，但需要检修密闭腔内部时，还可以打开，半敞开腔的侧壁上设有开口8，方便观察和调整电动执行器4的运行。永磁传动组件2设置于密闭腔5内，气隙调节组件3设置于半敞开腔6内，电动执行器4设于壳体1外部，电动执行器4的输出轴经开口与气隙调节组件3相连接。永磁传动组件2中包括导体转子21和永磁转子22，导体转子21上包括两套背靠背设置的导体盘15和导体16由间隔架26相连组成的笼形结构，导体盘15的背侧设有冷却介质集槽23，导体16设于导体盘15的磁耦合表面上，导体16背侧与导体盘15之间设有空腔17，空腔17开口于导体盘15的外圆周方向上，冷却介质集槽23与空腔17之间通过连通孔18相连通，使冷却介质从导体16的背侧流过，带走热量。输入轴11经输入端轴承座30连接在壳体的前侧板12上。为使结构紧凑，冷却介质管路31与壳体前侧板12为一体式结构，通过在前侧板12上开孔形成冷却介质通路。永磁转子22由永磁盘27和磁钢28组成，磁钢28圆周排列镶嵌在永磁盘27中，磁钢28与导体16的位置相对应，导体16相对磁钢28旋转时，在导体内形成永磁涡流磁场，与磁钢的磁场相互作用实现力矩的传递。输入轴11里端为法兰连接导体转子21，输出轴25的一端连接永磁转子22，另一端穿过气隙调节组件3由后侧板13引出。前侧板12和后侧板13上部开孔形成吊耳14，方便移动和运输。前侧板12和后侧板13底部连接底座29形成卧式结构。连通孔18中的部分贯穿导体并开口于导体16的前侧，贯穿孔19内镶有套管20，贯穿孔20与其他连通孔18内径可相同或不同。贯穿孔20的数量与全部连通孔数量的比例为1：3。密闭腔5内设有4路冷却介质管路出口9，冷却介质管路出口9位于冷却介质集槽23内。该结构可适用于水、冷却油和蒸发冷却介质等多种介质。实施例中，4路冷却介质管路出口9均为水平分布。壳体顶部设有排气管10。当冷却介质为水或冷却油时，排气管10为顶端带排气阀的直管，其目的是平衡密闭腔的气压。当冷却介质采用蒸发散热介质时，排气管10为与冷凝器相连的弯管，目的是回收蒸发散热介质去冷凝器。见图5至图6，是本发明返流板的两个实施例，导体16的前侧位于贯穿孔出口处设有返流板24，返流板24上设有沿其半径向导体16倾斜3°的角α和安装孔37，安装孔37为沉孔，返流板24的内表面为液体流经处，分别在转折C处设有倒直角和倒圆弧两种细部结构。以上实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。

权利要求：1.兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，包括壳体、永磁传动组件、气隙调节组件和电动执行器，其特征在于，所述壳体内部一分为二，分别为密闭腔和半敞开腔，所述密闭腔的侧壁上设有密封盖板，所述半敞开腔的侧壁上设有开口；所述永磁传动组件设置于密闭腔内，所述气隙调节组件设置于半敞开腔内，所述电动执行器设于壳体外部，所述电动执行器的输出轴经所述开口与所述气隙调节组件相连接；所述密闭腔内设有冷却介质管路出口。2.根据权利要求1所述兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，其特征在于，所述永磁传动组件中包括导体转子和永磁转子，所述导体转子上包括导体盘和导体，所述导体盘的背侧设有冷却介质集槽，所述导体设于导体盘的磁耦合表面上，所述导体背侧与导体盘之间设有空腔，所述空腔开口于导体盘的外圆周方向上，所述冷却介质集槽与空腔之间通过连通孔相连通。3.根据权利要求2所述兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，其特征在于，所述连通孔中的部分贯穿导体并开口于所述导体的前侧，所述贯穿孔内镶有套管，所述贯穿孔与其他连通孔内径相同或不同。4.根据权利要求3所述兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，其特征在于，所述导体的前侧位于所述贯穿孔出口处设有返流板，所述返流板上设有沿其半径向导体倾斜的角α和安装孔，所述安装孔为沉孔，所述α为3~10°。5.根据权利要求3所述兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，其特征在于，所述贯穿孔的数量与全部连通孔数量的比例为1：（2~4）。6.根据权利要求1所述兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，其特征在于，所述冷却介质为水、冷却油和蒸发冷却介质中的一种。7.根据权利要求1所述的兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，其特征在于，所述冷却介质管路出口位于所述冷却介质集槽内。8.根据权利要求7所述的兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，其特征在于，所述冷却介质管路出口为水平分布与垂直分布中的一种或两种分布形式的组合。9.根据权利要求1所述兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，其特征在于，所述密闭腔壳体顶部设有排气管。10.根据权利要求1所述兆瓦级永磁涡流柔性传动装置，其特征在于，所述冷却介质管路与所述壳体前侧板为一体式结构。

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