[发明专利]轴向磁场结构的永磁旋转耦合感应式异步调速系统

摘要

轴向磁场结构的永磁旋转耦合感应式异步调速系统，是一种采用异步电机模型原理的永磁旋转耦合感应式自动调速系统，具有隔离冲击负荷、抗低电压闭锁、高效节能等优势，可广泛应用于需要自动调速且安全性要求较高的中小型电机拖动和动力传动领域。其特征是：本系统由永磁旋转感应式异步耦合器本体1、伺服涡杆齿轮减速机构2、凸轮式行程顶出调节机构3、自动控制器4和交流异步电机5集成安装形成机电一体化结构；在自动控制器4的控制下，交流异步电机5驱动永磁转子盘1‑1和感应转子盘1‑2同方向异步运转，伺服涡杆齿轮减速机构2带动凸轮式行程顶出调节机构3实现直线往复运动来调节两个转子盘之间的气隙长度δ，从而自动调节输出转速n₂。

主权项

轴向磁场结构的永磁旋转耦合感应式异步调速系统，其特征是：一、轴向磁场结构的永磁旋转耦合感应式异步调速系统，由永磁旋转感应式异步耦合器本体(1)、伺服涡杆齿轮减速机构(2)、凸轮式行程顶出调节机构(3)、自动控制器(4)和拖动用的交流异步电机(5)组成；自动控制器(4)的输入端口与发出调速指令的远程集中控制中心DCS和电网端三相交流电源AC电气联接，其反馈端口与来自永磁旋转感应式异步耦合器本体(1)的速度温度传感器(1‑4)、凸轮式行程顶出调节机构(3)的极限位置传感器(3‑4)电气联接；自动控制器(4)的输出端口分别与交流异步电机(5)、伺服涡杆齿轮减速机构(2)的伺服电机(2‑1)电气联接，从而在电气结构上构成一个闭环控制的自动调速系统；本系统在机械结构上将永磁旋转感应式异步耦合器本体(1)、伺服涡杆齿轮减速机构(2)、凸轮式行程顶出调节机构(3)和拖动用的交流异步电机(5)集成安装形成一体化机械结构；二、交流异步电机(5)的轴与空心轴(1‑3)滑动配合连接，驱动永磁转子盘(1‑1)和感应转子盘(1‑2)同方向异步运转，交流异步电机(5)的输入转速n₁和输出转速n₂存在转速差，其转差率s定义为：s＝1‑(n₂÷n₁)，本调速系统的调速方式为：由伺服涡杆齿轮减速机构(2)带动凸轮式行程顶出调节机构(3)实现直线往复运动来调节永磁转子盘(1‑1)和感应转子盘(1‑2)之间的气隙长度δ→改变气隙磁场的磁通密度B_δ→调节转差率s大小→调节输出转速n₂；三、永磁旋转感应式异步耦合器本体(1)由永磁转子盘(1‑1)和感应转子盘(1‑2)构成，两者同轴安装、平行布置且安装位置可互换，彼此间无机械接触而存在长度为δ的可调轴向气隙，气隙磁场方向平行于旋转轴中心线方向，穿过导磁铁心(1‑2‑1)的齿部并经两盘的铁心轭部而形成独立的闭合磁路结构，分布有2p个磁极的永磁转子盘(1‑1)和感应转子盘(1‑2)之间一共有2p个独立的轴向耦合闭合磁场回路沿周向均布；感应转子盘(1‑2)的圆盘形导磁铁心(1‑2‑1)采用面向气隙的一边开设有Z个径向槽的径向齿槽结构，感应导体条安装于径向槽内，Z个径向导体条两端均由圆形的导电端环短接成闭合的电路，从而形成整体结构的感应导体(1‑2‑2)，运行时感应导体(1‑2‑2)中流过的感应电流与轴向气隙磁场法向交链且在独立的短接电回路中循环流动；四、本系统的伺服涡杆齿轮减速机构(2)由伺服电机(2‑1)、传动比为1:k_w的蜗杆减速器(2‑2)、齿数为z₁的小齿轮(2‑3)、齿数为z₂的中间齿轮(2‑4)、齿数为z₃的大齿轮(2‑5)组成执行传动机构，其总减速比为：z₁/(k_w×z₃)；大齿轮(2‑5)安装固定于凸轮式行程顶出调节机构(3)的推力机构(3‑1)上，斜面凸轮副(3‑3)的活动边安装于大齿轮(2‑5)上，斜面凸轮副(3‑3)的固定边安装于固定的端盖上，斜面凸轮副的最大高度等于需要调节的最大气隙长度；空心轴(1‑3)内部与交流异步电机(5)的轴端之间装有复位弹簧(3‑2)。