高效高起动转矩盘式永磁涡流联轴器

成果编号：21384

价格：面议

完成单位：南京工程学院

单位类别：其他高校

完成时间：2018年

成熟程度：研制阶段

服务产业领域：装备制造、能源环保

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发布人：NJIT_WJ 离线

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目前，已实现市场化的轴向磁通永磁涡流传动技术以及现有相关专利技术，导体转子通常采用两种结构方案：一是导体盘采用整体平滑的环状盘，导体盘与导体背铁盘固定；二是导体盘采用辐条状开槽结构，导体盘固定在表面平滑或者具有突出部的导体背铁盘上，具有突出部的导体背铁盘的突出部分与辐条状导体盘槽形状一致，导体背铁盘整体采用电工纯铁整体铸造而成。以上两种结构方案均存在导体区对产生扭力无贡献的无效涡流比重较大，从而增加了多余的涡流损耗，由于涡流损耗是永磁涡流传动装置主要的功率损耗，因此降低了效率。同时，多余的涡流损耗最终转化为热能，加重了设备的散热负担。另一方面，现有永磁涡流传动技术通常只注重稳态运行转矩特性，而对起动转矩的关注度不够，从而导致现有永磁涡流传动技术下的起动转矩普遍不高，对于实际应用尤其是需要频繁启停的应用场合往往不能满足起动要求。本发明的目的是提供一种可减少无效涡流、降低涡流损耗并提高设备效率的高效高起动转矩盘式永磁涡流联轴器。

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成果介绍

科技计划：国家级：国家自然科学基金地市级：院级创新基金

成果形式：新技术、新装备

合作方式：技术转让、技术开发、技术服务

参与活动：驻苏高校院所苏北五市产学研合作对接活动第七届中国江苏产学研合作大会

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 0 项
已授权专利,其中:发明专利 1 项
专利号:
ZL 2017 1 1169899.X

成果简介

成果概况

创新要点

本发明公开了一种高效高起动转矩盘式永磁涡流联轴器，包括同一中心轴线设置的与动力源相连的导体转子和与负载相连的永磁转子，该永磁转子与导体转子之间相隔有空气隙；所述导体转子包括同一中心轴线设置的导体背铁盘和靠近永磁转子的复合结构导体盘，该复合结构导体盘包括辐条状导体盘和均布在该辐条状导体盘上的铁磁楔子，所述永磁转子包括永磁体背铁盘和设于该永磁体背铁盘上的永磁体阵列。其中，所述辐条状导体盘包括靠近永磁转子的沿周向间隔均布的若干个上层扇形导条和与该上层扇形导条轴向间隔对应均布的下层扇形导条，该下层扇形导条与上层扇形导条的两端通过两同心端环相连接。优选的，所述上层扇形导条的轴向厚度小于下层扇形导条的轴向厚度。再者，所述上层扇形导条与端环是由高电导率的纯铜材料制成，所述下层扇形导条是由纯铜或铜合金材料制成。优选的，所述永磁体阵列由若干个同心均布的呈偶数对磁极的永磁体构成，永磁体阵列采用N、S极交替分布磁极阵列或海尔贝克永磁阵列。再者，所述铁磁楔子的轴向厚度与辐条状导体盘的轴向厚度相同。进一步，所述铁磁楔子是由相对导磁率为300~500的软磁复合材料制成。优选的，所述导体背铁盘和永磁体背铁盘是由高强度、高导磁率的电工纯铁材料制成。

主要技术指标

与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：首先，本发明的永磁涡流联轴器在起动时，由于导体盘的集肤深度往往远小于导体盘厚度，并且随着磁极和电动机转速的增加，集肤深度将进一步减小；同时辐条状导体盘中的上层扇形导条和下层扇形导条在电路上是并联的，由于上层扇形导条的轴向厚度小于下层扇形导条的轴向厚度且靠近永磁转子，因此上层扇形导条具有较大的电阻和较小的漏抗；起动瞬间，由于小集肤深度和下层扇形导条的高电抗，感应电流主要流经上层扇形导条，此时导体转子的电阻即为上层扇形导条电阻，因此该永磁涡流联轴器可获得较高的起动转矩；其次，联轴器进入稳态运行后，磁场频率迅速下降，此时辐条状导体盘的电阻为上层扇形导条和下层扇形导条电阻的并联值，因此联轴器的稳态运行转矩低于起动转矩，且该稳态运行转矩较为平稳；再者，由于采用了辐条状导体盘，并且周向相邻辐条之间的间隙由软磁复合（SMC）材料楔子填充，而软磁复合（SMC）材料中的涡流几乎可以忽略不计，从而涡流仅存在于辐条状导体盘中，并且此部分涡流均为对产生扭力有直接贡献，可大大减少对生成扭力无贡献的无效涡流，从而降低涡流损耗，提高设备效率。

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