成果名称:聚磁式永磁涡流柔性调速器
应用领域:可广泛应用于发电、冶金、石化、水处理、采矿与水泥、造纸、暖通空调、海运等行业的泵、风机、离心机、输送带及其它电机驱动装置。
技术原理
“聚磁式永磁涡流柔性调速器”产品由导体转子、永磁转子和调节器三部分组成,安装在电机和负载之间,可以安全、方便、灵活地实现电机与负载间的转速调节,可完全替代变频器等各种调速产品,适用于离心泵、离心风机、离心压缩机等各种变转矩或恒转矩设备。
当永磁体转子与涡流环转子作相对旋转运动时,会在由导电材料制成的涡流环内产生交变磁场,进而感生出交变的涡流电流,该涡流电流又在涡流环中产生出感生磁场,感生磁场与永磁体转子上的恒定磁场相互作用,便在两个转子之间产生耦合力矩,从而达到传递运动和扭矩的作用。通过调节器调节永磁转子和导体转子之间的气隙就可以控制输出动力和转矩,从而获得可控制、可调整、可重复的负载转速,进而实现驱动机功率可控。
由于采用了聚磁式磁路结构,与采用普通磁路结构的传统永磁涡流传动装置相比较,具有导磁材料利用率高、用量少、涡流环中无效电涡流小、能耗损失少、发热少、温升低和功率传递效率高等特点,从而可以设置成多层套筒式永磁涡流传动装置。在传递相同扭矩和功率的情况下,本项目产品的外形结构尺寸更加小巧紧凑,更适用于大扭矩、大功率的应用场合。
成果的创造性、先进性:
本项目研制过程中先后获“一种用于永磁同步传动装置的平盘型聚磁式磁路结构”等授权国家发明专利8项、“一种用于永磁同步传动装置的套筒型聚磁式磁路结构”等实用新型专利9项。
该项目成果的创造性和先进性:
1.在永磁调速器中采用Halbach列阵聚磁式磁路设计;
2.采用聚磁式磁路结构(平盘式、套筒式)的永磁涡流同步传动技术;
3.采用聚磁式磁路结构的永磁涡流异步传动技术。
本项目产品首次将聚磁技术应用于永磁调速器的磁路设计中,可以实现永磁涡流柔性传动装置的小型化以及超大转矩调速器的研制,工作中自身消耗的涡流损失更少,发热更少,温度更低。经检索并对相关文献分析对比,上述创新点,在国内、外公开发表的文献报道未见除课题组成员以外相同或相似文献报道。本项目产品技术处于国际先进水平,可以替代国外进口产品。
作用意义(直接经济效益和社会意义):
本项目符合国家《节能减排“十二五”规划》和辽宁省节能减排技术推广计划,市场发展前景广阔。本项目产品的推广在各种应用领域中所间接产生的节能效益以数亿元计;能够大大提升我国永磁传动技术的技术水平,促进我国工业节能减排事业的跨跃式发展。
直接经济效益:以风机为例,其用电量约占全国发电量的10%。如果本项目产品能够顺利推广实施,将风机使用的电机效率提高5%,则全年可节约电量达765亿kW,预计到2016年,本项目产品可在相关行业可推广4%,形成的年节能能力约为100 万tce。
社会意义:产品的用户可以节约大量电能,从而在节能降耗、低碳减排、产业升级方面获得重大的社会效益。同时,环保技术的进步会带来环保产业的大发展,能够带动就业,可增加就业机会,具有重大的社会效益。