一种新型高效永磁直流同步电机制造技术

本发明专利技术公开的一种新型高效永磁直流同步电机，属于一种机电产品，由电机轴（２）、定子壳体（１０）、左右端盖（１３）和（４）、永磁铁（６）、定子绕组（８）、磁力调节套（７）构成。具有结构简单、启动容易、高效节能等特点，能用作空调和洗衣机等领域，是一种取代传统直流同步电机的较为理想的永磁直流同步电机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种永磁直流电机，特别是一种新型高效永磁直流同步电机。
技术介绍
现有技术中，直流同步电机大都采用定子和转子两个绕组，这种电机由于其定子和转子都需要输入电能，因而，其能耗较高，效率低。近些年来，出现了一些采用高性能强磁场强度的稀土钕铁硼永磁材料(磁场强度可达4000高斯)制成的永磁铁来代替定子绕组或代替转子绕组的直流同步电机，这类直流同步电机由于其定子或转子绕组已由高强场的永磁铁来代替，节省了被替代的绕组所需要的电能，故节能效果比较显著。但由于这种永磁铁的磁场强度太大，使得采用该类永磁铁的电机转子与定子之间的气隙难以优选，磁力的大小也难以调整，从而导致电机启动困难；本人于2004年研究出在电机内的定子与转子之间，加装一个非导磁材料制成的气隙调节套(见中国专利2004100468889)这一解决方案，虽然解决了电机启动困难这一难题，但由于所采用的气隙调节套是非导磁材料制成的，对磁场有一定的阻隔作用，降低了永磁铁做功的磁场强度，使得电机在运行过程中的发热量较大，温升较高较快；同时，其效率较现有同类电机还有所降低。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是专利技术一种新型高效永磁直流同步电机，由电机轴(2)、定子壳体(10)、带有左右轴承(11)和(5)的左右端盖(13)和(4)构成，在电机轴(2)中间的外柱面上还装有偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形的永磁铁(6)构成转子，在定子壳体(10)的内壁处还装有定子绕组(8)构成定子，电机轴(2)装在定子壳体(10)内，左右端盖(13)和(4)装在定子壳体(10)的两端；在永磁铁(6)的外柱面紧密配合有由导磁材料制成的磁力调节套(7)。磁力调节套(7)是由硅钢片制成。磁力调节套(7)的径向壁厚为2～12毫米。本专利技术的永磁直流同步电机，由于采用在定子与转子之间加装一个由导磁材料制成的磁力调节套，简单易做，既可调节磁力，又不阻隔磁场强度，从而既解决了强磁场强度永磁直流同步电机启动困难的难题，又可充分利用强磁场强度永磁铁的磁力驱动，大大降低定子绕组的励磁输入电流，节约定子的励磁电能；同时，由于转子采用强磁场强度的永磁铁代替电枢绕组，免除了电枢电能的输入，因而，其节能效果更加明显。据试验本专利技术的永磁直流同步电机与同等功率的双绕组直流同步电机相比，节约电能可达50％左右；与同等功率的、同类型的其它永磁直流同步电机相比，启动性较好，节约电能可达35％左右。附图说明附图1是本专利技术的主剖视图；附图2是本专利技术的左剖视图。具体实施例方式以下结合附图，详细说明本专利技术的实施例。本实施例是由电机轴(2)、定子壳体(10)、左右端盖(13)和(4)、永磁铁(6)、定子绕组(8)、磁力调节套(7)构成。定子壳体(10)为一筒体，其下部带有座体，上部中间装有吊环(9)，筒体内壁安装有定子绕组(8)，在筒体外圆后侧的中上部位，装有定子绕组(8)的电源输入线盒(17)。定子绕组(8)包括绕组线圈(16)和绕组轭(15)，绕组线圈(16)镶嵌在绕组轭(15)的槽内，绕组轭(15)固定在定子壳体(10)的筒体内壁上。电源线由电源输入线盒(17)引入，与绕组线圈(16)联接。电机轴(2)是一阶梯轴，其左端开有键槽(1)，是电机动力输出端；轴的中间直径较大，用来安装圆弧形的永磁铁(6)〔为了减小此处轴的直径，也可在此处加装一个轴套，将永磁铁(6)安装在该轴套的外圆柱面上〕，永磁铁(6)为四块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形稀土钕铁硼永磁铁〔也可采用二块或六块等偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形永磁铁〕。在永磁铁(6)的外柱面上，紧密地装有由硅钢片双面涂漆后叠合而成的磁力调节套(7)。磁力调节套(7)的外柱面与定子绕组(8)的内圈之间有适当的间隙，磁力调节套(7)的径向壁厚可为2～12毫米〔该壁厚尺寸与电机的功率和永磁铁(6)的磁场强度有关，电机的功率大，壁厚尺寸可取较大值，电机的功率小，壁厚尺寸可取较小值；永磁铁(6)的磁场强度值大，壁厚尺寸可取较大值，磁场强度值小，壁厚尺寸可取较小值。据试验当永磁铁(6)的磁场强度为4000高斯时，小于5千瓦的电机，其壁厚尺寸为2～6毫米；大于8千瓦的电机，其壁厚尺寸为6～12毫米〕。左右端盖(13)和(4)相同，为阶梯状圆盘，中间开有穿装电机轴(2)的通孔，该通孔壁的中间开有环槽，用于安装密封圈(14)和(3)；其与定子壳体(10)相配的一面带有定位止口，且该面的中间有凸台，该凸台的中间有阶梯孔，用于安装左右轴承(11)和(5)。左右端盖(13)和(4)安装在定子壳体(10)的两端，由端盖止口定位，并由螺杆(12)固定。使用时，将定子壳体(10)下部的座体固定在机架上，电源采用220伏交流电，经转子位置传感器控制的电子顺序控制器〔即选通器〕后，变成受控制的直流电源，由电源输入线盒(17)引入到定子绕组(8)的绕组线圈(16)而产生励磁磁场，消除了各磁极之间的“空白区”，因而轻松地驱动永磁铁(6)连同电机轴(2)一起转动，由电机轴(2)左端将转动机械能传出，从而，将电能转化成机械能。由导磁材料制成的磁力调节套(7)，在此将定子绕组(8)所产生的电磁力和转子的永磁铁(6)所产生的磁力进行了融合，优化了定子与转子之间的气隙，调整了磁力的大小，从而改善了电机的启动性能，使电机做到了启动自如。本人在研究过程中，制作了两台样机进行对比测试，一台是现有技术的高效永磁直流同步电机，作为对照样机；另一台是本专利技术的新型高效永磁直流同步电机，作为测试样机。这两台电机的设计功率都是600瓦，其电机轴、定子壳体、左右端盖、定子绕组等都一样，所不同的是将测试样机中装在电机轴中间处的轴套的外径减小10毫米〔与对照样机相比较〕，同时将永磁铁外圆直径也相应地减小10毫米，并保持永磁铁的磁场强度不变，再在永磁铁的外圆柱面上紧密装配由硅钢片双面涂漆后叠合而成的磁力调节套，该磁力调节套的径向壁厚为5毫米，其宽度与永磁铁一致。测试过程中，电源都采用220伏交流电，经转子位置传感器控制的电子顺序控制器后，变成受控制的直流电源输入给电机。对于对照样机空载时，当达到额定转速时，其空载电流为1.3安培，加上满载负荷时，负载电流为2.73安培；对于测试样机空载时，当达到额定转速时，其空载电流为0.53安培，加上满载负荷时，负载电流为1.77安培。因此，当满载负荷时，其测试样机比对照样机节约电能达35％。权利要求1.一种新型高效永磁直流同步电机，是由电机轴(2)、定子壳体(10)、带有左右轴承(11)和(5)的左右端盖(13)和(4)构成，在电机轴(2)中间的外柱面上还装有偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形的永磁铁(6)构成转子，在定子壳体(10)的内壁处还装有定子绕组(8)构成定子，电机轴(2)装在定子壳体(10)内，左右端盖(13)和(4)装在定子壳体(10)的两端；其特征在于在永磁铁(6)的外柱面紧密配合有由导磁材料制成的磁力调节套(7)。2.根据权利要求1所述的永磁直流同步电机，其特征在于磁力调节套(7)是由硅钢片制成。3.根据权利要求1或2所述的永磁直流同步电机，其特征在于磁力调节套(7)的径向壁厚为2～12毫米。全文摘要本专利技术公开的一种新型高效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型高效永磁直流同步电机，是由电机轴（２）、定子壳体（１０）、带有左右轴承（１１）和（５）的左右端盖（１３）和（４）构成，在电机轴（２）中间的外柱面上还装有偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形的永磁铁（６）构成转子，在定子壳体（１０）的内壁处还装有定子绕组（８）构成定子，电机轴（２）装在定子壳体（１０）内，左右端盖（１３）和（４）装在定子壳体（１０）的两端；其特征在于：在永磁铁（６）的外柱面紧密配合有由导磁材料制成的磁力调节套（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓传义，王明喜，
申请(专利权)人：邓传义，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]