一種高效節能電機的製作方法
2023-05-18 12:04:41 1
專利名稱：一種高效節能電機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電機技術領域，尤其涉及一種高效節能電機。
背景技術：
全世界許多先進國家，由於全球能源危機，都在找自己節能高效的出路，時逢 上世紀八十年代出現的稀土永磁材料，給了人們一種新開發思路，稀土磁的出現，遠比 鐵氧體永磁除溫度外均高出幾倍或十幾倍，人們開始用它研發電動機、發電機，尤其是 各種專用電機，用它所製造出來的電機充分體現高效節能，所以上世紀末和本世紀初各 國都在大抓稀土永磁技術的開發，就美國軍用各式稀土電機就開發了 5000多種。稀土 永磁機無以倫比的性能體現在更高的綜合節能效果、滿足工業大起動轉矩和最大轉矩倍 數的動態需求、低速直接驅動的需求、多極高功率因數的需求、高功率密度的需求和運 動控制系統的需求。多年來外國人在永磁電機上的開發研製一直處於領先地位，我國只 是在上世紀末由唐任遠院士主持設計製造出一臺1090KW永磁機，成為世界之最，因不 能產業化而放進博物館。在全球能源危機開發高效節能電機是當務之急，而我們這個稀 土大國，大力開展和推動永磁同步電動機系統的應用和研究具有重大戰略意義。在永磁 電機的開發上，總是跟著別人跑，或是拿來圖紙給別人製造，或者是搞「中外合資」。 沒有自有智慧財產權，稀土大國成了外人的加工廠，稀土大國成了外人不花錢的倉庫。但 是世界電機的兩大命題之一的「大馬拉小車」的課題仍無報導有人開發研究，也就是說 5.5KW水泵就要購買7.5KW電動機，7.5KW水泵就要購買IlKW電機，22KW水泵就要 購買30KW電機，大馬拉小車現象非常普遍、浪費極大。造成「大馬拉小車」的主要 原因就是電機的磁場兩邊高、中間磁場弱，電機的磁效應不好，磁力線過早閉合或者滯 後閉合，不能合理利用磁能。
實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種高效節能 電機的技術方案，採用本實用新型技術方案的電機的電能轉換率高，能提高磁效應又能 合理利用磁能，達到節能的目的。本實用新型所採取的技術方案是一種高效節能電機，它有機殼、定子、轉 子、和機殼連為一體的底座，機殼上還配有吊環、散熱筋以及與線圈電連接的防水出線 裝置，轉子包括轉子芯軸和空心轉子體，空心轉子體固定在轉子芯軸上，其特徵在於， 所述轉子芯軸開有同心軸孔，軸孔壁開有螺旋溝槽，轉子體內平行於轉子芯軸均勻分布 有孔槽，轉子體外周鑲嵌有幾何形狀的永磁材料，所述永磁材料外表面不低於轉子外體 表面，永磁材料的外表面上貼緊固定有由導磁材料製成的導磁軛，導磁軛能把永磁材料 覆蓋，所述導磁軛的材料是矽鋼片、工業軟鐵、球磨鑄鐵中的任一種，所述轉子與定子 之間的氣隙的寬度為4-8mm。所述導磁軛相對於轉子芯軸的外表面的中間部分布有若干錐形突起，錐形突起為聚磁溝。所述轉子體表面設有幾何形狀的永磁材料，部分鑲嵌在轉子體內、部分露在轉 子體外表上。所述轉子體上均勻開有填充物孔，填充物孔內置有可離心的填充物。機殼內側圓筒面上均勻分布有凸稜，凸稜的形狀為「工」字形。所述兩凸稜之間的環扇區嵌有線圈，緊貼環扇形線圈內側設有圓弧形矽鋼壓 片，矽鋼壓片卡於兩凸稜頭部之間。所述機殼內側設有導磁材料製成的圓筒形內襯圓板，內襯圓板緊貼機殼內側凸 稜，內襯圓板內側設有圓筒形線圈，線圈緊貼內襯圓板。本實用新型的有益效果是，採用本實用新型的技術方案，轉子外周鑲嵌有永磁 材料，永磁材料上方，緊貼永材料固定有由導磁材料製成的導磁軛，導磁軛可以有效的 使永磁材料的磁力線形成完整的磁路，與沒有導磁軛的轉子相比，磁力線損失降低了 30%,並能減少永磁材料對轉子芯軸和電機軸承的磁化，減少運動中的阻力，提高輸出 功率；在導磁軛的中間部分上設置有若干錐形突起，錐形突起的作用原理如同尖點放電 一樣，起到聚磁的作用，有效改善了永磁材料的邊緣磁場強、中部磁場弱的狀況，使永 磁材料的磁場分布趨向均勻，增強了電機的磁效應。同時，轉子體內平行於轉子芯軸均 勻分布有孔槽，孔槽可以阻斷永磁材料在全轉子內部部分磁力線迴路，減少磁力損失， 增加了感應效果，提高了能量轉換率，實現了節能。轉子芯軸為空心的，並且在軸孔孔 壁內側開設有螺旋溝槽，在電機轉動時，螺旋溝槽有導風作用，可以將電機中心的熱量 助散；同時由於採用空心轉子軸，電機軸加粗了，比原來電機軸的跳動量減少了，與大 軸承配合效果更好，因為是空心軸，材料減少了，其軸徑可加大，但並不會多用材料， 有利於散熱。在機殼內鑄好或者嵌裝與「極」相匹配的凸稜取代矽鋼片的定子鐵芯， 有利於散熱和磁力線分布，可以增加嵌線的空間，有利於多嵌線提高功率等級，可節省 50%的矽鋼片和複雜的加工成本，提高成品率；在無鐵芯電機殼內加一導磁內襯圓板可 增加導磁和磁屏蔽效果，從而減少鐵損和銅損，提高效率。採用實用新型技術方案的電 機與Y系列電機、IE國際新電機相比減少了鐵損，提高了效率，其功率可提高1.5-2 個功率等級，效率可提高15-25%，功率因數均在90%以上，而且製造時還可以節省材 料。實測表明，一塊60mmX60mmX厚度為6mm的釹鐵硼永磁體，測得它四邊 場強各為3000GS(高斯)中心場強勢2700GS(高斯)，在永磁體上面加上一塊厚為 70mmX 70mm厚度為2mm的導磁材料(人工軟鐵，即為導磁軛)，再測永磁體中心場強 會發現由原來2700GS (高斯)上升到2750GS (高斯)，在2mm的導磁材料中間交叉著 開多個小槽，在導磁材料中間形成多個錐形突起，這些錐形突起就是聚磁溝，再測場強 時，中心的場強升到2850GS (高斯)，此時，永磁材料的中心場強與四邊場強基本相同， 場強分布趨於均稀。因為此時2_的導磁材料(也稱為導磁軛)與永磁體成為一體、在 永磁體的磁場作用下，導磁材料與永磁體的N極和S極重新分布，面積大了，磁力線更 能形成迴路；由於磁場和電場一樣有共性電場由尖端放電、而磁場也一樣，具有越是有 稜有角的地方磁力線密度越大，場強越高，通過在導磁材料中間形成多個錐形突起就是 採用這個原理。實用新型人利用「尖端放磁」和「人工導磁」原理對永磁體磁場加以正合，得到理想的正弦磁力波。
圖1是本實施例1的結構示意圖；圖2是本實施例2的結構示意圖。其中1-吊環，2-散熱筋，3-機殼，4-凸稜，5-內襯圓板，6_線圈，7_出線 裝置，8-底座，9-孔槽，10-填充物孔，11-永磁材料，12-導磁軛，13-聚磁溝，14-軸 孔，15-螺形溝槽，16-轉子芯軸，17-轉子體，18-氣隙，19-矽鋼壓片。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述。實施例1如圖1所示，一種高效節能電機，它有機殼3、定子、轉子、和機殼3連為一體 的底座8，機殼3上還配有吊環1、散熱筋2以及與線圈6電連接的防水出線裝置7，轉子 包括轉子芯軸16和空心轉子體17，空心轉子體17固定在轉子芯軸16上，其特徵在於， 所述轉子芯軸16開有同心軸孔14，軸孔14壁開有螺旋溝槽15，轉子體17內平行於轉子 芯軸16均勻分布有孔槽9，轉子體17外周鑲嵌有幾何形狀的永磁材料11，轉子體17表面 設有幾何形狀的永磁材料11，部分鑲嵌在轉子體17內、部分露在轉子體17外表上；所 述永磁材料11外表面不低於轉子體外表面，永磁材料11的外表面上貼緊固定有由導磁材 料製成的導磁軛12，導磁軛12能把永磁材料11覆蓋，所述導磁軛12的材料是矽鋼片、 工業軟鐵、球磨鑄鐵中的任一種，所述轉子與定子之間的氣隙18的寬度為4-8mm;所述 導磁軛12相對於轉子芯軸16的外表面的中間部分布有若干錐形突起，錐形突起為聚磁溝 13；所述轉子體17上均勻開有填充物孔10，填充物孔10內置有可離心的填充物；機殼 3內側圓筒面上均勻分布有凸稜4，凸稜4的形狀為「工」字形；所述兩凸稜4之間的環 扇區嵌有線圈6，緊貼環扇形線圈6內側設有圓弧形矽鋼壓片19，矽鋼壓片19卡於兩凸 稜4頭部之間。實施例2如圖2所示，一種高效節能電機，它有機殼3、定子、轉子、和機殼3連為一體 的底座8，機殼3上還配有吊環1、散熱筋2以及與線圈6電連接的防水出線裝置7，轉子 包括轉子芯軸16和空心轉子體17，空心轉子體17固定在轉子芯軸16上，其特徵在於， 所述轉子芯軸16開有同心軸孔14，軸孔14壁開有螺旋溝槽15，轉子體17內平行於轉子 芯軸16均勻分布有孔槽9，轉子體17外周鑲嵌有幾何形狀的永磁材料11，轉子體17表 面設有幾何形狀的永磁材料11，部分鑲嵌在轉子體17內、部分露在轉子體17外表上； 所述永磁料11外表面不低於轉子體外表面，永磁材料11的外表面上貼緊固定有由導磁材 料製成的導磁軛12，導磁軛12能把永磁材料11覆蓋，所述導磁軛12的材料是矽鋼片、 工業軟鐵、球磨鑄鐵中的任一種，所述轉子與定子之間的氣隙18的寬度為4-8mm;所述 導磁軛12相對於轉子芯軸16的外表面的中間部分布有若干錐形突起，錐形突起為聚磁溝 13；所述轉子體17上均勻開有填充物孔10，填充物孔10內置有可離心的填充物；機殼 3內側圓筒面上均勻分布有凸稜4，凸稜4的形狀為「工」字形；所述機殼3內側設有導磁材料製成的圓筒形內襯圓板5，內襯圓板5緊貼機殼3內側凸稜4，內襯圓板4內側設 有圓筒形線圈6，線圈6緊貼內襯圓板5。 本實用新型採用導磁軛與聚磁溝有效的解決了電機磁場分布的問題，消除電機 的銅損、鐵損和雜損，使電機提高2個功率等級，效率指標、功率因數都達歐盟和我國 電機一高效電機標準。
權利要求1.一種高效節能電機，它有機殼、定子、轉子、和機殼連為一體的底座，機殼上 還配有吊環、散熱筋以及與線圈電連接的防水出線裝置，轉子包括轉子芯軸和空心轉子 體，空心轉子體固定在轉子芯軸上，其特徵在於，所述轉子芯軸開有同心軸孔，軸孔壁 開有螺旋溝槽，轉子體內平行於轉子芯軸均勻分布有孔槽，轉子體外周鑲嵌有幾何形狀 的永磁材料，所述永磁材料外表面不低於轉子體表面，永磁材料的外表面上貼緊固定有 由導磁材料製成的導磁軛，導磁軛能把永磁材料覆蓋，所述導磁軛的材料是矽鋼片、工 業軟鐵、球磨鑄鐵中的任一種，所述轉子與定子之間的氣隙的寬度為4-8mm。
2.根據權利要求1所述的一種高效節能電機，其特徵在於，所述導磁軛相對於轉子芯 軸的外表面的中間部分分布有若干錐形突起，錐形突起為聚磁溝。
3.根據權利要求1或2所述的一種高效節能電機，其特徵在於，所述轉子體表面設有 幾何形狀的永磁材料，部分鑲嵌在轉子體內、部分露在轉子體外表上。
4.根據權利要求1或2所述的一種高效節能電機，其特徵在於，所述轉子體上均勻開 有填充物孔，填充物孔內置有可離心的填充物。
5.根據權利要求1或2所述的一種高效節能電機，其特徵在於，機殼內側圓筒面上均 勻分布有凸稜，凸稜的形狀為「工」字形。
6.根據權利要求5所述的一種高效節能電機，其特徵在於，所述兩凸稜之間的環扇區 嵌有線圈，緊貼環扇形線圈內側設有圓弧形矽鋼壓片，矽鋼壓片卡於兩凸稜頭部之間。
7.根據權利要求5所述的一種高效節能電機，其特徵在於，所述機殼內側設有導磁 材料製成的圓筒形內襯圓板，內襯圓板緊貼機殼內側凸稜，內襯圓板內側沒有圓筒形線 圈，線圈緊貼內襯圓板。
專利摘要本實用新型提供了一種高效節能電機，它有機殼、定子、轉子、底座、吊環、散熱筋以及與線圈電連接的防水出線裝置，轉子包括轉子芯軸和空心轉子體，空心轉子體固定在轉子芯軸上，轉子芯軸開有同心軸孔，軸孔壁開有螺旋溝槽，轉子體內均勻分布有孔槽，轉子體外周鑲嵌有幾何形狀的永磁材料，永磁材料外表面不低於轉子體表面，永磁材料的外表面上貼緊固定有由導磁材料製成的導磁軛，導磁軛能把永磁材料覆蓋，導磁軛材料是矽鋼片、工業軟鐵、球磨鑄鐵的任一種，所述轉子與定子間的氣隙的寬度為4-8mm。本電機減少損耗，提高了效率，功率可提高1.5-2個等級，功率因數均在90％以上，而且製造時還可以節省材料。
文檔編號H02K5/04GK201805336SQ20102053946
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月25日 優先權日2010年9月25日
發明者劉軍, 劉冠舜, 劉耀澤, 林鋒, 武義峰, 王衛紅, 索相坤, 蔡志煒, 賀紅凱, 趙希平, 鄭兵 申請人:濱州市博仕傑新能源科技開發有限公司