CN102315709B - 大功率节能电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大功率节能电机，包括电机及其控制电路，电机包括依次相连的底座、机壳和顶盖及安装在机壳内的定子和转子，转子中心设有转轴，转子包括铁芯，铁芯内设有多个永磁体安装孔，多个永磁体安装孔均匀地环绕于转轴外，每个永磁体安装孔内安装有永磁体。铁芯的上下两端均安装有铝套环，铝套环上有齿片。底座上安装有向铁芯凸起的喇叭状吸风口，顶盖的背面通过一圈围体连接有一个喇叭状吸风嘴，围体上开有通风口。本发明提高电机内部的空气对流，提升风冷效果，长久运行后永磁体也不会坏掉，确保电机运行的可靠性，延长使用寿命。控制电路省去了笨重的变压器，从而减少热源，提高电源效率，达到省电节能的目的。

Description

大功率节能电机

技术领域

 本发明涉及一种电机，尤其涉及一种散热好、噪声低、可靠性高、使用寿命长、省电节能的大功率节能电机。

背景技术

目前电机是工业生产中的主要动力，其节能指标、调速性能、输出输入功率比、噪声、运行寿命一直是大家关注的性能指标。电机一般包括定子和由铁芯构成的转子，通常只在转轴的一端设置一个风扇用于定子和转子的散热，但在大功率电机中，温升还是很高，使用时间一长，常常会烧坏绝缘层，如果温度超过永磁体的工作极限还将造成永磁体的不可逆退磁，将使电机转速更高、效率降低、功率、扭矩减小，将产生更大的热量，最终使电机失效，导致停机。而且，原有电机由于转子上永磁体设置得不合理，这种结构应用到大功率电机上，不但费用大，而且长久运行后易损坏，可靠性不高。另一方面，原有电机的控制电路一般要用到变压器，变压器工作时会产生很多的热能，影响其它电路的可靠性，而且电源效率不高，节能效果不佳。

发明内容

本发明主要解决原有电机由于转子上永磁体设置得不合理，这种结构应用到大功率电机上，不但费用大，而且长久运行后易损坏，可靠性不高的技术问题；提供一种大功率节能电机，其通过改变永磁体的安装结构，从而改变磁路，使电机长久运行后永磁体也不会坏掉，提高可靠性，而且降低费用，节省成本。

本发明同时解决原有大功率电机散热效果不好，影响电机运行可靠性及使用寿命的技术问题；提供一种大功率节能电机，其最大化地提高电机机壳内部的空气对流，提升风冷效果，散热效果好，从而确保电机运行的可靠性，延长使用寿命。

本发明又解决原有电机的控制电路一般要用到变压器，变压器工作时会产生很多的热能，影响其它电路的可靠性，电源效率不高，节能效果不佳的技术问题；提供一种大功率节能电机，其控制电路省去了笨重的变压器，从而减少热源，提高可靠性及电源效率，达到省电节能的目的。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括电机及其控制电路，电机包括依次相连的底座、机壳和顶盖及安装在机壳内的定子和转子，转子中心设有转轴，所述的转子包括铁芯，铁芯内设有多个永磁体安装孔，多个永磁体安装孔均匀地环绕于所述的转轴外，每个永磁体安装孔内安装有永磁体。铁芯由数块矽钢片或硅钢片层叠而成，每块矽钢片上开有多个环绕转轴的、用来安放永磁体的安装孔，矽钢片层叠成铁芯后在铁芯内形成多个永磁体安装孔。环绕于转轴的数块永磁体可以是四块、六块或八块。本发明将数块永磁体嵌装在铁芯内，安装结构巧妙，很好地改变了磁路，使电机长久运行后永磁体也不会坏掉，提高可靠性，而且节省材料，降低费用，节省成本。

作为优选，所述的铁芯的上下两端均设有铝套环，铝套环上设有若干沿转轴圆周均布的齿片，位于铁芯上端的铝套环上的齿片朝上，位于铁芯下端的铝套环上的齿片朝下，所述的机壳上设有若干栅形通风孔。带有齿片的上、下铝套环既起到固定铁芯的作用，又起到风轮的作用，使转子转动时直接从机壳内部产生气流，通过机壳上的栅形通风孔和电机外部的空气进行热量交换，提高散热效果。

作为优选，所述的铁芯的外周轴向设有个数和永磁体一致的凹槽，所述的凹槽位于两个相邻的永磁体之间，位于铁芯上下两端的铝套环之间连接有连接柱，所述的连接柱一一对应地卡在所述的凹槽内。结构紧凑，连接牢固，而且不影响永磁体的磁路分布。

作为优选，所述的铁芯上设有轴向设置的若干个安装孔，位于铁芯上下两端的铝套环之间连接有若干个连接杆，所述的连接杆一一对应地穿设在所述的安装孔内。铁芯一般由矽钢片或硅钢片层叠而成，连接杆对层叠起来的矽钢片或硅钢片起到压紧及固定作用。

作为优选，所述的底座上设有向铁芯凸起的喇叭状吸风口，喇叭状吸风口的大直径口连在底座上，喇叭状吸风口的小直径口朝向所述的铁芯。便于把电机外围的空气集中通过喇叭状吸风口吹向定子和转子，并从电机机壳的栅形通风孔流出，有效降低电机内部温度。

作为优选，所述的顶盖的背面通过一圈围体连接有一个喇叭状吸风嘴，喇叭状吸风嘴的大直径口连在围体上，喇叭状吸风嘴的小直径口朝向所述的铁芯，所述的围体上设有若干间隔设置的通风口。便于从围体侧面的通风口吸入空气，经过喇叭状吸风嘴吹向转子。配合底座上的喇叭状吸风口，从电机的上、下两端吸入外部空气，吹向转子和定子，再从机壳侧面的栅形通风口吹出，形成多个风道，带走电机运转产生的热量，提高风冷效果，同时也起到排出灰尘的作用，噪声也较低。电机上的顶盖起到防止杂物掉入电机内的作用。

作为优选，所述的永磁体安装孔有四个，永磁体安装孔的横截面呈长条状，所述的永磁体呈扁形的长方体。

作为优选，所述的控制电路包括整流滤波模块、电源转换模块、单片机模块、前级驱动模块、功率驱动模块和按键模块、显示模块、远程通信接口，整流滤波模块的输入端接交流输入电源，整流滤波模块的输出端，一路经电源转换模块为整个控制电路提供工作电压，另一路接功率驱动模块，前级驱动模块、按键模块、显示模块和远程通信接口分别和所述的单片机模块相连，前级驱动模块再和功率驱动模块相连，功率驱动模块和所述的电机相连。本控制电路采用直流PWM脉宽调制方式，电源直接由单相交流220V或三相交流380V供电，经全控桥式整流滤波电路，产生300V以上的高压直流电。由于采用高电压供电，电机电枢电流相对减小，单片机模块、按键模块、显示模块以及前级驱动模块、功率驱动模块要用到的低压工作电源由电源转换模块提供，省去原来电机控制电路中笨重的变压器，提高可靠性，同时减少热源，提高电源效率，省电节能。单片机模块产生的控制信号通过前级驱动模块后，放大的电信号再驱动功率驱动模块，从而驱动电机运转，和常用的可控硅驱动相比，具有大功率、高开关频率、低损耗、高可靠的优点。本控制电路采用本地控制和远程控制两种控制方式。本地控制通过按键模块输入相关参数，使电机运转，相关参数通过显示模块显示。将远程通信接口和远端的监控主机相连，实现数据的远程通讯，通过监控主机既能设定电机运转的相关参数又能对电机的速度、运行状态、故障报警等数据进行分析和控制，实现电机的远程控制。

作为优选，所述的电机上设有电流传感器、电压传感器和转速传感器，所述的电流传感器、电压传感器和转速传感器分别和所述的单片机模块相连。电机运转时的当前电流、当前输出功率、实际运行转速等在线实时数据通过各传感器输送给单片机模块，再通过显示模块显示出来，便于工作人员操作和控制，及时了解电机的工作状态。

作为优选，所述的按键模块和显示模块采用触摸屏，所述的远程通信接口采用CAN总线接口。结构紧凑，连接方便，操作及显示方便，通讯可靠性好。

本发明的有益效果是：通过改变永磁体的安装结构，从而改变磁路，使电机长久运行后永磁体也不会坏掉，提高可靠性，而且降低费用，节省成本。本发明最大化地提高电机机壳内部的空气对流，提升风冷效果，散热效果好，从而确保电机运行的可靠性，延长使用寿命。本发明电机的控制电路省去了笨重的变压器，从而减少热源，提高可靠性及电源效率，达到省电节能的目的。

附图说明

图1是本发明的一种立体分解结构示意图。

图2是本发明中铁芯的一种俯视结构示意图。

图3是本发明中控制电路的一种电路原理框图。

图中1.底座，2.机壳，3.顶盖，4.定子，5.转轴，6.铁芯，7.永磁体，8.铝套环，9.齿片，10.栅形通风孔，11.凹槽，12.连接柱，13.喇叭状吸风口，14.喇叭状吸风嘴，15.围体，16.通风口，17.整流滤波模块，18.电源转换模块，19.单片机模块，20.前级驱动模块，21.功率驱动模块，22.按键模块，23.显示模块，24.远程通信接口，25.电流传感器，26.电压传感器，27.转速传感器，28.安装孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的大功率节能电机，如图1所示，包括电机及其控制电路。电机包括依次相连的底座1、机壳2和顶盖3及安装在机壳2内的定子4和转子，转子中心安装有转轴5，转轴两端通过轴承和底座、顶盖相连，机壳2上有数个栅形通风孔10。如图2所示，转子包括由数块矽钢片层叠而成的铁芯6，每块矽钢片上开有四个环绕转轴的、用来安放永磁体的安装孔，矽钢片层叠成铁芯后在铁芯内形成四个环绕转轴的永磁体安装孔，永磁体安装孔的横截面呈长条状，每个永磁体安装孔内安装有永磁体7，永磁体7呈扁形的长方体，相邻两个永磁体互相垂直，四个永磁体大小及厚度均相等。每块矽钢片上还开有八个用来穿设连接杆的通孔，其中四个分别位于四个永磁体安装孔的外侧，另外四个分别位于四个永磁体安装孔围成的框体的四个角上，矽钢片层叠成铁芯后在铁芯内形成八个轴向设置的安装孔28。铁芯6安装在两个铝套环8围成的空间内，铝套环8上有数片沿转轴5圆周均布的齿片9，每个齿片径向设置，位于铁芯6上端的铝套环8上的齿片9朝上，位于铁芯6下端的铝套环8上的齿片9朝下，上、下两个铝套环8之间连接有八根连接杆、铝套环的边缘之间连接有四根连接柱12。八根连接杆一一对应地穿设在铁芯的八个安装孔28内，对层叠的矽钢片起到压紧的作用。铁芯6的外周轴向设置有四条凹槽11，每条凹槽11位于两个相邻的永磁体7之间，四根连接柱12一一对应地卡在凹槽11内。底座1上连有一个向铁芯6凸起的喇叭状吸风口13，喇叭状吸风口13的大直径口连在底座1上，喇叭状吸风口13的小直径口朝向铁芯6。顶盖3的背面通过一圈围体15连接有一个喇叭状吸风嘴14，喇叭状吸风嘴14的大直径口连在围体15上，喇叭状吸风嘴14的小直径口朝向铁芯6，围体15上沿圆周均匀地开有多个间隔设置的通风口16。

如图3所示，本发明大功率节能电机的控制电路包括整流滤波模块17、电源转换模块18、单片机模块19、前级驱动模块20、功率驱动模块21、按键模块22、显示模块23和远程通信接口24以及和电机相连的电流传感器25、电压传感器26和转速传感器27。整流滤波模块17的输入端接单相交流220V或三相交流380V交流输入电源，整流滤波模块17的输出端，一路经电源转换模块18为整个控制电路提供工作电压，另一路接功率驱动模块21，前级驱动模块20、按键模块22、显示模块23、远程通信接口24以及电流传感器25、电压传感器26、转速传感器27分别和单片机模块19相连，前级驱动模块20的输出端再和功率驱动模块21的输入端相连，功率驱动模块21的输出端和电机相连。本实施例中，按键模块22和显示模块23采用触摸屏实现，远程通信接口24采用CAN总线接口。

本发明在同等功率下，省电在50%以上，体积和重量减轻35%以上，且散热性能非常好，确保电机长久运行后永磁体也不会损坏，运行平稳，噪声低，多级变速，高速可达5000转/分，低速可达500转/分，既能本地控制又能远程控制，具有大功率、高开关频率、低损耗、高可靠性的优点。

Claims (4)

1.一种大功率节能电机，包括电机及其控制电路，电机包括依次相连的底座（1）、机壳（2）和顶盖（3）及安装在机壳（2）内的定子（4）和转子，转子中心设有转轴（5），其特征在于所述的转子包括铁芯（6），铁芯（6）内设有多个永磁体安装孔，多个永磁体安装孔均匀地环绕于所述的转轴（5）外，每个永磁体安装孔内安装有永磁体（7）；所述的底座（1）上设有向铁芯（6）凸起的喇叭状吸风口（13），喇叭状吸风口（13）的大直径口连在底座（1）上，喇叭状吸风口（13）的小直径口朝向所述的铁芯（6）；所述的顶盖（3）的背面通过一圈围体（15）连接有一个喇叭状吸风嘴（14），喇叭状吸风嘴（14）的大直径口连在围体（15）上，喇叭状吸风嘴（14）的小直径口朝向所述的铁芯（6），所述的围体（15）上设有若干间隔设置的通风口（16）；所述的铁芯（6）的上下两端均设有铝套环（8），铝套环（8）上设有若干沿转轴（5）圆周均布的齿片（9），位于铁芯（6）上端的铝套环（8）上的齿片（9）朝上，位于铁芯（6）下端的铝套环（8）上的齿片（9）朝下，所述的机壳（2）上设有若干栅形通风孔（10）；所述的铁芯（6）的外周轴向设有个数和永磁体（7）一致的凹槽（11），所述的凹槽（11）位于两个相邻的永磁体（7）之间，位于铁芯（6）上下两端的铝套环（8）的边缘之间连接有连接柱（12），所述的连接柱（12）一一对应地卡在所述的凹槽（11）内；所述的铁芯（6）上设有轴向设置的若干个安装孔（28），位于铁芯（6）上下两端的铝套环（8）之间连接有若干个连接杆，所述的连接杆一一对应地穿设在所述的安装孔（28）内。

2.根据权利要求1所述的大功率节能电机，其特征在于所述的永磁体（7）安装孔有四个，永磁体安装孔的横截面呈长条状，所述的永磁体（7）呈扁形的长方体。

3.根据权利要求1所述的大功率节能电机，其特征在于所述的控制电路包括整流滤波模块（17）、电源转换模块（18）、单片机模块（19）、前级驱动模块（20）、功率驱动模块（21）和按键模块（22）、显示模块（23）、远程通信接口（24），整流滤波模块（17）的输入端接交流输入电源，整流滤波模块（17）的输出端，一路经电源转换模块（18）为整个控制电路提供工作电压，另一路接功率驱动模块（21），前级驱动模块（20）、按键模块（22）、显示模块（23）和远程通信接口（24）分别和所述的单片机模块（19）相连，前级驱动模块（20）再和功率驱动模块（21）相连，功率驱动模块（21）和所述的电机相连。

4.根据权利要求3所述的大功率节能电机，其特征在于所述的电机上设有电流传感器（25）、电压传感器（26）和转速传感器（27），所述的电流传感器（25）、电压传感器（26）和转速传感器（27）分别和所述的单片机模块（19）相连。

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