CN102386732A - 一种嵌套式低速外转子永磁电机 - Google Patents

一种嵌套式低速外转子永磁电机 Download PDF

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邹黎
边敦新
姜殿波
蔡善儒
邢云琪
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Abstract

一种嵌套式低速外转子永磁电机，属于低速外转子永磁电机领域，具体涉及一种提高电机低速转矩的永磁电动机。包括机架(7)、固定轴(8)、固定在外转子外圈(1)上的长永磁体(3)和安装在定子支架(9)上的外定子电枢绕组，其特征在于：在所述的外转子内部的定子支架(9)上通过定子支撑圈(10)安装辅助电机，辅助电机由内定子和内转子间隔嵌套安装形成。本发明采用嵌套式结构增设多个辅助电机，充分的利用了原有电机内部的空间，具有结构紧凑、电机输出转矩大等优点，提高了电机单位体积的转矩。

Description

一种嵌套式低速外转子永磁电机
技术领域
一种嵌套式低速外转子永磁电机，属于低速外转子永磁电机领域，具体涉及一种提高电机低速转矩的永磁电动机。
背景技术
低速外转子电机被广泛用于油田上的直驱式抽油机等直驱场合，由于它的外径较大，极数较多，磁通主要在铁心内较浅的部分流过，而靠近定子固定轴的很大一部分空间都是空出来的，内部有较多的空间是闲置的，没有得到充分的利用。因此，更需要一种可以在不改变电机外部尺寸的前提下增大电机的输出转矩，能够充分利用电机内部闲置空间的低速外转子的永磁直驱电机。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种充分利用定子铁心内部空间、电机输出转矩大的嵌套式低速外转子永磁电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种嵌套式低速外转子永磁电机，包括机架、固定轴、固定在外转子外圈上的长永磁体和安装在定子支架上的电枢绕组，其特征在于：在所述的外转子内部的定子支架上通过定子支撑圈安装辅助电机，辅助电机由内定子和内转子互相嵌套安装形成。充分利用电机的内部空间，产生附加的电磁转矩，提高单位体积的转矩。
所述的辅助电机设有多个，分两组对称的固定安装在定子支架的两侧。
所述的辅助电机的内定子由通过燕尾槽安装在定子支撑圈上的定子冲片和安装在定子冲片上的短定子线圈组成。
所述的外转子端盖内壁设有向内突出的内圈，内圈通过安装槽固定安装多个短永磁体，多个短永磁体形成辅助电机的内转子。
所述的辅助电机的每层内转子永磁铁心的极数和内定子电枢铁心的极数相同，内定子和外定子保持同轴度安装且绕组的极数相同，外转子和内转子的极数相同，且磁极在圆周的位置相同。为了产生同频同相的旋转磁场，增大电机的输出转矩。
所述的定子冲片由硅钢片叠压而成，一端设有燕尾槽，另一端设有线圈安装槽，通过安装槽嵌入式安装短定子线圈。
所述的长永磁体固定安装在外转子外圈上，外转子外圈通过长螺杆固定联接两外转子端盖上。
所述的外转子外圈由导磁的铸钢材料制作形成。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、通过在定子支架上的定子支撑圈和外转子端盖的内圈安装内定子和内转子，由此形成多个辅助电机，使得该电机的内部空间充分被利用，且有效的提高了电机的输出转矩，经实验证明，其产生的电磁转矩将较同体积的电机要高30～60％；
2、内定子和内转子采用间隔嵌套的方式安装，充分利用电机的内部空间，使得电机的内部结构更紧凑，不增加原有电机的外部尺寸，从而进一步的提高了低速电机的带负载能力，尤其适用于油田用直驱式抽油机等低速大转矩的场合。
附图说明
图1是本发明主视图剖视示意图。
图2是本发明图1的A-A剖视示意图。
图3是本发明的外转子端盖剖视图示意图。
图4是本发明的定子冲片的硅钢片结构示意图。
图5是本发明的定子支撑圈的主视图剖视示意图。
图6是本发明的定子支撑圈的侧视图结构示意图。
图7是本发明的定子支架的主视图剖视示意图。
图8是本发明的定子支架的侧视图结构示意图。
其中：1、外转子外圈    2、长螺杆    3、长永磁体    4、短永磁体    5、外转子端盖    6、短螺杆    7、机架    8、固定轴    9、定子支架    10、定子支撑圈    11、长平键    12、轴承盖    13、轴承    14、小挡圈    15、定子冲片    16、大挡圈    17、长定子线圈    18、短定子线圈。
图1～8是本发明的最佳实施例，下面结合附图1～8对本发明做进一步说明：
具体实施方式
参照附图1～8：
该种嵌套式低速外转子永磁电机，包括外转子外圈1、长螺杆2、固定在外转子外圈1上的长永磁体3、外转子端盖5、机架7、固定轴8安装在定子支架9上的电枢绕组，固定轴8通过平键联接机架7上，两者之间不能相对转动，固定轴8中部通过长平键11安装定子支架9，定子支撑圈10通过短螺杆6固定联接定子支架9，固定轴8两端安装轴承13，轴承13与固定轴8通过过盈配合固定。
长永磁体3固定安装在外转子外圈1上，外转子外圈1通过长螺杆2固定联接两外转子端盖5上，外转子外圈1由导磁的铸钢材料制作形成。
在外转子内部的定子支架9上通过定子支撑圈10安装辅助电机，辅助电机由内定子和内转子互相嵌套安装形成。辅助电机设有多个，分两组对称的固定安装在定子支架9的两侧，辅助电机的内定子由通过燕尾槽安装在定子支撑圈10上的定子冲片15和安装在定子冲片15上的短定子线圈18组成，外转子端盖5内壁设有向内突出的内圈，内圈通过安装槽固定安装多个短永磁体4，多个短永磁体4形成辅助电机的内转子。
每个辅助电机的每层内转子永磁铁心的极数和内定子电枢铁心的极数相同，内定子和外定子保持同轴度安装且绕组的极数相同，外转子和内转子的极数相同，且磁极在圆周的位置相同。
定子冲片15由硅钢片叠压而成，一端设有燕尾槽，另一端设有线圈安装槽，通过安装槽嵌入式安装短定子线圈18，形成电枢绕组。
长定子线圈17和短定子线圈18均各自联接成电枢绕组，通过定子支撑圈10和固定轴8内的安装孔引到电机外部。
工作过程如下：
本发明的原理是通过将多层内层定转子的互相嵌套，尽可能的充分利用电机内部有限的空间，安放产生电磁转矩的永磁体和线圈。
外转子外圈1上的长永磁体3与安装在其内圈的定子支撑圈10上的定子冲片15及长定子线圈17形成的绕组形成电机的外转子和外定子，也是该电机的主转子和主定子，由此产生主电磁转矩；外转子端盖5上的短永磁体4与其相应的定子支撑圈上安装的定子冲片15和短定子线圈18形成的绕组形成辅助转子和辅助定子，即内转子和内定子，用以充分利用电机的内部空间，产生附加的电磁转矩。
为了产生同频同相的旋转磁场，主定子和辅助定子绕组的极数要相同，绕组轴线位置必须相同；主转子和辅助转子的极数也要相同，且磁极在圆周的位置相同。
本发明的永磁电机在工作时为了在任意转速下都能得到转矩输出，需要位置检测器检测定、转子相对位置，功率变换器根据该位置向绕组中输入电流，产生与转速相同的同步旋转磁场。
由于增加了辅助定子和辅助转子，该电机的内部空间被充分利用，电机内部结构更紧凑，经实验证明，其产生的电磁转矩较同体积的电机要高30～60％，从而有效的提高了低速电机的带负载能力，尤其适用于油田用低速直驱式抽油机。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种嵌套式低速外转子永磁电机，包括机架(7)、固定轴(8)、固定在外转子外圈(1)上的长永磁体(3)和安装在定子支架(9)上的外定子电枢绕组，其特征在于：在所述的外转子内部的定子支架(9)上通过定子支撑圈(10)安装辅助电机，辅助电机由内定子和内转子互相嵌套安装形成。
2.根据权利要求1所述的一种嵌套式低速外转子永磁电机，其特征在于：所述的辅助电机设有多个，分两组对称的固定安装在定子支架(9)的两侧。
3.根据权利要求2所述的一种嵌套式低速外转子永磁电机，其特征在于：所述的辅助电机的内定子由通过燕尾槽安装在定子支撑圈(10)上的定子冲片(15)和安装在定子冲片(15)上的短定子线圈(18)组成。
4.根据权利要求1所述的一种嵌套式低速外转子永磁电机，其特征在于：所述的外转子端盖(5)内壁设有向内突出的内圈，内圈通过安装槽固定安装多个短永磁体(4)，多个短永磁体(4)形成辅助电机的内转子。
5.根据权利要求1～3任一所述的一种嵌套式低速外转子永磁电机，其特征在于：所述的辅助电机的每层内转子永磁铁心的极数和内定子电枢铁心的极数相同，内定子和外定子保持同轴度安装且绕组的极数相同，外转子和内转子的极数相同，且磁极在圆周的位置相同。
6.根据权利要求3所述的一种嵌套式低速外转子永磁电机，其特征在于：所述的定子冲片(15)由硅钢片叠压而成，一端设有燕尾槽，另一端设有线圈安装槽，通过安装槽嵌入式安装短定子线圈(18)。
7.根据权利要求1所述的一种嵌套式低速外转子永磁电机，其特征在于：所述的长永磁体(3)固定安装在外转子外圈(1)上，外转子外圈(1)通过长螺杆(2)固定联接两外转子端盖(5)上。
8.根据权利要求7所述的一种嵌套式低速外转子永磁电机，其特征在于：所述的外转子外圈(1)由导磁的铸钢材料制作形成。
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