CN107612257A - 一种高效直连式空压机油冷永磁同步电机及其灌注工艺 - Google Patents

Abstract

一种高效直连式空压机油冷永磁同步电机，包括前法兰、电机外壳、定子铁芯、线包、后法兰、底座、转子铁芯、转轴和转子锁紧螺钉，所述线包缠绕在定子铁芯上，且线包沿定子铁芯圆周均匀设置，所述转子铁芯套设于定子铁芯内，所述转轴设于转子铁芯内，所述定子铁芯、转子铁芯和转轴为同圆心结构；其中，所述转轴内还设有转子锁紧螺钉，所述转轴从前法兰伸出直接与空压机主轴连接，且通过转子锁紧螺钉将转轴和空压机主轴锁紧在一起，通过转轴直接带动空压机主轴转动；此外，所述电机外壳、定子铁芯和线包之间设有环氧灌注层。本发明将电机转轴和空压机主轴直接连接，结合双层V型磁钢槽和带筋的冷却流道，使电机效率达到97%。

Description

一种高效直连式空压机油冷永磁同步电机及其灌注工艺

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体地，涉及一种高效直连式空压机油冷永磁同步电机及其灌注工艺。

背景技术

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。目前，空压机使用的电机一般为三相异步电机，运行效率低，高效调速范围窄，启动电流大，使用寿命短；异步变频调速电机中主磁场低，功率因数低，启动电流虽然很大，但是发动转矩却很小，而且体积大，安装不方便。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种高效直连式空压机油冷永磁同步电机及其灌注工艺，避免电机与空压机结合后降低电机的使用效率，同时由于结构的不合理导致的电机温升较高，降低电机使用性能。

技术方案：本发明提供了一种高效直连式空压机油冷永磁同步

电机，包括前法兰、电机外壳、定子铁芯、线包、后法兰、底座、转子铁芯、转轴和转子锁紧螺钉，所述前法兰与电机外壳的左端部连接，所述后法兰与电机外壳的右端部连接，所述定子铁芯、线包、转子铁芯、转轴和转子锁紧螺钉均设于电机外壳内部，所述线包缠绕在定子铁芯上，且线包沿定子铁芯圆周均匀设置，所述转子铁芯套设于定子铁芯内，所述转轴设于转子铁芯内，所述定子铁芯、转子铁芯和转轴为同圆心结构；其中，所述转轴内还设有转子锁紧螺钉，所述转轴从前法兰伸出直接与空压机主轴连接，且通过转子锁紧螺钉将转轴和空压机主轴锁紧在一起，通过转轴直接带动空压机主轴转动；此外，所述电机外壳、定子铁芯和线包之间设有环氧灌注层。本发明将电机的转子直接与空压机主机的伸出轴连接，取消了原来异步电机的联轴器和前法兰，使得整体结构更紧凑。同时没有了联轴器的对中环节，使得安装更加方便，省去联轴器可以大大提高同轴度。电机转子直接安装在空压机上，电机无轴承，无易损件，节省了电机的维护费，电机直连，无联轴器，传动效率100%；设置的环氧灌注层能增加电机的绝缘等级，固化的环氧介电常数比绝缘漆和空气都大很多，增加传热效率，因为环氧的传热比比绝缘漆和空气都大很多，同时提高机械强度。

进一步的，上述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，所述电机外壳内设有冷却流道，且冷却流道沿电机外壳圆周均匀设置。本发明采用油冷的冷却方式，具有更好的冷却效果，同时冷却油利用空压机的润滑油，因此无需额外增加油冷系统。

进一步的，上述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机及，所述冷却流道上设有间隔的凸起和凹槽。在冷却流道内设置的凸起和凹槽，形成冷却流道带冷却筋的结构，既能增加散热面积有提高了结构强度，高效的冷却系统，减少了铁损和铜损。

进一步的，上述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，所述转子铁芯内设有双层V型磁钢槽，包括第一V型磁钢槽和第二V型磁钢槽，所述第一V型磁钢槽和第二V型磁钢槽的V型口朝向定子铁芯方向，所述第一V型磁钢槽靠近定子铁芯设置，所述第二V型磁钢槽设置在第一V型磁钢槽的外侧。转子铁芯冲片采用双层V型磁钢槽的优化设置，使得气隙磁密接近正弦分布，减少谐波，增加磁阻扭矩，提高效率，同时通过多段式磁钢设计，减少涡流损失，结合高效的冷却方案减少铜损和铁损，使电机效率可达到97%。

进一步的，上述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，所述第二V型磁钢槽为两段式结构，且两段第二V型磁钢槽内分别设有第二磁钢。通过多段式磁钢设计，减少涡流损失。

进一步的，上述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，所述第一V型磁钢槽为直连式，包括第一V型磁钢槽本体和中间连接部，所述中间连接部设于两个第一V型磁钢槽本体中间，所述第一V型磁钢槽本体内设有第一磁钢。第一V型磁钢槽的截面积小于第二V型磁钢槽，形成第二V型磁钢槽包裹第一V型磁钢槽的结构，设置不同的磁钢槽和磁钢，可较少涡流损失，使电机效率达到97%。

进一步的，上述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，所述前法兰和后法兰上分别设有起吊螺钉。为了便于电机的运输同时又不损伤电机，在法兰上设置起吊螺钉，用吊钩勾住起吊螺钉即可。

进一步的，上述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，所述后法兰上设有电缆接头。设置的电缆接头方便将线束从电机内引出，整体有序，不会将电线全部缠绕在一起，不方便进行线的查找检修。

进一步的，上述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，所述底座包括支撑板和下底板，所述支撑板上端部为圆弧形，所述支撑板的圆弧直径与电机外壳的直径相同，所述支撑板与电机外壳连接，所述下底板与支撑板的下端部连接。设置的底座其中支撑板的圆弧直径与电机外壳相同，能够形成紧密配合，确保电机壳体不会晃动，在加设下底板可形成稳固的支撑面，同时还可通过下底板与其他设备连接。

进一步的，上述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机的灌注工艺，包括如下步骤：

1）预处理：去除定子铁芯表面的油污和灰尘等杂质；

2）工件预热：在灌注前对定子铁芯进行预热；

3）灌注材料准备：将环氧树脂和固化剂按比例混合均匀，环氧的树脂和固化剂混合比例是10:1；

4）真空脱泡：对灌注材料进行抽真空脱泡；

5）灌注：通过真空灌装机将灌注材料注入定子铁芯；

6）加热固化：用烘烤机进行加热固化，温度为60℃；

7）脱模：将灌装好的电机从磨具内取出，并清理干净。

本发明的环氧灌注和冷却流道的油冷方式相结合，提供了一种高效的冷却方案，环氧灌注比浸漆传热比大，同时环氧封灌强化了电机的整体性，提高电机对抗外来冲击，改善电机的防水防潮能力。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机及其灌注工艺，将电机的转子直接安装到空压机的主机伸出轴上，使得整机结构更加紧凑，传动效率更高，同时设置了双层V型磁钢槽的结构，内置多段磁钢，减少涡流损失，结合带筋的冷却流道的高效冷却方案，减少了铁损和铜损，使电机效率达到97%。

附图说明

图1为本发明所述高效直连式空压机油冷永磁同步电机的截面图；

图2为本发明所述高效直连式空压机油冷永磁同步电机的C-C截面图；

图3为本发明所述高效直连式空压机油冷永磁同步电机的转子结构示意图；

图4为本发明所述高效直连式空压机油冷永磁同步电机的结构示意图。

图中：1前法兰、2电机外壳、3定子铁芯、4线包、5后法兰、6底座、61支撑板、62下底板、7转子铁芯、71第一V型磁钢槽、711第一磁钢、712第一V型磁钢槽本体、713中间连接部、72第二V型磁钢槽、721第二磁钢、8转轴、9转子锁紧螺钉、91垫片、10起吊螺钉、11电缆接头、12锁紧螺母、13锁紧螺柱、14环氧灌注层。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1、4所示的高效直连式空压机油冷永磁同步电机及其灌注工艺，包括前法兰1、电机外壳2、定子铁芯3、线包4、后法兰5、底座6、转子铁芯7、转轴8和转子锁紧螺钉9，所述前法兰1与电机外壳2的左端部连接，所述后法兰5与电机外壳2的右端部连接，所述定子铁芯3、线包4、转子铁芯7、转轴8和转子锁紧螺钉9均设于电机外壳2内部，所述线包4缠绕在定子铁芯3上，且线包4沿定子铁芯3圆周均匀设置，所述转子铁芯7套设于定子铁芯3内，所述转轴8设于转子铁芯7内，所述定子铁芯3、转子铁芯7和转轴8为同圆心结构；其中，如图3所示转轴8内还设有转子锁紧螺钉9，转子锁紧螺钉9上设有垫片91，通过垫片91增加转子锁紧螺钉9和转轴8的摩擦力，防止零件表面被磨损。进一步的，所述转轴8从前法兰1伸出直接与空压机主轴连接，且通过转子锁紧螺钉9将转轴8和空压机主轴锁紧在一起，通过转轴8直接带动空压机主轴转动，免去了联轴器的安装过程，取消了对中环节，安装更加方便，传动效率100%；此外，所述电机外壳2、定子铁芯3和线包4之间设有环氧灌注层14，采用环氧灌注增大了电机的抗压能力，同时能防水防潮。进一步的，所述电机外壳2内设有冷却流道21，且冷却流道21沿电机外壳2圆周均匀设置，且冷却流道21上设有间隔的凸起和凹槽，设置的凹槽和凸起相当于在冷却流道21上增加了加强筋，既提高了电机的结构强度有提高了散热效率。进一步的，如图2所示转子铁芯7内设有双层V型磁钢槽，包括第一V型磁钢槽71和第二V型磁钢槽72，所述第一V型磁钢槽71和第二V型磁钢槽72的V型口朝向定子铁芯3方向，所述第一V型磁钢槽71靠近定子铁芯3设置，所述第二V型磁钢槽72设置在第一V型磁钢槽71的外侧，且第二V型磁钢槽72的截面积大于第一V型磁钢槽71，形成第二V型磁钢槽72包裹第一V型磁钢槽71的结构；此外，所述第二V型磁钢槽72为两段式结构，且两段第二V型磁钢槽72内分别设有第二磁钢721；所述第一V型磁钢槽71为直连式，包括第一V型磁钢槽本体712和中间连接部713，所述中间连接部713设于两个第一V型磁钢槽本体712中间，所述第一V型磁钢槽本体712内设有第一磁钢711，采用多段式磁钢设计，减少物流损耗。进一步的，所述前法兰1和后法兰5上分别设有起吊螺钉10，且后法兰5上设有电缆接头11。进一步的，所述底座6包括支撑板61和下底板62，所述支撑板61上端部为圆弧形，所述支撑板61的圆弧直径与电机外壳2的直径相同，所述支撑板61与电机外壳2连接，所述下底板62与支撑板61的下端部连接，设置的底座6可对电机形成稳固支撑，同时还可通过支撑座与其他设备连接。

本发明的一种高效直连式空压机油冷永磁同步电机的灌注工艺，其特征在于：包括如下步骤：

1）预处理：去除定子铁芯（3）表面的油污和灰尘等杂质；

2）工件预热：在灌注前对定子铁芯（3）进行预热；

3）灌注材料准备：将环氧树脂和固化剂按比例混合均匀，环氧的树脂和固化剂混合比例是10:1；

4）真空脱泡：对灌注材料进行抽真空脱泡；

5）灌注：通过真空灌装机将灌注材料注入定子铁芯（3）；

6）加热固化：用烘烤机进行加热固化，温度为60℃；

7）脱模：将灌装好的电机从磨具内取出，并清理干净。

另，本发明的空压机永磁同步电机采用无编码器的控制方式，无需编码器的维护，采用弱磁控制，调速范围宽，并且在电网电压降低时，还可以正常工作。

本发明的高效直连式空压机油冷永磁同步电机根据空气压缩机的使用环境和特点专门开发的电机定转子冲片，转子铁芯（7）冲片采用双V型结构，结合设置在电机外壳（2）的带筋的冷却流道，同时将转子铁芯（7）直接安装到空压机的伸出轴上，通过上述技术的结合，可将电机效率提高到97%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效直连式空压机油冷永磁同步电机，其特征在于：包括前法兰（1）、电机外壳（2）、定子铁芯（3）、线包（4）、后法兰（5）、底座（6）、转子铁芯（7）、转轴（8）和转子锁紧螺钉（9），所述前法兰（1）与电机外壳（2）的左端部连接，所述后法兰（5）与电机外壳（2）的右端部连接，所述定子铁芯（3）、线包（4）、转子铁芯（7）、转轴（8）和转子锁紧螺钉（9）均设于电机外壳（2）内部，所述线包（4）缠绕在定子铁芯（3）上，且线包（4）沿定子铁芯（3）圆周均匀设置，所述转子铁芯（7）套设于定子铁芯（3）内，所述转轴（8）设于转子铁芯（7）内，所述定子铁芯（3）、转子铁芯（7）和转轴（8）为同圆心结构；

其中，所述转轴（8）内还设有转子锁紧螺钉（9），所述转轴（8）从前法兰（1）伸出直接与空压机主轴连接，且通过转子锁紧螺钉（9）将转轴（8）和空压机主轴锁紧在一起，通过转轴（8）直接带动空压机主轴转动；此外，所述电机外壳（2）、定子铁芯（3）和线包（4）之间设有环氧灌注层（14）。

2.根据权利要求1所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，其特征在于：所述电机外壳（2）内设有冷却流道（21），且冷却流道（21）沿电机外壳（2）圆周均匀设置。

3.根据权利要求2所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，其特征在于：所述冷却流道（21）上设有间隔的凸起和凹槽。

4.根据权利要求1所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁芯（7）内设有双层V型磁钢槽，包括第一V型磁钢槽（71）和第二V型磁钢槽（72），所述第一V型磁钢槽（71）和第二V型磁钢槽（72）的V型口朝向定子铁芯（3）方向，所述第一V型磁钢槽（71）靠近定子铁芯（3）设置，所述第二V型磁钢槽（72）设置在第一V型磁钢槽（71）的外侧。

5.根据权利要求4所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，其特征在于：所述第二V型磁钢槽（72）为两段式结构，且两段第二V型磁钢槽（72）内分别设有第二磁钢（721）。

6.根据权利要求5所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，其特征在于：所述第一V型磁钢槽（71）为直连式，包括第一V型磁钢槽本体（712）和中间连接部（713），所述中间连接部（713）设于两个第一V型磁钢槽本体（712）中间，所述第一V型磁钢槽本体（712）内设有第一磁钢（711）。

7.根据权利要求1所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，其特征在于：所述前法兰（1）和后法兰（5）上分别设有起吊螺钉（10）。

8.根据权利要求7所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，其特征在于：所述后法兰（5）上设有电缆接头（11）。

9.根据权利要求8所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机，其特征在于：所述底座（6）包括支撑板（61）和下底板（62），所述支撑板（61）上端部为圆弧形，所述支撑板（61）的圆弧直径与电机外壳（2）的直径相同，所述支撑板（61）与电机外壳（2）连接，所述下底板（62）与支撑板（61）的下端部连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的高效直连式空压机油冷永磁同步电机的灌注工艺，其特征在于：包括如下步骤：

1）预处理：去除定子铁芯（3）表面的油污和灰尘等杂质；

2）工件预热：在灌注前对定子铁芯（3）进行预热；

3）灌注材料准备：将环氧树脂和固化剂按比例混合均匀，环氧的树脂和固化剂混合比例是10:1；

4）真空脱泡：对灌注材料进行抽真空脱泡；

5）灌注：通过真空灌装机将灌注材料注入定子铁芯（3）；

6）加热固化：用烘烤机进行加热固化，温度为60℃；

7）脱模：将灌装好的电机从磨具内取出，并清理干净。