CN107659094A - 高效节能串极串组式超低速直驱电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，包括电机外壳、定子、转子、转子轴、轴承和电机端盖，所述电机外壳的两端开口处设有电机端盖，所述转子轴的两端分别通过轴承设于电机外壳两端的电机端盖的轴心处，所述电机外壳的内侧沿其轴向依次设有多个定子或转子，所述转子轴上沿其轴向依次设有多个与电机外壳上的定子或转子相配合的转子或定子；从转子轴的一端至另一端，所述定子的线圈的接线抽头U2、V2、W2分别与下一定子的线圈的接线抽头U1、V1、W1形成一角度差串接或并接。本发明的电机利用串极串组结合原理实现低转速电机，可以满足大、中、小型发电机或电动机的直接驱动，减少了机械转换驱动损耗，降低故障率，提高效益，节约能源和成本效果都非常明显。

Description

高效节能串极串组式超低速直驱电机
技术领域
本发明涉及电机设备领域，特别是一种高效节能串极串组式超低速直驱电 机。
背景技术
普通发电机达到兆瓦级或大功率电机的定子和转子直径非常大，才能保证 定子线圈的多极性和低转速实施。由于转子直径大发电时或电机启动时在磁阻 作用力下，需要非常大的旋转扭力才能驱动发电机转子旋转发电，所以就需要 非常大的旋转驱动力才能驱动体积庞大的发电机或电机转子旋转。
在风力发电行业，目前无论是在国际还是国内，风力发电受到地区风速限 制，无法得到全面应用推广，同时制约了可再生能源的有效利用，不得不依靠 高能耗高污染的火力发电来应急弥补用电需要，由于体积庞大还造成运输安装 带来较大困难，在我国大部分地区无法安装应用，让清洁能源望而兴叹白白浪 费。
而燃油或燃气发电行业使用的都是高速发电机，大油门或高供气量来实现 原动机高的转速，满足发电机速度需求保证发电机频率和输出电量，从而造成 燃油和燃气的浪费加剧环境污染。电动机作为动力源基本都是高速旋转动力， 为了得到一个较大的旋转扭力都得依赖于机械减速机来实现，但经过机械变减 速的同时对能耗损失较大。大功率电动机应用同样是体积大，启动转矩高，启 动能耗损失率大，启动时间长。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高效节能串极串组式超 低速直驱电机，该电机利用串极串组结合原理实现低转速电机，可以满足大、 中、小型发电机或电动机的直接驱动，减少了机械转换驱动损耗，降低故障率， 提高效益，节约能源和成本效果都非常明显。
本发明采用的技术方案是：
一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，包括电机外壳、定子、转子、 转子轴、轴承和电机端盖，所述电机外壳的两端开口处设有电机端盖，所述转 子轴的两端分别通过轴承设于电机外壳两端的电机端盖的轴心处，所述电机外 壳的内侧沿其轴向依次设有多个定子或转子，所述转子轴上沿其轴向依次设有 多个与电机外壳上的定子或转子相配合的转子或定子；从转子轴的一端至另一 端，所述定子的线圈的接线抽头U2、V2、W2分别与下一定子的线圈的接线抽头 U1、V1、W1形成一角度差串接或并接。
如果需要低转速电机，那么极数就得增加，目前传统电机2800转为2极电 机、1450转为4极电机、980转为6极电机、740转为8极电机、410转为10 极电机。降低转速、增大扭力，电机的极数就得同时增加，那么达到一个更低 转速，电机直径就必须相应加大，才能满足多极线圈的排放。有了超低转速电 机，无论是发电机还是电动机都可以实现直驱，风力发电机取消增速齿轮箱、 电动机取消减速机，降低机械损耗、能效都得到非常大的提高。低转速电机可 以实现最低几转/分钟，这是现有市面电机是根本无法实现的。
例如市面传统风力发电机为叶轮驱动增速齿轮箱提高转速达1000转以上， 才能满足发电机需要的旋转条件开始发电，中大型风力发电机叶轮的转速在 30-120转/分钟，所以如果是利用风叶轮直接驱动发电机是根本无法实现发电的， 都得依赖于增速齿轮箱来完成增速发电。
本发明利用串极串组结合原理，就非常容易实现低转速电机，可以满足大、 中、小型发电机或电动机的直接驱动，减少了机械转换驱动损耗，降低故障率， 提高效益，节约能源和成本效果都非常明显。
电机是串极串组工艺，我们在生产中把第一组多极线圈的接线抽头U2、V2、 W2与下一组线圈的抽头U1、V1、W1串接或并接，假如需要实现电机工作的高电 压低转速采用串接、实现大电流高转速工作采用并接。在制作组装电机时，我 们在同一轴上采用一个绕组和另一个绕组串装组合在同一转轴上，如果是圆盘 线圈或圆盘磁钢则一组圆盘线圈间隔一个永磁圆盘磁钢转子空间再组装下一组 圆盘线圈，这样即可实现很多组圆盘线圈和永磁圆盘磁钢转子体的任意组合， 达到不同电机功率和转速要求。为了满足电机较低的旋转速度，就必须是电机 多极才能实现，如36极电机每旋转10度就有36个绕组受磁感应产生电能，无 论是发电机还是电动机的三相绕组布置在电机定子圆周面上为36X3＝108个单绕组线圈。如果是普通电机要在定子内圆周面上实现108个单绕组线圈的排放， 就需要非常大的电机定子直径才能满足排线要求，不但定子直径增大，而且转 子同样加大直径，这样设备庞大、笨重、安装运送不方便、维护麻烦、生产制 作成本高、能量消耗损失率大。本发明不但克服传统电机诸多不足外，还具有 可实现多领域发电机或电动机马达的广泛应用。
优选地，所述转子为永磁圆盘转子，且所述转子在转子轴上分段串装组合。
优选地，所述转子为永磁圆柱转子，且所述转子在转子轴上分段串装组合。
优选地，所述转子为鼠笼式转子，且所述转子在转子轴上分段串装组合。
优选地，所述转子为永磁分段式转子，且所述转子在转子轴上分段串装组 合。
优选地，所述转子为电磁线圈。
优选地，所述定子为圆盘线圈，且所述定子在转子轴上分段串装组合。
本发明中，可以选用不同形式的定子和转子实现高效节能串极串组式超低 速直驱电机。
为使电机分别实现发电机或电动机功能，可将定子和转子的位置互换。
本发明的有益效果是：
1、具有外径体积小、效率高、能量损耗小、启动转矩小、旋转扭力大、可 超低速启动应用等特点。广泛应用于风力发电机、水利发电机、火力发电机、 汽柴油及燃气动力发电机、交直流电动机等领域。
2、该装置结构不仅仅是应用于发电行业，还可作为交流直流电动机应用， 亦是电动机领域的一个高效节能替换代品，无论是应用于发电还是应用于电动 机领域，可根据转速需要实现直接驱启动，因为是串组多极超低速驱启动旋转， 可以取替减速机变扭增力，其用途非常广泛节能效果明显，降低生产成本有益 效果显著。
附图说明
图1为本发明实施例的平面结构示意图；
图2为本发明实施例中电机正面线圈V1抽头在定子圆周面分布平面结构示 意图；
图3是本发明实施例的轴向剖面结构示意图；
图4是本发明实施例中圆盘线圈定子与永磁转子分布结构立体结构示意图；
图5是本发明实施例中分段式鼠笼式电机的轴向剖面结构示意图；
图6是本发明实施例中分段式鼠笼式转子的平面结构示意图；
图7是本发明实施例中分段式鼠笼式转子的立体结构示意图；
图8是本发明实施例中分段式鼠笼式转子与定子线圈的立体结构示意图；
附图标记：1-电机外壳，2-定子，3-转子，4-转子轴，5-轴承，6-电机端 盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
如图1-8所示，一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，包括电机外壳1、 定子2、转子3、转子轴4、轴承5和电机端盖6，所述电机外壳1的两端开口 处设有电机端盖6，所述转子轴4的两端分别通过轴承5设于电机外壳1两端的 电机端盖6的轴心处，所述电机外壳1的内侧沿其轴向依次设有多个定子2或 转子3，所述转子轴4上沿其轴向依次设有多个与电机外壳1上的定子2或转子 3相配合的转子3或定子2；从转子轴4的一端至另一端，所述定子2的线圈的 接线抽头U2、V2、W2分别与下一定子2的线圈的接线抽头U1、V1、W1形成一 角度差串接或并接。
如果需要低转速电机，那么极数就得增加，目前传统电机2800转为2极电 机、1450转为4极电机、980转为6极电机、740转为8极电机、410转为10 极电机。降低转速、增大扭力，电机的极数就得同时增加，那么达到一个更低 转速，电机直径就必须相应加大，才能满足多极线圈的排放。有了超低转速电 机，无论是发电机还是电动机都可以实现直驱，风力发电机取消增速齿轮箱、 电动机取消减速机，降低机械损耗、能效都得到非常大的提高。低转速电机可 以实现最低几转/分钟，这是现有市面电机是根本无法实现的。
例如市面传统风力发电机为叶轮驱动增速齿轮箱提高转速达1000转以上， 才能满足发电机需要的旋转条件开始发电，中大型风力发电机叶轮的转速在 30-120转/分钟，所以如果是利用风叶轮直接驱动发电机是根本无法实现发电的， 都得依赖于增速齿轮箱来完成增速发电。
本发明利用串极串组结合原理，就非常容易实现低转速电机，可以满足大、 中、小型发电机或电动机的直接驱动，减少了机械转换驱动损耗，降低故障率， 提高效益，节约能源和成本效果都非常明显。
电机是串极串组工艺，我们在生产中把第一组多极线圈的接线抽头U2、V2、 W2与下一组线圈的抽头U1、V1、W1串接或并接，假如需要实现电机工作的高电 压低转速采用串接、实现大电流高转速工作采用并接。在制作组装电机时，我 们在同一轴上采用一个绕组和另一个绕组串装组合在同一转轴上，如果是圆盘 线圈或圆盘磁钢则一组圆盘线圈间隔一个永磁圆盘磁钢转子空间再组装下一组 圆盘线圈，这样即可实现很多组圆盘线圈和永磁圆盘磁钢转子体的任意组合， 达到不同电机功率和转速要求。为了满足电机较低的旋转速度，就必须是电机 多极才能实现，如36极电机每旋转10度就有36个绕组受磁感应产生电能，无 论是发电机还是电动机的三相绕组布置在电机定子圆周面上为36X3＝108个单绕组线圈。如果是普通电机要在定子内圆周面上实现108个单绕组线圈的排放， 就需要非常大的电机定子直径才能满足排线要求，不但定子直径增大，而且转 子同样加大直径，这样设备庞大、笨重、安装运送不方便、维护麻烦、生产制 作成本高、能量消耗损失率大。本发明不但克服传统电机诸多不足外，还具有 可实现多领域发电机或电动机马达的广泛应用。
在其中一个实施例，所述转子3为永磁圆盘转子，且所述转子3在转子轴4 上分段串装组合。
在其中一个实施例，所述转子3为永磁圆柱转子，且所述转子3在转子轴4 上分段串装组合。
在其中一个实施例，所述转子3为鼠笼式转子，且所述转子3在转子轴4 上分段串装组合。
在其中一个实施例，所述转子3为永磁分段式转子，且所述转子3在转子 轴4上分段串装组合。
在其中一个实施例，所述转子3为电磁线圈。
在其中一个实施例，所述定子2为圆盘线圈，且所述定子2在转子轴4上 分段串装组合。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，其特征在于，包括电机外壳、定子、转子、转子轴、轴承和电机端盖，所述电机外壳的两端开口处设有电机端盖，所述转子轴的两端分别通过轴承设于电机外壳两端的电机端盖的轴心处，所述电机外壳的内侧沿其轴向依次设有多个定子或转子，所述转子轴上沿其轴向依次设有多个与电机外壳上的定子或转子相配合的转子或定子；从转子轴的一端至另一端，所述定子的线圈的接线抽头U2、V2、W2分别与下一定子的线圈的接线抽头U1、V1、W1形成一角度差串接或并接。
2.根据权利要求1所述的一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，其特征在于，所述转子为永磁圆盘转子，且所述转子在转子轴上分段串装组合。
3.根据权利要求1所述的一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，其特征在于，所述转子为永磁圆柱转子，且所述转子在转子轴上分段串装组合。
4.根据权利要求1所述的一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，其特征在于，所述转子为鼠笼式转子，且所述转子在转子轴上分段串装组合。
5.根据权利要求1所述的一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，其特征在于，所述转子为永磁分段式转子，且所述转子在转子轴上分段串装组合。
6.根据权利要求1所述的一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，其特征在于，所述转子为电磁线圈。
7.根据权利要求1所述的一种高效节能串极串组式超低速直驱电机，其特征在于，所述定子为圆盘线圈，且所述定子在转子轴上分段串装组合。
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