CN109802503A - 一种油浸式永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油浸式永磁电机，包括定子和转子，定子包括机座和定子铁芯；转子包括转轴及硅钢片，转轴限位槽和硅钢片限位槽内设置有限位键，硅钢片上对称开设有偶数组V字形磁钢安放孔，磁钢安放孔中间隔设置有外侧为N极内侧为S极的第一硅钢以及外侧为S极内侧为N极的第二硅钢，转轴的叠加端固定设置有内层锁紧装置和外层锁紧装置，机座设置有带第一通油孔的开放式端盖，机座上开设有第二通油孔；本发明的定子绕组和转子发热均匀，冷却效果好；转子采用带V字形磁钢安放孔的内置式硅钢片+双层锁紧装置的结构有效减少转子涡流损耗，保证多片叠加内置式硅钢片是个独立整体，同时具有便于磁钢安装和高速运转下防止转子高速旋转逃逸的作用。

Description

一种油浸式永磁电机

技术领域

本发明属于电机驱动液压技术领域，具体涉及一种油浸式永磁电机，特别适用于高速内置式转子永磁电机。

背景技术

传统的液压传动更多采用液压泵站+管路的布局方式，具有管路复杂、占地空间大、冗余度低、更换维修性差的特点。而未来舰艇全电驱动的发展趋势要求分布于舰艇各个地方的液压执行机构将更多的使用独立油源+电缆的布局方式。

目前独立油源较多的连接方式采用驱动电机连接液压泵，电机和液压油箱隔离，虽然简化了电机设计和要求，但导致体积大，重量重；近年来也出现少量油浸式电机直接驱动液压泵，但电机依旧采用普通异步电机来驱动，而异步电动机自身的特性决定了其效率不高，特别浸泡在液压油中由于异步电机气隙小高速旋转下引起的粘滞损耗很大，导致效率极低，且体积重量也偏大。

而独立液压浸油式高速永磁电机能很好的契合其特殊要求，它具有小型化、轻量化、集成化、智能化、节能性、模块化、多功能性、应用范围广、维修方便等功能特性和优点。

同时，无论从文献还是申请专利看，虽然内置式磁钢的固定方式很多，但涉及到油浸式高速尺寸紧张的转子永磁电机却很少，无论是采用固定螺钉、厌氧胶、绝缘压条和高强度碳纤维还是外套护套固定方式，都存在一定的这样或那样的问题。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，设计一种油浸式永磁电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油浸式永磁电机，包括定子和转子，所述的定子包括两端开口的圆筒状机座和热套设置在机座内壁上的带绕组的定子铁芯；

所述的转子包括转轴以及叠加套设在转轴中部的多片圆形内置式硅钢片，所述的转轴的外圆周上沿轴线开设有转轴限位槽，所述的内置式硅钢片的内圆周上开设有硅钢片限位槽，所述的转轴限位槽和硅钢片限位槽所围成的通孔内设置有限位键；所述的内置式硅钢片上对称开设有偶数组V字形磁钢安放孔，所述的V字形磁钢安放孔由对称设置的独立的一字形开孔构成，偶数组所述的V字形磁钢安放孔中间隔设置有外侧为N极内侧为S极的第一硅钢以及外侧为S极内侧为N极的第二硅钢；所述的转轴的叠加端固定设置有与内置式硅钢片配合使用的内层锁紧装置，所述的转轴的叠加端还固定设置有位于内层锁紧装置外侧与内置式硅钢片和内层锁紧装置配合使用的外层锁紧装置；所述的机座的两端分别固定设置有带第一通油孔的开放式端盖，所述的转轴的两端套设有固定在开放式端盖上的轴承装置，所述的机座上开设有第二通油孔。

所述的内层锁紧装置包括套设在转轴叠加端与内置式硅钢片配合使用的内层压环，还包括旋接在转轴叠加端上的内层防松螺母，所述的内层防松螺母与内层压环和内置式硅钢片之间设置有内层防松片。

所述的外层锁紧装置包括旋接在转轴叠加端压紧内置式硅钢片和内层防松螺母的外层锁紧螺母，所述的外层锁紧螺母与内置式硅钢片之间设置有外层防松垫圈，所述的外层锁紧螺母上靠近其外圆周的同心圆上还均匀开设有多个的调节孔，所述的调节孔内旋接有压紧内置式硅钢片的内置式沉螺母。

所述的内置式硅钢片上开设有4组V字形磁钢安放孔，所述的定子铁芯上开设有36道定子斜槽，所述的定子铁芯上的绕组采用双层短距绕组。

所述的轴承装置采用油润滑球轴承。

本发明的有益效果是：

1、本发明公开的油浸式永磁电机定子绕组和转子发热均匀，电机整体油浸在液压油中，冷却效果好；转子通过选取带V字形磁钢安放孔的内置式硅钢片叠加式结构，一方面，可有效减少转子涡流损耗；另一方面具有便于磁钢的安装和高速运转下防止转子高速旋转逃逸的作用。

2、本发明公开的油浸式永磁电机通过转子上分段式双层锁紧装置的独特设计，内层锁紧装置有效解决了尺寸紧凑下多片叠加内置式硅钢片的固定，而外层锁紧装置解决了磁钢的安装、转子整体性和牢固可靠性，同时也减小了高速运转下油的粘滞损耗。

3、本发明公开的油浸式永磁电机采用合理的极槽配合、定子斜槽和双层短距绕组设计保证电机高速运转下频率处于合理范围，使得转矩脉动和振动噪声小，提高了产品市场竞争力。

4、本发明公开的油浸式永磁电机采用较大气隙设计和转子外圆加工光洁度要求，一方面可有效削弱电机电磁激振力、降低电机振动和电磁噪音，另一方面可极大减少转子在液压油中高速旋转引起的粘滞损耗。

附图说明

图1是本发明的总装图；

图2是本发明V字形叠片转子的截面示意图；

图3是本发明转子的结构示意图。

各附图标记为：a1—定子，a2—转子，a2.1—第一硅钢，a2.2—第二硅钢，a2.3—内置式硅钢片，a2.4—转轴，a2.5—限位键，a2.6—外层锁紧螺母，a2.7—内置式沉螺母，a2.8—内层压环，a2.9—内层防松片，a2.10—内层防松螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1至图3所示，本发明公开了一种油浸式永磁电机，包括定子a1和转子a2，所述的定子a1包括两端开口的圆筒状机座和热套设置在机座内壁上的带绕组的定子铁芯，所述的定子铁芯上开设有36道定子斜槽，所述的定子铁芯上的绕组采用双层短距绕组。

所述的转子a2包括转轴a2.4以及叠加套设在转轴a2.4中部的多片圆形内置式硅钢片a2.3，所述的转轴a2.4的外圆周上沿轴线开设有转轴限位槽，所述的内置式硅钢片a2.3的内圆周上开设有硅钢片限位槽，所述的转轴限位槽和硅钢片限位槽所围成的通孔内设置有限位键a2.5；所述的内置式硅钢片a2.3上对称开设有4组V字形磁钢安放孔，所述的V字形磁钢安放孔由对称设置的独立的一字形开孔构成，4组所述的V字形磁钢安放孔中间隔设置有外侧为N极内侧为S极的第一硅钢a2.1以及外侧为S极内侧为N极的第二硅钢a2.2，保证转子a2的外圆圆周方向N极,S极,N极,S极循环；所述的转轴a2.4的叠加端固定设置有与内置式硅钢片a2.3配合使用的内层锁紧装置，所述的转轴a2.4的叠加端还固定设置有位于内层锁紧装置外侧与内置式硅钢片a2.3和内层锁紧装置配合使用的外层锁紧装置。

所述的机座的两端分别固定设置有带第一通油孔的开放式端盖，所述的机座上开设有第二通油孔，整个电机转子a2和定子a1的容腔体内充满液压油，一方面保证了油的流动通畅性，另一方面保证了油直接充分冷却带绕组定子铁芯和转子a2，而且液压油的阻尼作用对电机的振动和噪声有很好的抑制和削弱效果。

所述的转轴a2.4的两端套设有固定在开放式端盖上不带密封结构的油润滑球轴承，保障了电机高速运行的可靠性和冗余度。

所述的内层锁紧装置包括套设在转轴a2.4叠加端与内置式硅钢片a2.3配合使用的内层压环a2.8，还包括旋接在转轴a2.4叠加端上的内层防松螺母a2.10，所述的内层防松螺母a2.10与内层压环a2.8和内置式硅钢片a2.3之间设置有内层防松片a2.9。本发明的油浸式永磁电机的转子结构，内层锁紧装置通过内层压环a2.8和、内层防松片a2.9和内层防松螺母a2.10有效解决了尺寸紧凑下多片叠加内置式硅钢片a2.3的固定，保证多片叠加内置式硅钢片a2.3是个独立整体。

所述的外层锁紧装置包括旋接在转轴a2.4叠加端压紧内置式硅钢片a2.3和内层防松螺母a2.10的外层锁紧螺母a2.6，所述的外层锁紧螺母a2.6与内置式硅钢片a2.3之间设置有外层防松垫圈，所述的外层防松垫圈采用洛必牢防松垫圈。所述的外层锁紧螺母a2.6上靠近其外圆周的同心圆上还均匀开设有多个的调节孔，所述的调节孔内旋接有压紧内置式硅钢片a2.3的内置式沉螺母a2.7。外层锁紧结构解决了磁钢的安装、转子a2整体性和牢固可靠性。

本发明的油浸式永磁电机，电机转速高，极槽配合不仅影响电磁振动和噪声，还影响端部长度，对结构紧凑电机而言，特别重要，合理通过合理选取36槽4极极槽配合和定子斜槽及双层短距绕组设计来减少转矩脉动和保证高速运转下频率处于合理范围。

本发明的油浸式永磁电机，其气隙的大小不仅对电机的性能有影响，而且对电机在液压油中高速旋转引起的粘滞损耗影响特别大，气隙大小的选取需要通过对不同温度下，不同转速下流体力学仿真计算分析，保证其电机的效率性能。本发明实施例推荐的气隙δ比普通异步电机气隙大1.8～4倍，电机转子a2外径大和转速高者取大值。同时，转子a2外圆加工光洁度对粘滞损耗影响较大，故对内置转子a2需要光外圆，光洁度不低于1.6，转子a2光滑的外表面和内置式沉螺母a2.7固定也减小了高速运转下油的粘滞损耗。

本发明的油浸式永磁电机的转子a2装配时，先将键限位键a2.5放置在转轴a2.4上的转轴限位槽中，然后将多片内置式硅钢片a2.3叠加固定套设在转轴2.4上，使内置式硅钢片a2.3的硅钢片限位槽套设在限位键a2.5上，然后安装内层压环a2.8、内层防松片a2.9和内层防松螺母a2.10，保证多片内置式硅钢片a2.3固定成为一个整体。

然后将第一硅钢a2.1和第二硅钢a2.2轴向分块采用工装推进多片叠加内置式硅钢片a2.3的V字形磁钢安放孔，使转子a2外圆周方向N极和S极交替循环，待磁极安装完毕后，安装洛必牢防松垫圈、外层锁紧螺母a2.6和内置式沉螺母a2.7固定锁紧。然后磨加工转子a2外圆到规定设计值保证光洁度，注意公差范围，清理加工的废渣。

本发明公开的油浸式永磁电机定子绕组和转子a2发热均匀，电机整体油浸在液压油中，冷却效果好；转子a2通过选取带V字形磁钢安放孔的内置式硅钢片a2.3叠加式结构，一方面，可有效减少转子a2涡流损耗；另一方面具有便于磁钢的安装和高速运转下防止转子a2高速旋转逃逸的作用。

本发明公开的油浸式永磁电机通过转子a2上分段式双层锁紧装置的独特设计，内层锁紧装置有效解决了尺寸紧凑下多片叠加内置式硅钢片a2.3的固定，而外层锁紧装置解决了磁钢的安装、转子a2整体性和牢固可靠性，同时也减小了高速运转下油的粘滞损耗。

本发明公开的油浸式永磁电机采用合理的极槽配合、定子斜槽和双层短距绕组设计保证电机高速运转下频率处于合理范围，使得转矩脉动和振动噪声小，提高了产品市场竞争力。

本发明公开的油浸式永磁电机采用较大气隙设计和转子a2外圆加工光洁度要求，一方面可有效削弱电机电磁激振力、降低电机振动和电磁噪音，另一方面可极大减少转子a2在液压油中高速旋转引起的粘滞损耗。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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 (5)

1.一种油浸式永磁电机，其特征在于：包括定子（a1）和转子（a2），所述的定子（a1）包括两端开口的圆筒状机座和热套设置在机座内壁上的带绕组的定子铁芯；

所述的转子（a2）包括转轴（a2.4）以及叠加套设在转轴（a2.4）中部的多片圆形内置式硅钢片（a2.3），所述的转轴（a2.4）的外圆周上沿轴线开设有转轴限位槽，所述的内置式硅钢片（a2.3）的内圆周上开设有硅钢片限位槽，所述的转轴限位槽和硅钢片限位槽所围成的通孔内设置有限位键（a2.5）；所述的内置式硅钢片（a2.3）上对称开设有偶数组V字形磁钢安放孔，所述的V字形磁钢安放孔由对称设置的独立的一字形开孔构成，偶数组所述的V字形磁钢安放孔中间隔设置有外侧为N极内侧为S极的第一硅钢（a2.1）以及外侧为S极内侧为N极的第二硅钢（a2.2）；所述的转轴（a2.4）的叠加端固定设置有与内置式硅钢片（a2.3）配合使用的内层锁紧装置，所述的转轴（a2.4）的叠加端还固定设置有位于内层锁紧装置外侧与内置式硅钢片（a2.3）和内层锁紧装置配合使用的外层锁紧装置；

所述的机座的两端分别固定设置有带第一通油孔的开放式端盖，所述的转轴（a2.4）的两端套设有固定在开放式端盖上的轴承装置，所述的机座上开设有第二通油孔。

2.根据权利要求1所述的一种油浸式永磁电机，其特征在于，所述的内层锁紧装置包括套设在转轴（a2.4）叠加端与内置式硅钢片（a2.3）配合使用的内层压环（a2.8），还包括旋接在转轴（a2.4）叠加端上的内层防松螺母（a2.10），所述的内层防松螺母（a2.10）与内层压环（a2.8）和内置式硅钢片（a2.3）之间设置有内层防松片（a2.9）。

3.根据权利要求2所述的一种油浸式永磁电机，其特征在于，所述的外层锁紧装置包括旋接在转轴（a2.4）叠加端压紧内置式硅钢片（a2.3）和内层防松螺母（a2.10）的外层锁紧螺母（a2.6），所述的外层锁紧螺母（a2.6）与内置式硅钢片（a2.3）之间设置有外层防松垫圈，所述的外层锁紧螺母（a2.6）上靠近其外圆周的同心圆上还均匀开设有多个的调节孔，所述的调节孔内旋接有压紧内置式硅钢片（a2.3）的内置式沉螺母（a2.7）。

4.根据权利要求3所述的一种油浸式永磁电机，其特征在于，所述的内置式硅钢片（a2.3）上开设有4组V字形磁钢安放孔，所述的定子铁芯上开设有36道定子斜槽，所述的定子铁芯上的绕组采用双层短距绕组。

5.根据权利要求4所述的一种油浸式永磁电机，其特征在于，所述的轴承装置采用油润滑球轴承。