CN111987827A - 低速负载直驱永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁电动机领域，公开了低速负载直驱永磁电机，包括定子和与定子同轴设置的转子，转子内同轴连接有负载设备。本申请中通过将负载设备直接连接在转子上，利用转子直驱负载设备，减少减速系统和传动链的设置，从而简化电机的结构，解决了现有技术中利用电机驱动超大型、低速和大负载的负载设备时电能利用效率低的问题。

Description

低速负载直驱永磁电机

技术领域

本发明涉及永磁电动机领域，具体涉及一种低速负载直驱永磁电机。

背景技术

电机，是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。当利用电机驱动如球磨机、提升机、皮带机、磨煤机和破碎机等具有超大型、低速和大负载特点的负载设备时，由于电机的输出轴转速较高，为了将电机输出轴的转速降低至低速状态而驱动负载设备，就需要在电机和负载设备之间设置减速系统和传动链，减速系统一般采用减速箱，而传动链一般采用齿轮传动，这不仅使得整个驱动装置的结构复杂而体积庞大，同时由于需要设置减速系统和传动链，使得电机的效率降低而成本升高，因此有必要对现有的电机以及负载设备进行改进而获得更高的电能利用效率。

发明内容

本发明意在提供低速负载直驱永磁电机，以解决现有技术中的利用电机驱动超大型、低速和大负载的负载设备时电能利用效率低的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：低速负载直驱永磁电机，包括定子和与定子同轴设置的转子，转子内同轴连接有负载设备。

本方案的原理是：本申请中，通过改进现有永磁同步电机的结构，将负载设备直接同轴连接在转子上，当对定子通电而驱动转子转动时，利用转子直接驱动负载设备运转，由于超大型、低速和大负载的负载设备的体积较大，而负载设备是同轴连接在转子内，因此转子的体积相比于现有技术中常规的永磁同步电机的转子更大，对应的，将定子的体积增大，从而使得转子和定子的整体体积增大，使得永磁同步电机实现多级低速驱动，从而使转子对负载设备实现直驱。

本方案的有益效果在于：

1.电能的利用效率更高：相比于现有技术中利用电机通过减速系统和传动链驱动负载设备，减速系和传动链都会消耗一定的能耗。本申请中，通过对现有永磁同步电机结构的改进，采用转子对负载设备进行直驱，从而降低电能的无用损耗，提升电能的利用效率，并使得整个系统可以实现10-15％的节电效果。

2.简化传动链，综合优化电机参数：本申请中利用转子对负载设备进行直驱，电机无转轴且无轴承，不需要润滑，管路少，系统结构简单，减小整个系统的占地空间，简化控制，使得电机的综合参数得到优化。

3.降低维护成本：本申请中通过转子直驱负载设备，减少了减速系统和传动链，使得电机的维护更加简便，能够有效减少使用过程中润滑油等消耗品的消耗，同时降低人工管理成本；而且由于减少了传动链，特别是齿轮传动的中间环节，使得系统的运行更加的平稳，振动小、噪音低且故障率更低。

优选的，作为一种改进，转子包括转子支架和固定连接于转子支架上的若干转子铁芯，若干转子铁芯沿着转子支架的周向均匀分布，相邻转子铁芯之间连接有磁钢，负载设备与转子支架可拆卸连接。当定子通入电流而形成励磁磁场，使得磁钢受力而驱动转子支架转动，从而利用转子支架直接驱动负载设备运转，连接简单且方便拆装。

优选的，作为一种改进，磁钢包括多段磁钢本体。将磁钢设置为磁钢本体，减少系统运转过程中磁钢出现涡流损耗的情况。

优选的，作为一种改进，转子铁芯上开有沿转子支架的轴向方向设置的拉紧螺杆孔，拉紧螺杆孔中连接有拉紧螺杆，拉紧螺杆上开有沿着转子支架径向设置的螺纹孔，转子铁芯上开有与螺纹孔同轴且连通的通孔，转子支架上开有与通孔同轴且连通的固定孔。通过在转子铁芯上开设拉紧螺杆孔，并在拉紧螺杆孔中连接拉紧螺杆，当需要将转子铁芯固定在转子支架上时，可以由转子支架的内侧向固定孔中穿入螺栓，螺栓穿过固定孔和通孔后与拉紧螺杆上的螺纹孔固接，从而将转子铁芯拉紧固定在转子支架上，固定稳定且螺栓不会对转子铁芯与定子的配合产生干扰；同时，由于在转子铁芯上设置了拉紧螺杆孔，使得转子铁芯的重量减轻，有利于减轻整个转子的重量。

优选的，作为一种改进，转子支架和转子铁芯之间设有隔磁环。通过设置隔磁环，减小磁钢的漏磁现象。

优选的，作为一种改进，隔磁环包括若干隔磁板，隔磁板上开有与固定孔同轴设置的锁孔。由于转子支架的直径较大，使得隔磁环的直径对应设置也较大，以球磨机为例，直径达到数米，而为了简化结构和降低转子的重量，隔磁环的厚度均不大，一般为25-35mm，因此如果直接将隔磁环加工成一个环状整体，隔磁环的夹持固定不方便，且加工中容易产生变形，因此本方案中，将隔磁环设置成包括若干的隔磁板，每个磁极对应安装一块隔磁板，利用若干隔磁板围成环状的隔磁环，从而降低加工难度，且直接在隔磁环上开设锁孔，利用螺栓拉紧转子铁芯时可以同时将隔磁板固定，结构简单且固定稳定。

优选的，作为一种改进，相邻隔磁板之间设有间隙，间隙的宽度小于磁钢的宽度。相邻隔磁板之间存在间隙，间隙中的空气同样能够起到隔磁作用，而通过设置间隙，可以有效降低隔磁环的重量。

优选的，作为一种改进，定子的外侧固定连接有定子支架，定子支架固定连接有机座，机座固定连接于地面。利用机座对定子支架和定子固定，从而对整个系统提供稳定的支撑，方便整个电机的稳定运行。

优选的，作为一种改进，定子支架和机座之间设有散热风道，机座上开有与散热风道连通的进风口和出风口，出风口处设有排风机。利用散热通道对定子以及转子散热，降低高温对磁钢磁性的影响。

优选的，作为一种改进，进风口位于定子机座的底端，出风口位于定子机座的顶端。使得定子支架的通风流向方向为定子支架的底端向顶端，从而使得通风通道内的热量被快速排出。

附图说明

图1为本发明实施例一中低速负载直驱永磁电机的正视图。

图2为本发明实施例一种转子的正视图。

图3为图2中A处局部放大图。

图4为本发明实施例一种转子铁芯的结构正视图。

图5为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机座1、定子支架2、定子3、转子支架4、转子铁芯5、拉紧螺杆孔6、磁钢7、凸起8、隔磁环9、连接孔10、进风口11、出风口12、排风机13、隔磁板14。

实施例基本如附图1、图2、图3和图4所示：低速负载直驱永磁电机，包括通过地脚螺栓固定连接于地面上的机座1，机座1内通过螺栓固定连接有定子支架2，定子支架2内通过螺栓固定连接有定子3，定子3内同轴设置有转子。

结合图1和图2，转子包括转子支架4和固定连接于转子支架4上的转子铁芯5，转子铁芯5的极数为120，且每极转子铁芯5沿着转子支架4的外侧周向均匀排布，转子铁芯5与转子支架4的固定连接方式为：结合图3和图4，转子铁芯5的中部开有贯穿转子铁芯5的拉紧螺杆孔6，拉紧螺杆孔6沿着转子支架4的轴向设置，拉紧螺杆孔6内插入有拉紧螺杆，拉紧螺杆上开有沿转子支架径向设置的螺纹孔，同时转子铁芯5的内侧开有与螺纹孔同轴且连通的通孔，而转子支架4上开有与通孔同轴且连通的固定孔。

如图3所示，相邻转子铁芯5之间设有间距，相邻转子铁芯5之间插入有磁钢7，磁钢7沿着转子支架4的轴向设置，而转子铁芯5靠近外侧顶端一体成型有凸起8，在相邻转子铁芯5凸起8的限位作用下，使得磁钢7被限位固定于两个转子铁芯5之间，避免电机运转时磁钢7向转子支架4的径向移动。为了降低磁钢7内出现涡流的情况，本实施例中，磁钢7包括首尾利用胶水粘接的多段磁钢本体。

结合图2和图3所示，转子铁芯5和转子支架4之间设有隔磁环9，隔磁环9套设于转子支架4的外壁上，利用隔磁环9可以对磁钢7起到隔磁效果，从而减少磁钢7的漏磁现象。

结合图1和图2所示，转子支架4上沿着周向开有多个连接孔10，利用连接孔10连接有负载设备，本实施例中，负载设备为矿山用球磨机，直接将球磨机的转动筒通过螺栓固定连接到转子支架4上，当然，本申请中只是以矿山球磨机为例，同样的，也可以将其他负载设备(例如提升机、磨煤机等超大型、低转速和大扭矩的负载设备)连接到转子支架4上，利用转子支架4对负载设备进行直驱。

如图1所示，定子支架2和机座1之间设有散热风道，机座1上开有与散热风道连通的进风口11和出风口12，且进风口11位于机座1的底部而出风口12位于机座1的顶部，出风口12内通过螺栓固定连接有排风机13，排风机13启动时，散热风道内形成由机座1底部向顶部流动的气流，从而对定子3和转子进行散热。

具体实施过程如下：

当向定子3通电时，在磁钢7的励磁磁场下产生电磁力，使得磁钢7受到磁力作用而驱动转子支架4旋转，由于负载设备是直接固定连接到转子支架4上的连接孔10中的，负载设备的直径较大，使得转子支架4的直径较大，以本实施例中矿山球磨机为例，转子支架4的直径约为三米。由于转子支架4的直径较大，而设置的磁钢7数量较多，使得转子支架4驱动负载设备低速转动，进而实现球磨机的球磨功能。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于：如图5所示，本实施例中，隔磁环9不是呈整体环状设置，而是包括若干的隔磁板14，单个的隔磁板14沿着转子支架4的轴向设置，而所有隔磁板14沿着转子支架4的周向均匀分布，隔磁板14的厚度为30mm，使得隔磁板14的隔磁效果较好且重量较轻；而且相邻隔磁板14之间设有间隙，间隙的宽度小于磁钢7段的宽度，可以避免磁钢7段落入到相邻隔磁板14之间的间隙中。隔磁板14上开有贯通隔磁板14的锁孔，锁孔与固定孔同轴设置，使得螺杆穿过固定孔以及过孔而固定转子铁芯5时，能够同时穿过锁孔，从而利用螺杆将隔磁板14压紧固定于转子支架4和转子铁芯5之间。

本申请中，将隔磁环9设置成若干的隔磁板14，在加工隔磁环9时避免一次性加工直径十分大的隔磁环9，而是加工宽度较小的隔磁板14，然后再将隔磁板14固定于转子支架4上而围成环状的隔磁环9，极大地降低隔磁环9的加工难度；同时相邻隔磁板14之间存在间隙，不仅有效减轻了整个隔磁环9的重量，且间隙中的空气同样能够起到隔磁效果，设置间隙还能够方便转子散热，从而提升电机的整体性能。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.低速负载直驱永磁电机，包括定子和与定子同轴设置的转子，其特征在于：所述转子内同轴连接有负载设备。

2.根据权利要求1所述的低速负载直驱永磁电机，其特征在于：所述转子包括转子支架和固定连接于转子支架上的若干转子铁芯，若干转子铁芯沿着转子支架的周向均匀分布，相邻转子铁芯之间连接有磁钢，所述负载设备与转子支架可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的低速负载直驱永磁电机，其特征在于：所述磁钢包括多段磁钢本体。

4.根据权利要求3所述的低速负载直驱永磁电机，其特征在于：所述转子铁芯上开有沿转子支架的轴向方向设置的拉紧螺杆孔，所述拉紧螺杆孔中连接有拉紧螺杆，拉紧螺杆上开有沿着转子支架径向设置的螺纹孔，转子铁芯上开有与螺纹孔同轴且连通的通孔，所述转子支架上开有与通孔同轴且连通的固定孔。

5.根据权利要求4所述的低速负载直驱永磁电机，其特征在于：所述转子支架和转子铁芯之间设有隔磁环。

6.根据权利要求5所述的低速负载直驱永磁电机，其特征在于：所述隔磁环包括若干隔磁板，所述隔磁板上开有与固定孔同轴设置的锁孔。

7.根据权利要求6所述的低速负载直驱永磁电机，其特征在于：相邻隔磁板之间设有间隙，所述间隙的宽度小于磁钢的宽度。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的低速负载直驱永磁电机，其特征在于：所述定子的外侧固定连接有定子支架，所述定子支架固定连接有机座，机座固定连接于地面。

9.根据权利要求8所述的低速负载直驱永磁电机，其特征在于：所述定子支架和机座之间设有散热风道，机座上开有与散热风道连通的进风口和出风口，出风口处设有排风机。

10.根据权利要求9所述的低速负载直驱永磁电机，其特征在于：所述进风口位于机座的底端，出风口位于机座的顶端。

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