CN2560153Y

CN2560153Y - 永磁同步高速电机

Info

Publication number: CN2560153Y
Application number: CN 02247628
Authority: CN
Inventors: 张金铎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2012-08-09

Abstract

本实用新型所述的永磁同步高速电机是一种以变频调速器为驱动电源的可高速运转、转速可调的新型电机。其结构由壳体、定子、转子、上端盖总成、下端盖总成、机轴、接线盒所组成。定子铁心由软磁铁氧体材料组合而成；转子由钕铁硼永磁体、马氏体磁靴、奥氏体结构环所组成，并定位安装于机轴上。具有安全高效、高功率因数、低噪音、体积小、重量轻、成本低、使用方便、维护简单等优点，是高速牵引的理想设备。

Description

永磁同步高速电机

所属技术领域

本实用新型所述的永磁同步高速电机是一种以变频调速器为驱动电源的可高速运转、转速可调的新型电机。

背景技术

随着高新技术的发展，各行业对提高设备的效率和运转速度，以及数控精度，都提出了更高的要求。普通电机(Y系列)不能承担高速运行的原因如下：1、绕组中的交变电流，在铁心中形成轴向感应电动势，造成铁心中出现涡流，该电动势随电源频率增加而增大。2、转子结构与普通电机不同。普通电机转速过高易导致转子导条(绕组)解体。3、一般滑动轴承和滚动轴承难以承受一万多转的高速运转。

由于现有的牵引电机受材料和结构的影响无法在高频电源驱动下实现高速转动，所以只好采用机械变速的办法提高转速，这样不仅结构复杂、成本高、效率低，而且故障率高、稳定性差，也难以实施精确的自动控制。为了克服现有技术所存在的问题，研制一种新型的永磁同步高速电机是十分必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种采用变频调速器为驱动电源的永磁同步高速电机。本发明适应的电源频率：1-400Hz。不仅在恒转矩情况下转速连续可调，实现5000-20000/min的高转速，还可以通过对电源频率、相对位相的控制，达到精确控制电机转速和位相的目的，从而可实现对装置运转、工艺流程高度自动化的控制。

本实用新型所述的永磁同步高速电机，其结构在于由壳体、定子、转子、上端盖总成、下端盖总成、机轴、接线盒所组成；定子固定安装在壳体内，由功率型锰锌软磁铁氧体制成的多层环形铁心、电磁线绕组组成；转子由钕铁硼永磁体、马氏体磁靴、奥氏体结构环所组成，轮状马氏体磁靴的槽内按一定方向和数量嵌有钕铁硼永磁体，N组马氏体磁靴与N+1个奥氏体结构环互相镶嵌，构成二者相间排列的串联组合，并通过键、奥氏体挡板和小圆螺帽定位安装于机轴上；接线盒通过螺柱、螺母和“O”型圈与壳体密封固定连接；上端盖总成通过螺钉和“O”型圈与壳体固定密封连接，下端盖总成通过螺钉和“O”型圈与壳体固定密封连接；机轴的上下两端，分别通过磁悬浮轴承与上、下端盖间活动连接。本实用新型所述的定子铁心，由功率型锰锌软磁铁氧体沿轴向多层叠加及同层内沿圆周方向的组合排列所构成。本实用新型所述的转子中，马氏体磁靴内嵌钕铁硼永磁体的槽数和N之值因电机极数和型号而异。

本实用新型的优点是：

一、可以获得较高的运转转数：1、本实用新型的铁心采用高饱和磁通的功率型锰锌软磁铁氧体制造，它的电阻率远高于金属，在提高电源频率，高速运转的情况下，虽然其轴向长度较长，感生电动势较高，但是其感生电流甚微，不会导致铁心温升过高，所以功率型锰锌软磁铁氧体定子铁心物理性能适应高速运转的要求。2、转子由永磁体、磁靴、结构环及机轴等构成。奥氏体结构环的设计强度足可以克服钕铁硼永磁体和磁靴在高转速下产生的很大的惯性离心力，保证了转子在高速运转情况下整体的稳定。3、本实用新型采用了磁悬浮轴承。

二、转矩稳定：本实用新型由定子电流磁势和转子永磁材料恒磁势叠加形成磁场。虽然铁氧体饱和磁通偏低，可提供的电机气隙磁密仅为0.3T。对于一定的功率而言，转数提高了8倍，其转矩即可降低为1/8。所以用铁氧体作为高转速电机定子铁心，所提供的电流磁场，可以为负载机械提供充分稳定的转矩。

三、转数及位相可以精确调整：本实用新型采用了永磁转子，属于永磁同步电机，其转数及位相与电源保持着严格的一致，由于变频调速器的频率和位相可以数控，所以本实用新型的转数及位相可以精确调整。

四、效率及功率因数高：1、功率型锰锌软磁铁氧体的电阻率约为硅钢的10⁸倍，高速运转时定子铁心轴向感生电动势约为“Y”系列电机的10³倍，铁心内感生电流仅为“Y”系列电机的1/10⁵倍，所以定子铁损很小。绕组的长度仅为同功率“Y”型电机的一半，并采取多股并绕，低电流密度，所以铜损不大于同功率“Y”型电机的一半。定子槽口采用磁性槽泥封口，磁靴间存在不间断连接，可以有效降低谐波损失。因此本实用新型效率高于同功率“Y”型电机。2、本实用新型为同步电机，且设计的转子磁势略大于定子磁势，故功率因数接近1。

五、体积小，重量轻，本发明与相同功率的Y系列电机相比，重量减轻1/2。

六、制造成本低：定子用的铁氧体市场价格很便宜，电磁线用量为同功率Y系列电机的1/2，所以定子造价较低。钕铁硼和奥氏体价格较贵，但是转子外径小，材料用量很少。由于本实用新型整体体积小，外壳、端盖等用料都比较少，所以电机总的造价比较低的。

附图说明

本实用新型共有两张附图

附图1：永磁同步高速电机结构原理示意图(主视剖面图)

附图2：永磁同步高速电机结构原理示意图(左视剖面图)

图中：1、机轴 2、磁悬浮轴承 3、奥氏体挡板 4、定位环5、马氏体磁靴 6、奥氏体结构环 7、接线盒压盘 8、密封胶圈9、“O”型圈 10、螺柱、螺母 11、螺钉 12、螺钉 13、上端盖14、“O”型圈 15、“O”形圈 16、“O”型圈 17、电磁线绕组18、钕铁硼永磁体 19、软磁铁氧体 20、奥氏体挡板 21、小圆螺帽22、磁悬浮轴承 23、螺钉 24、螺钉 25、挡圈 26、备帽 27、上轴承盖28、吊环 29、接线盒 30、螺钉 31、接线柱 32、接线板 33、接线盒盖34、“O”型圈 35、壳体 36、键 37、螺钉 38、螺钉 39、轴承盖40、下端盖

具体实施方式

本实用新型所述的永磁同步高速电机的具体实施方式如附图所示，其结构由壳体35、定子、转子、上端盖总成、下端盖总成、机轴1、接线盒29所组成；转子由钕铁硼永磁体18、马氏体磁靴5、奥氏体结构环6所组成；定子固定安装在壳体35内，由功率型锰锌软磁铁氧体19制成的多层环形铁心、电磁线绕组17所组成；圆筒形壳体35与多层环形铁心、定位环4之间固定连接，电磁线绕组17嵌在铁心定子槽内，绕组引线穿过壳体35的侧孔与固定在接线板32上的接线柱31连接，接线盒29通过螺柱、螺母10和“O”型圈34与壳体35密封固定连接，在接线盒29内，接线板32通过螺钉30固定在壳体35上，外接电缆通过接线盒压盘7和密封胶圈8与接线柱31相连；在轮形马氏体磁靴5的十字形槽(本附图为四极电机，若两极电机为一字型槽，六极电机为米字型槽...)内按一定方向和数量嵌有钕铁硼永磁体18，N组马氏体磁靴5与N+1个奥氏体结构环6互相镶嵌，构成奥氏体结构环6与马氏体磁靴5相间的串联组合，并通过键36、奥氏体挡板3和20、小圆螺帽21定位安装于机轴1上；上端盖总成由上端盖13、上轴承盖27、磁悬浮轴承22组成，上端盖13与上轴承盖27通过螺钉24和“O”型圈14同定密封连接，磁悬浮轴承22位于二者构成的腔中，上轴承盖27上装有吊环28；下端盖总成由下端盖40、下轴承盖39、磁悬浮轴承2组成，下端盖40与下轴承盖39通过螺钉37和“O”型圈15固定密封连接，磁悬浮轴承2位于二者构成的腔中，上端盖总成通过螺钉23和“O”型圈9与机壳35固定密封连接，下端盖总成通过螺钉38和“O”型圈16与壳体35固定密封连接；机轴1的上下两端，分别通过磁悬浮轴承22、2与上、下端盖13、40间活动连接，机轴1的上端安装了挡圈25、备帽26，对磁悬浮轴承22进行定位固定。

Claims

1、一种永磁同步高速电机；其特征在于由壳体(35)、定子、转子、上端盖总成、下端盖总成、机轴(1)、接线盒(29)所组成；定子固定安装在壳体内，由功率型锰锌软磁铁氧体(19)制成的多层环形铁心、电磁线绕组(17)组成；转子由钕铁硼永磁体(18)、马氏体磁靴(5)、奥氏体结构环(6)所组成，轮状马氏体磁靴(5)的槽内按一定方向和数量嵌有钕铁硼永磁体(18)，N组马氏体磁靴(5)与N+1个奥氏体结构环(6)互相镶嵌，构成二者相间排列的串联组合，并通过键(36)、奥氏体挡板(3)和(20)、小圆螺帽(21)定位安装于机轴(1)上；接线盒(29)通过螺柱、螺母(10)和“O”型圈(34)与壳体(35)密封固定连接；上端盖总成通过螺钉(23)和“O”型圈(9)与壳体(35)固定密封连接，下端盖总成通过螺钉(38)和“O”型圈(16)与壳体(35)固定密封连接；机轴(1)的上下两端，分别通过磁悬浮轴承(22)、(2)与上、下端盖(13)、(40)间活动连接。

2、根据权利要求1所述的永磁同步高速电机；其特征在于定子铁心由功率型锰锌软磁铁氧体(19)沿轴向多层叠加及同层内沿圆周方向的组合排列所构成。

3、根据权利要求1所述的永磁同步高速电机；其特征在于转子中马氏体磁靴(5)内嵌钕铁硼永磁体(18)的槽数和N之值因电机极数和型号而异。