專利名稱:永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,屬于供電系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
在發(fā)明以前的已有技術(shù)中,永磁無刷直流電機通常是采用磁鋼體平鋪粘貼 在殼體內(nèi),主軸壓入定子矽鋼片,定子繞組嵌入矽鋼片內(nèi),由軸承支承,轉(zhuǎn)子 殼體上裝有端蓋,采用電子換相,由脈沖分配器送出驅(qū)動脈沖,給由功率器件 組成的功率轉(zhuǎn)換電路去驅(qū)動電機。其不足之處是1.無冷卻裝置,未能解決電 機內(nèi)部的散熱問題。2.有矽鋼片鐵心。3.由于磁鋼體平鋪粘貼在外轉(zhuǎn)子的殼體 內(nèi),距離內(nèi)定子鐵心磁場繞組中心有較寬的間隙和線圈距離,因此,限制了永磁 磁場能量轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高。4.繞線,嵌線,烘漆等傳統(tǒng)的電機制作方法, 工序多,生產(chǎn)復(fù)雜,不利于提高經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述不足之處,運用嶄新的技術(shù)方案,提供一種具有 自冷卻接口裝置,而且,結(jié)構(gòu)簡單、起動電流小,輸出力矩大,永磁磁場利用 率高,無鐵心,能量轉(zhuǎn)換效率高的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機來實現(xiàn)。
本發(fā)明的主要解決方案是尤其在干電機中設(shè)有自冷卻接口裝置,以克服 電機的散熱問題,該自冷卻接口裝置由單向闊(19)、排液接口 (20)、導(dǎo)流
管道(21)、阻流塞(22)構(gòu)成。
主要采用磁鋼體6分別嵌裝固定在轉(zhuǎn)子模塊5內(nèi),轉(zhuǎn)子模塊套裝在主軸1 上,由端蓋4中的軸承3支承,端蓋上設(shè)有凹槽,凹槽與定子模塊7的凸圈密 封卡接,螺絲1301,將端蓋固定在定子模塊7上,定子模塊內(nèi)嵌裝線圈8,線圈導(dǎo)線穿過管路9與控制器11連接,霍爾元件14設(shè)置在端蓋內(nèi)側(cè),該霍爾元 件的信號線與控制器11連接構(gòu)成;特征是線圈8內(nèi)無鐵心,由線圈平面兩側(cè)
轉(zhuǎn)子模塊5內(nèi)的磁鋼體6,偶合的磁力線,通過線圈中心相對吸引,構(gòu)成強磁
場,輸入脈沖電流后,產(chǎn)生電磁力作用形成旋轉(zhuǎn)力矩,推斥轉(zhuǎn)子模塊帶動主軸 1運轉(zhuǎn),上述磁力作用是在線圈和磁鋼體偶合的磁場中心內(nèi)完成,因此電機起 動平穩(wěn),線性好,噪音低,運轉(zhuǎn)時,起動扭距和工作力矩特別大,能量轉(zhuǎn)換效
率奇高,擴(kuò)大功率方便,只要增添轉(zhuǎn)子模塊5和定子模塊7的數(shù)量,就能增加 電機的輸出功率;尤其在于電機中設(shè)有自冷卻接口裝置,以克服電機內(nèi)部的散 熱問題,該自冷卻接口裝置由單向閥(19)、排液接口 (20)、導(dǎo)流管道(21)、 阻流塞(22)構(gòu)成。
所述轉(zhuǎn)子模塊5,由金屬材料制成圓環(huán)形狀,圓環(huán)內(nèi)嵌裝一圈磁鋼體6,該 磁鋼體的中心與線圈8的中心相對應(yīng),磁鋼體6為斂鐵硼永磁或釤鈷永磁或鋁 鎳鈷永磁,形狀有圓柱體或方塊體或六角體,數(shù)量須等于或大于線圈8之?dāng)?shù)量, 按S-N-S-N磁極順序排列固定在轉(zhuǎn)子模塊5的圓面積內(nèi)。
所述定子模塊7用無磁或軟磁材料制成,中心開孔,線圈8嵌裝在定子模 塊7的圓面積內(nèi),線圈導(dǎo)線穿過管路9與控制器11連接。
所述線圈8為無鐵心線圈,由高強度漆包線繞制成圓形片狀,嵌裝或壓制 在定子模塊7的圓面積內(nèi),線圈的數(shù)量能被3和4整除,例如12只、24只、 36只、48只、60只、72只、96只、120只、144只、168只、192只或-一N 只,線圈中心與磁鋼體6的中心相對應(yīng),構(gòu)成兩側(cè)或多側(cè)磁鋼體通過線圈中心 相對吸引的強磁場。
所述主軸1由圓鋼或不銹鋼制成,軸中設(shè)有凸擋17、鍵槽16、擋圈15, 凸擋17的外經(jīng)大于主軸1的直徑,作為轉(zhuǎn)子模塊5的靠山定位限制,以求精確限制轉(zhuǎn)子模塊與定子模塊之間的氣隙尺寸,該氣隙尺寸的范圍為O. 2 5mm,根 據(jù)磁鋼體和電機功率大小選擇。
所述軸承蓋2、 201內(nèi)設(shè)有微調(diào)主軸徑向和氣隙間隙的墊圈18。
所述霍爾元件14為3只,按照設(shè)定的間隔距離,分別嵌裝在端蓋4或401 的內(nèi)側(cè),信號線與控制器11連接。
所述自冷卻接口裝置還包括定子模塊7、端蓋4、 401中設(shè)置的冷卻導(dǎo)流 管道21,阻流塞22將端蓋401內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流管道阻成兩半,單向閥19和排液接 口 20分別與兩半導(dǎo)流管道連接,密封固定在端蓋401和軸承蓋201上,單向閥 19與散熱器24連接,散熱器的另一端通過管路與排液接口 20連接,管路內(nèi)注 入冷卻油或冷媒液;電機運轉(zhuǎn)時內(nèi)部產(chǎn)生熱量,使冷卻油或冷媒液體汽化,汽 體從單向閥19向-一散熱器24上端移動一-散熱器24經(jīng)過外界自然通風(fēng),將氣 體冷卻還原為液體,在散熱器內(nèi)向下沉淀,基于散熱器24與電機的高低差位子 壓力,使液體通過-一排液接口 20 -—定子模塊7下側(cè)導(dǎo)流管道端蓋4匯流 槽一-定子模塊7上側(cè)導(dǎo)流管道一-單向閥19 -一回到散熱器24,進(jìn)行液\汽轉(zhuǎn) 化,蔽路自動循環(huán),以冷卻電機運轉(zhuǎn)時內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量。
所述自冷卻接口裝置包括定子模塊7、端蓋4、 401中設(shè)置的冷卻導(dǎo)流管 道21,阻流塞22將端蓋401內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流管道阻成兩半,單向閥19和排液接口 20分別與兩半導(dǎo)流管道連接,密封固定在端蓋401或軸承蓋201上,該蓋上裝 有小油泵23,小油泵進(jìn)口與導(dǎo)流管道連接,出口處裝單向閥19與散熱器24連 接,散熱器的另一端通過管路與排液接口20連接,工作時,電機主軸1傳動小 油泵23運轉(zhuǎn),使冷卻油或冷媒液體,從排液接口 20向---定子模塊7下側(cè)導(dǎo)流 管道-一端蓋4匯流槽-一定子模塊7上側(cè)導(dǎo)流管道一-小油泵23—-散熱器24 經(jīng)過外界通風(fēng)冷卻-一回到排液接口20,往返循環(huán),以冷卻較大功率電機運轉(zhuǎn)時內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量。
所述自冷卻接口裝置還包括與冷水機組的進(jìn)、出水管路連接,以冷卻大功 率電機運轉(zhuǎn)時內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量。
所述霍爾元件14為3只,根據(jù)電機里面磁鋼體6相對于線圈8的位置,感 應(yīng)霍爾信號傳遞給控制器11,經(jīng)控制器處理和功率放大以后,輸出給電機線圈 8相對應(yīng)方向的電流,電機旋轉(zhuǎn),磁鋼體6與線圈8發(fā)生轉(zhuǎn)動,霍爾元件感應(yīng) 出新的位置信號,控制器又給電機線圈重新改變電流方向供電,電機繼續(xù)旋轉(zhuǎn), 進(jìn)行自動電子換相,使電機正常運轉(zhuǎn)。
直流電源可以是電瓶蓄電池或者整流器裝置,將交流電轉(zhuǎn)換成適應(yīng)的直流 電以輸出給控制器和電機提供必要的電源。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比有益效果是
結(jié)構(gòu)簡單、部件少、耗材小、重量輕、體積小、成本低、擴(kuò)大功率方便、 制作工藝簡單、并且無鐵心、無齒槽、無電刷、無矽鋼片、無靜摩擦力矩、效 率高、噪音低、力矩大、輸出功率大、用途廣、非常適合于流水線大批量生產(chǎn)。
擁有該項技術(shù)能制造各種用于醫(yī)療器械、電動工具、通風(fēng)風(fēng)機、市政建設(shè) 機械、紡織機械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、航空、冶煉、防暴及危險品作業(yè)場所、地 下采礦領(lǐng)域所需的各種直流電機。
附圖1, 一種永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機的內(nèi)部結(jié) 原理剖示圖。 附圖2,轉(zhuǎn)子模塊5的主視圖。 附圖3,轉(zhuǎn)子模塊5的剖示圖。 附圖4,定子模塊7的主視圖。 附圖5,定子模塊7的剖示圖。附圖6,端蓋4的主視圖。 附圖7,端蓋4的剖示圖。 附圖8,端蓋401的剖示圖。 附圖9,端蓋401的主枧圖。
附圖10,自冷卻接口裝置與散熱器結(jié)構(gòu)連接示意圖。 附圖11,自冷卻接口裝置與小油泵散熱器結(jié)構(gòu)連接示意圖。
具體實施例方式
以下實施例并不構(gòu)成對本實用新型保護(hù)范圍的任何限制。
實施例附圖1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11所示,永磁模塊式自 冷卻直流節(jié)能電機,包括1.主軸,2、 201軸承蓋,3.軸承,4、 401.端蓋, 5.轉(zhuǎn)子模塊,6.磁鋼體,7.定子模塊,8.線圈,9.管路,10.電器盒,11.控制 器,12.導(dǎo)線,13、 1301.螺栓、螺絲,14.霍爾元件,15.擋圈,16.鍵槽, 17.凸擋,18.墊圈,19.單向閥,20.排液接口, 21.導(dǎo)流管道,22.阻流塞, 23.小油泵,24.散熱器。
實施例附圖2,附圖3結(jié)合附圖1所視,轉(zhuǎn)子模塊5,由金屬材料制成, 在圓環(huán)內(nèi)平面內(nèi)嵌裝一圈磁鋼體6,該磁鋼體的中心與線圈8的中心相對應(yīng), 鍵槽16和凸擋17將若干只轉(zhuǎn)子模塊5固定在主軸1上,由安裝在端蓋4中的 軸承3支承,端蓋中設(shè)有一圈凹槽,凹槽與定子模塊7的凸圈卡接,螺栓1301 通過凹槽中開有的圓孔,將端蓋固定在定子模塊7上,該定子模塊的圓周平面 內(nèi)嵌裝線圈8,線圈導(dǎo)線穿過管路9與控制器11連接,霍爾元件14設(shè)置在端 蓋內(nèi)側(cè),信號線穿過端蓋與控制器11連接,轉(zhuǎn)子模塊5的圓平面內(nèi)開有5個 圓孔用以減輕模塊的重量。
實施例附圖4,附圖5所視,定子模塊7用無磁或軟磁材料制成,中心開孔,線圈8嵌裝在定子模塊的圓面積內(nèi),線圈導(dǎo)線穿過管路9與控制器11連接。
線圈8為無鐵心線圈,由高強度漆包線繞制成圓形片狀,在定子模塊7的 圓面積內(nèi)嵌裝或壓制一圈,線圈8的中心與磁鋼體6的中心相對應(yīng),構(gòu)成兩側(cè) 或多側(cè)磁鋼體通過若干只線圈中心相對吸引的強磁場;作為優(yōu)選,本實施例的 線圈8選為36只,以每3只為1小組,每一相4小組,組成A、 B、 C三相繞組, 繞組按一只正繞, 一只反繞的順序排列,依照A相--1小組--B相一1小組一c 相--1小組一再A相--1小組的順序嵌裝,采用串并聯(lián)復(fù)式連接。
磁鋼體6為圓柱體,采用斂鐵硼永磁材料制作,數(shù)量等于或大于線圈6之 數(shù)量,按S-N-S-N的磁極順序排列固定在轉(zhuǎn)子模塊5的圓面積內(nèi),作為優(yōu)選, 本實施例的磁鋼體選為36塊。
主軸1由圓鋼或不銹鋼制成,軸中設(shè)有凸擋17、鍵槽16、擋圈15,凸擋 17的外經(jīng)大于主軸1的直徑,作為轉(zhuǎn)子模塊5的靠山定位限制,以求精確限制 轉(zhuǎn)子模塊5與定子模塊7之間的氣隙尺寸。
氣隙的尺寸范圍為0. 2 5mm,根據(jù)磁鋼體和電機功率大小選擇,作為優(yōu)選, 本實施例的氣隙為0. 5mm。
實施例附圖6、附圖7、附圖8、附圖9,結(jié)合附圖10、附圖11所視,
端蓋4、 401用鋁合金材料制成,設(shè)有冷卻導(dǎo)流管道21和與之相通的匯流 槽,匯流槽為一圈凹槽,表平面由軸承蓋2、 201內(nèi)設(shè)有的凸圈,密封卡接,端 蓋中另一圈凸、凹槽,與定子模塊7的凹、凸圈密封卡接。
軸承蓋2、 201內(nèi)設(shè)有用于微調(diào)主軸徑向和氣隙間隙的墊圈18。
所述霍爾元件14為3只,按照設(shè)定的間隔距離,分別嵌裝在端蓋4或401 的內(nèi)側(cè),信號線與控制器11連接。自冷卻接口裝置包括定子模塊7、端蓋4、 401中設(shè)置的冷卻導(dǎo)流管道21 , 阻流塞22將端蓋401內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流管道阻成兩半,單向閥19和排液接口 20分別 與兩半導(dǎo)流管道連接,密封固定在端蓋401和軸承蓋201上。
自冷卻接口裝置還包括與冷水機組的進(jìn)、出水管路連接,以冷卻大功率電 機運轉(zhuǎn)時內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量。
控制器11,采用電子換向,由集成電路脈沖分配器輸出驅(qū)動脈沖,給由功 率放大器件組成的功率轉(zhuǎn)換電路去驅(qū)動電機。制作大功率電機時,控制器11 應(yīng)該相應(yīng)擴(kuò)大為控制屏。
直流電源可以是電瓶蓄電池或者整流器裝置,將交流電轉(zhuǎn)換成適應(yīng)的直流 電,通過電器盒10,導(dǎo)線12,控制器11,提供電機必要的電源。
根據(jù)上述實施例和工作原理,有些聰明的制造商試圖稍微改變或減少某一 部件而制造的雷同產(chǎn)品,也屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇之例。
權(quán)利要求
1.一種永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,主要采用磁鋼體(6)分別嵌裝固定在轉(zhuǎn)子模塊(5)內(nèi),轉(zhuǎn)子模塊套裝在主軸(1)上,由端蓋(4)中的軸承(3)支承,端蓋上設(shè)有凹槽,凹槽與定子模塊(7)的凸圈密封卡接,螺絲(1301,將端蓋固定在定子模塊(7)上,定子模塊內(nèi)嵌裝線圈(8),線圈導(dǎo)線穿過管路(9)與控制器(11)連接,霍爾元件(14)設(shè)置在端蓋內(nèi)側(cè),該霍爾元件的信號線與控制器(11)連接構(gòu)成;特征是線圈(8)內(nèi)無鐵心,由線圈平面兩側(cè)轉(zhuǎn)子模塊(5)內(nèi)的磁鋼體(6),偶合的磁力線構(gòu)成磁場,輸入脈沖電流后,產(chǎn)生電磁力作用形成旋轉(zhuǎn)力矩,推斥轉(zhuǎn)子模塊運轉(zhuǎn),上述磁力作用是在線圈和磁鋼體偶合的磁場中心內(nèi)完成,因此電機起動平穩(wěn),線性好,噪音低,運轉(zhuǎn)時,起動扭距和工作力矩特別大,能量轉(zhuǎn)換效率奇高,擴(kuò)大功率方便,尤其在于電機中設(shè)有自冷卻接口裝置,以克服電機內(nèi)部的散熱問題,該自冷卻接口裝置由單向閥(19)、排液接口(20)、導(dǎo)流管道(21)、阻流塞(22)構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,特征是所說 轉(zhuǎn)子模塊(5),由金屬材料制成圓環(huán)形狀,圓環(huán)內(nèi)嵌裝一圈磁鋼體(6),該磁 鋼體的中心與線圈(8)的中心相對應(yīng),磁鋼體(6)為斂鐵硼永磁或釤鈷永磁 或鋁鎳鈷永磁,形狀有圓柱體或方塊體或六角體,數(shù)量須等于或大于線圈(8) 之?dāng)?shù)量,按S-N-S-N磁極順序排列固定在轉(zhuǎn)子模塊(5)的圓面積內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,特征是所說 定子模塊(7)用無磁或軟磁材料制成,中心開孔,線圈(8)嵌裝在定子模塊(7)的圓面積內(nèi),線圈導(dǎo)線穿過管路(9)與控制器(11)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,特征是所說 線圈(8)為無鐵心線圈,由高強度漆包線繞制成圓形片狀,嵌裝或壓制在定子 模塊(7)的圓面積內(nèi),線圈的數(shù)量能被3和4整除,例如12只、24只、36只、48只、60只、72只、96只、120只、144只、168只、192只或——N只, 線圈中心與磁鋼體(6)的中心相對應(yīng),構(gòu)成兩側(cè)或多側(cè)磁鋼體通過線圈中心相 對吸引的強磁場。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,特征是所說 主軸(1)由圓鋼或不銹鋼制成,軸中設(shè)有凸擋(17)、鍵槽(16)、擋圈(15), 凸擋(17)的外經(jīng)大于主軸(1)的直徑,作為轉(zhuǎn)子模塊(5)的靠山定位限制, 以求精確限制轉(zhuǎn)子模塊與定子模塊之間的氣隙尺寸,該氣隙尺寸的范圍為0. 2 5mm,根據(jù)磁鋼體和電機功率大小選擇。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,特征是所說 軸承蓋(2)、 (201)內(nèi)設(shè)有微調(diào)主軸徑向和氣隙間隙的墊圈(18)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,特征是所說 霍爾元件(14)為3只,按照設(shè)定的間隔距離,分別嵌裝在端蓋(4)或(401) 的內(nèi)側(cè),信號線與控制器(11)連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,特征是所說 自冷卻接口裝置包括定子模塊(7)、端蓋(4)、 (401)中設(shè)置的冷卻導(dǎo)流管道 (21),阻流塞(22)將端蓋(401)內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流管道阻成兩半,單向閥(19)和排液接 口(20)分別與兩半導(dǎo)流管道連接,密封固定在端蓋(401)和軸承蓋(201)上,單 向閥(19)與散熱器(24)連接,散熱器的另一端通過管路與排液接口(20)連接, 管路內(nèi)注入冷卻油或冷媒液;電機運轉(zhuǎn)時內(nèi)部產(chǎn)生熱量,使冷卻油或冷媒液體 汽化,汽體從單向閥(19)向---散熱器(24)上端移動-一散熱器(24)經(jīng)過外界自 然通風(fēng),將氣體冷卻還原為液體,在散熱器內(nèi)向下沉淀,基于散熱器(24)與電 機的高低差位壓力,使液體通過---排液接口 (20)---定子模塊(7)下側(cè)導(dǎo)流管道 -一端蓋(4)匯流槽一-定子模塊(7)上側(cè)導(dǎo)流管道一-單向閥(19)-一回到散熱器(24),進(jìn)行液\汽轉(zhuǎn)化,蔽路自動循環(huán),以冷卻電機運轉(zhuǎn)時內(nèi)部所產(chǎn)生的熱量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,特征是所說自冷卻接口裝置包括定子模塊(7)、端蓋(4)、 (401)中設(shè)置的冷卻導(dǎo)流管道 (21),阻流塞(22)將端蓋(401)內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流管道阻成兩半,單向閥(19) 和排液接口 (20)分別與兩半導(dǎo)流管道連接,密封固定在端蓋(401)或軸承蓋 (201)上,該蓋上裝有小油泵(23),小油泵進(jìn)口與導(dǎo)流管道連接,出口處裝 單向閥(19)與散熱器(24)連接,散熱器的另一端通過管路與排液接口 (20) 連接,工作時,電機主軸(1)傳動小油泵(23)運轉(zhuǎn),使冷卻油或冷媒液體, 從排液接口 (20)向一一定子模塊(7)下側(cè)導(dǎo)流管道一-端蓋(4)匯流槽---定子模塊(7)上側(cè)導(dǎo)流管道-一小油泵(23)---散熱器(24)經(jīng)過外界通風(fēng)冷 卻---回到排液接口 (20),往返循環(huán),以冷卻較大功率電機運轉(zhuǎn)時內(nèi)部所產(chǎn)生 的熱量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,特征是所說 自冷卻接口裝置還包括與冷水機組的進(jìn)、出水管路連接,以冷卻大功率電機運
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁模塊式自冷卻直流節(jié)能電機,屬于供電系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域;包括主軸1、端蓋4、轉(zhuǎn)子模塊5、磁鋼體6、定子模塊7、線圈8、霍爾元件14為主要部件構(gòu)成,特征是線圈8內(nèi)無鐵心,由線圈平面兩側(cè)轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)的磁鋼體6偶合的磁力線構(gòu)成磁場,輸入脈沖電流后,產(chǎn)生電磁力作用形成旋轉(zhuǎn)力矩,推斥轉(zhuǎn)子模塊運轉(zhuǎn),由于上述磁力作用是在線圈和磁鋼體偶合的磁場中心內(nèi)完成,因此電機起動扭距和工作力矩特別大,能量轉(zhuǎn)換效率奇高,而且體積小,節(jié)能省料,成本低,擴(kuò)大功率方便,尤其在于電機中設(shè)有自冷卻接口裝置,克服了大功率電機內(nèi)部的散熱問題,非常適合于流水線大批量生產(chǎn)。
文檔編號H02K1/27GK101651374SQ20091009547
公開日2010年2月17日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者陳國寶 申請人:陳國寶