CN112087113A - 一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机 - Google Patents

一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，包括：壳体、定子与转子；所述壳体内壁上设置有若干个定子，相邻定子之间设置有间隙，所述定子为液态金属，所述间隙内侧设置隔磁环；所述壳体内侧沿轴线方向设置有转子，所述转子固定在所述中心轴上，所述中心轴活动连接在所述壳体轴线方向，所述中心轴能够旋转，所述转子外壁沿周向设置有若干个凹槽，所述凹槽内部设置有永磁体，所述凹槽与所述转子旋转中心平行；所述定子与所述转子之间设置有气隙，所述转子上贯穿设置有若干个冷却风孔，所述转子内部设置有冷却机构，所述冷却能够对所述转子及气隙进行冷却，所述定子形状能够根据所述转子温度进行变化。

Description

一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其涉及一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机。
背景技术
稀土永磁同步电动机，起动力矩和过载能力均比三相异步电动机高出一个功率等级，最大起动力矩与额定力矩之比可达3.6倍，而一般异步电动机仅有1.6倍，稀土永磁同步电动机无滑差，转子上无基波铁、铜耗，稀土永磁同步电动机为双边励磁，且主要是转子永磁体励磁，其功率因数可达到或接近于1.0。功率因数的提高，一方面节约了无功功率，另一方面也使定子电流下降，定子铜耗减少，效率提高，稀土永磁同步电动机的极弧系数一般均大于异步电动机的极弧系数，当电源电压和定子结构一定时，稀土永磁同步电动机的平均磁感应强度较异步机小，铁损耗小。
稀土永磁同步电动机的不变损耗(铁耗+机械损耗)小，可变损耗(定子铜耗)变化比异步电动机可变损耗(定子铜耗+转子铜耗)变化慢，使其效率特性有高而平的特点，使稀土永磁电动机在轻载时的相当宽的区域内效率为最高，稀土永磁同步电动机的额定效率比异步电动机高4％-7％，但在整个负载变化范围内的平均效率，稀土永磁同步电动机比三相异步电动机可高出12％，采用稀土永磁同步电动机，无功功率节电率可达85％；有功功率节电率可达23％-25％，节电效果十分明显、
现有的稀土永磁同步电机在转子旋转过程中，随着温度的升高定子无法由平面、凹曲面或凸曲面之间进行灵活切换，且无法通过冷却机构对转子及气隙进行温度控制，将转子温度控制在预定范围内，以实现控制定子的形状按照预定的形状进行变化，电机运行功率较低，传统的稀土永磁同步电机仅仅是通过风冷方式进行散热，散热性能较差。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，包括：壳体、定子与转子；其特征在于，
所述壳体内壁上设置有若干个定子，相邻定子之间设置有间隙，所述定子为液态金属，所述间隙内侧设置隔磁环；
所述壳体内侧沿轴线方向设置有转子，所述转子固定在所述中心轴上，所述中心轴活动连接在所述壳体轴线方向，所述中心轴能够旋转，所述转子外壁沿周向设置有若干个凹槽，所述凹槽内部设置有永磁体，所述凹槽与所述转子旋转中心平行；
所述定子与所述转子之间设置有气隙，所述转子上贯穿设置有若干个冷却风孔，所述转子内部设置有冷却机构，所述冷却能够对所述转子及气隙进行冷却，所述定子形状能够根据所述转子温度进行变化。
本发明一个较佳实施例中，所述凹槽与所述转子径向垂直设置。
本发明一个较佳实施例中，若干个所述冷却风孔尺寸能够相同或不同。
本发明一个较佳实施例中，所述气隙内部设置有冷却环，所述冷却环内部设置有若干个冷却通道，若干个所述冷却通道交叉汇集至中心呈发散状结构。
本发明一个较佳实施例中，所述冷却通道内部能够冲入冷却油或冷凝液。
本发明一个较佳实施例中，所述永磁体能够是稀土永磁体，若干个所述稀土永磁体之间设置有磁力隔离板。
本发明一个较佳实施例中，所述永磁体未二对极以上包含二对极的偶数个永磁体。
本发明一个较佳实施例中，所述永磁体形状能够是长方体结构，且所述永磁体为钕铁硼永磁体。
本发明一个较佳实施例中，所述定子靠近所述转子一端的尺寸小于远离转子一端的尺寸。
本发明一个较佳实施例中，所述定子靠近所述转子的一端能够由平面变、凹曲面或凸曲面之间转换。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)通过在转子外壁设置冷却孔进行通风冷却，能够提高电机的散热性能，降低转子在旋转过程中的温度，同时降低转子的重量，能够防止永磁体在高温时的退磁现象，增加电机的稳定性。
(2)转子与定子之间设置有气隙，能够防止因转子旋转过程中升温造成转子膨胀，而造成转子与定子之间的摩擦，提高电机运行的安全性。
(3)气隙内设置有冷却环，冷却环内设置有发散式冷却通道，在冷却通道内通入冷却油或冷凝液，能够实现高效水冷，与转子风冷相配合，提高冷却效率。
(4)定子为液态金属，在转子旋转过程中，随着温度的升高定子能够由平面、凹曲面或凸曲面之间灵活切换，且通过冷却机构能够对转子及气隙进行温度控制，将转子温度控制在预定范围内，以实现控制定子的形状按照预定的形状进行变化，使电机在不同运行状态下最大化提高同步电机的运行功率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的局部立体结构示意图；
图2是本发明的优选实施例的壳体内部结构示意图；
图3是本发明的另一实施例的定子结构示意图；
图中：
1、壳体，2、固定栓孔，3、转子，4、中心轴，5、定子，6、隔磁环，7、气隙，8、凹槽，9、冷却风孔，10、凹曲面。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-2所示,本发明公开了稀土永磁同步电机局部立体结构示意图；
一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，包括：壳体1、定子5与转子3；
壳体1内壁上设置有若干个定子5，相邻定子5之间设置有间隙，定子5为液态金属，所述间隙内侧设置隔磁环6；
壳体1内侧沿轴线方向设置有转子3，转子3固定在中心轴4上，中心轴4活动连接在壳体1轴线方向，中心轴4能够旋转，转子3外壁沿周向设置有若干个凹槽8，凹槽8内部设置有永磁体，凹槽8与转子3旋转中心平行；
定子5与转子3之间设置有气隙7，转子3上贯穿设置有若干个冷却风孔9，转子3内部设置有冷却机构，冷却能够对转子3及气隙7进行冷却，定子5形状能够根据转子3温度进行变化。
需要说明的是，隔磁环6能够防止磁场泄露，壳体1一端设置有4个固定栓孔2，螺栓通过固定栓孔2将电机进行固定，通过在转子3外壁设置冷却孔进行通风冷却，能够提高电机的散热性能，降低转子3在旋转过程中的温度，同时降低转子3的重量，旋转与定子5之间设置有气隙7，能够防止因转子3旋转过程中升温造成转子3膨胀，而造成转子3与定子5之间的摩擦，转子3与定子5之间设置有气隙7，能够防止因转子3旋转过程中升温造成转子3膨胀，而造成转子3与定子5之间的摩擦，提高电机运行的安全性。
根据本发明实施例，凹槽8与转子3径向垂直设置。
需要说明的是，通过设置凹槽8与转子3旋转中心平行，与转子3径向垂直，这样的永磁铁排列，能够得到最佳的磁场分布，有利于提高电机的运行效率。
根据本发明实施例，若干个冷却风孔9尺寸能够相同或不同。
需要说明的是，若干个冷却风孔9尺寸沿转子3长度方向成梯度分布。
根据本发明实施例，气隙7内部设置有冷却环，冷却环内部设置有若干个冷却通道，若干个冷却通道交叉汇集至中心呈发散状结构。
需要说明的是，气隙7内设置有冷却环，冷却环内设置有发散式冷却通道，在冷却通道内通入冷却油或冷凝液，能够实现高效水冷，与转子3风冷相配合，提高冷却效率。
根据本发明实施例，冷却通道内部能够冲入冷却油或冷凝液。
根据本发明实施例，永磁体能够是稀土永磁体，若干个稀土永磁体之间设置有磁力隔离板。
需要说明的是，通过设置磁力隔离板能够隔板相邻永磁体之间的磁力干扰，防止造成磁场紊乱。
根据本发明实施例，永磁体为二对极以上包含二对极的偶数个永磁体。
需要说明的是，永磁体能够是二对极、四对极或六对极但不限于这几种设置方式，本领域技术人员能够根据实际使用进行常规调整。
根据本发明实施例，永磁体形状能够是长方体结构，且永磁体为钕铁硼永磁体。
需要说明的是，钕铁硼永磁体分为烧结钕铁硼和粘结钕铁硼两种，粘结钕铁硼各个方向都有磁性，耐腐蚀；而烧结钕铁硼因易腐蚀，表面需镀层，一般有镀锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等。而烧结钕铁硼一般分轴向充磁与径向充磁，根据所需要的工作面来定，长方体永磁体形状能够使电机获得很高的永磁铁利用率并提高电机效率。
根据本发明实施例，定子5靠近转子3一端的尺寸小于远离转子3一端的尺寸。
需要说明的是，定子5为凸台结构。
如图3所示，本发明公开了另一实施例的定子结构示意图；
根据本发明实施例，定子5靠近转子3的一端能够由平面变、凹曲面10或凸曲面之间转换。
需要说明的是，通过冷却机构对转子3进行降温过程中，将转子3降温到一定的温度后停止降温，即可实现转子3的温度控制，转子3降温时，气隙7内空气也随之进行温度变化，进而定子5端部温度发生变化，定子5为液态金属，在温度变化过程中，能够进行端面形状的变化，进而有效控制转子3旋转过程中的有效切割磁场面积，更精准的控制永磁同步电机的功率，在转子3旋转过程中，随着温度的升高定子5能够由平面、凹曲面10或凸曲面之间灵活切换，且通过冷却机构能够对转子3及气隙7进行温度控制，将转子3温度控制在预定范围内，以实现控制定子5的形状按照预定的形状进行变化，使电机在不同运行状态下最大化提高同步电机的运行功率。
综上所述，通过在转子3外壁设置冷却孔进行通风冷却，能够提高电机的散热性能，降低转子3在旋转过程中的温度，同时降低转子3的重量，能够防止永磁体在高温时的退磁现象，增加电机的稳定性。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，包括：壳体、定子与转子；其特征在于，
所述壳体内壁上设置有若干个定子，相邻定子之间设置有间隙，所述定子为液态金属，所述间隙内侧设置隔磁环；
所述壳体内侧沿轴线方向设置有转子，所述转子固定在所述中心轴上，所述中心轴活动连接在所述壳体轴线方向，所述中心轴能够旋转，所述转子外壁沿周向设置有若干个凹槽，所述凹槽内部设置有永磁体，所述凹槽与所述转子旋转中心平行；
所述定子与所述转子之间设置有气隙，所述转子上贯穿设置有若干个冷却风孔，所述转子内部设置有冷却机构，所述冷却能够对所述转子及气隙进行冷却，所述定子形状能够根据所述转子温度进行变化。
2.根据权利要求1所述的一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，其特征在于：所述凹槽与所述转子径向垂直设置。
3.根据权利要求1所述的一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，其特征在于：若干个所述冷却风孔尺寸能够相同或不同。
4.根据权利要求1所述的一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，其特征在于：所述气隙内部设置有冷却环，所述冷却环内部设置有若干个冷却通道，若干个所述冷却通道交叉汇集至中心呈发散状结构。
5.根据权利要求4所述的一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，其特征在于：所述冷却通道内部能够冲入冷却油或冷凝液。
6.根据权利要求5所述的一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，其特征在于：所述永磁体能够是稀土永磁体，若干个所述稀土永磁体之间设置有磁力隔离板。
7.根据权利要求1所述的一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，其特征在于：所述永磁体未二对极以上包含二对极的偶数个永磁体。
8.根据权利要求1所述的一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，其特征在于：所述永磁体形状能够是长方体结构，且所述永磁体为钕铁硼永磁体。
9.根据权利要求7所述的一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，其特征在于：所述定子靠近所述转子一端的尺寸小于远离转子一端的尺寸。
10.根据权利要求1所述的一种基于信号逆传递的稀土永磁同步电机，其特征在于：所述定子靠近所述转子的一端能够由平面变、凹曲面或凸曲面之间转换。
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