CN203312928U

CN203312928U - 非晶铁合金式开关磁阻电机

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Publication number: CN203312928U
Application number: CN2013202437428U
Authority: CN
Inventors: 石雷
Original assignee: SHENZHEN SHINENG GAOKE POWER Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN SHINENG GAOKE POWER Co Ltd
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2023-05-08

Abstract

本实用新型涉及一种非晶铁合金式开关磁阻电机，包括定子组件和转子组件;定子组件包括凸极结构的定子铁芯；转子组件包括凸极结构的转子铁芯；定子铁芯采用非晶铁合金材料制成，整个定子铁芯在绝缘清漆中浸泡后包裹了一层绝缘漆层；转子铁芯也采用非晶铁合金材料制成，整个转子铁芯包裹了一层铸铝层或工程塑料层。本实用新型开关磁阻电机具有涡流损耗小、高频特性优良、温升低、效率高、结构牢固和操作简单方便等优点,是一种高效节能的电机。

Description

非晶铁合金式开关磁阻电机

【技术领域】

本实用新型涉及电机制造的磁路零部件,特别是涉及开关磁阻电机制造的磁路零部件,尤其涉及以电枢绕组为特征和以磁性材料为特征的开关磁阻电机之定子或转子本体。

【背景技术】

开关磁阻电机是一种新型调速电机，其调速***兼具直流、交流两类调速***的优点，是继变频调速***、无刷直流电动机调速***后出现的最新一代无极调速***。开关磁阻电机由于利用磁阻最小原理形成磁拉力，电机转子没有线圈和永磁体，因此它的结构简单坚固，调速范围宽广，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高的效率，***可靠性也高，近年受到了广泛的重视，其应用和发展也取得了很大的进步。

开关磁阻电机包括电机本体、功率驱动器、控制器和位置传感器。电机本体是整个开关磁阻电机中决定效率高低的关键部分，由于电机本体之定子铁芯和转子铁芯都由导磁材料组成，且只在定子铁芯上安装线圈，转子铁芯上没有线圈和永磁体，因此决定电机效率的仅仅是导磁材料和线圈绕组。线圈通过电流时产生铜损，定子铁芯和转子铁芯则产生铁损。

传统的开关磁阻电机定子铁芯和转子铁芯均采用硅钢材料，铁损大，发热严重，温升高，从而造成效率低下。

在电机的损耗中，铁损占据了相当大的比例，这些损耗都以发热形式耗散了,不可再生能源，同时提高了电机温升，降低电机效率。减少电机铁损是电机设计一大课题，采用导磁率高，电阻大，涡流损耗小的新材料取代硅钢片是电机研发的一个方向。硅钢片在导磁率、电阻、涡流损耗和高频特性等方面的固有缺点使我们无法用其制造出更高效率的开关磁阻电机。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种非晶铁合金式开关磁阻电机,具有涡流损耗小、高频特性优良、温升低、效率高、结构牢固和操作简单方便等优点,是一种高效节能的电机。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：

提供一种非晶铁合金式开关磁阻电机，包括电机本体，所述电机本体包括机壳、前端盖、定子组件、与所述定子组件适配的转子组件和后端盖;所述定子组件包括凸极结构的定子铁芯和N个电枢线圈组件，所述定子铁芯包括定子磁轭、N个定子凸极和中心容纳孔，所述N个定子凸极沿着所述定子磁轭的内周面以预定的间隔凸出形成，通常N个定子凸极均匀分布在所述定子磁轭的内周面，N个电枢线圈组件分别对应地设置在N个定子凸极上；所述转子组件包括凸极结构的转子铁芯和电机轴，所述转子铁芯包括设有中心轴孔的转子轭部和M个转子凸极，所述电机轴固定在所述中心轴孔内，M个转子凸极沿着所述转子轭部的外周面以预定的间隔凸出形成，通常M个转子凸极均匀分布在所述转子轭部的外周面，每相邻两个转子凸极之间为转子凹槽；所述定子组件安装于所述机壳内，所述前端盖和后端盖分别安装于所述机壳的两端部，所述转子组件穿过所述定子组件之定子铁芯的中心容纳孔，所述电机轴可转动地装于所述前端盖和后端盖确定的安装位置上；其中M和N为正整数，并且M＜N；所述定子铁芯采用非晶铁合金材料制成，整个定子铁芯在绝缘清漆中浸泡后包裹了一层绝缘漆层；所述转子铁芯也采用非晶铁合金材料制成，整个转子铁芯包裹了一层铸铝层或工程塑料层，该工程塑料包括环氧树脂。

所述铸铝层或工程塑料层的厚度为0.3～0.5毫米。

各电枢线圈组件均包括与所述定子铁芯之定子凸极适配的塑料线圈骨架和缠绕在所述塑料线圈骨架上的线圈；各塑料线圈骨架对应地固定在所述定子铁芯之各定子凸极上；这样不但绝缘性能好，而且结构牢固，操作简单方便。

所述转子铁芯的中心轴孔上开有与所述电机轴连结用的键槽，所述电机轴借助键和该键槽固定在所述中心轴孔内。

上述M-N=2，即所述转子铁芯的转子凸极数量比所述定子铁芯的定子凸极数量少两个。

同现有技术相比较，本实用新型非晶铁合金式开关磁阻电机的有益效果在于：

1、开关磁阻电机的定子铁芯和转子铁芯均采用非晶铁合金材料制造, 使开关磁阻电机具有涡流损耗小、高频特性优良、温升低和效率高等优点,是一种高效节能的电机；非晶铁合金材料是利用快速凝固技术制造的新材料，具有优异的高导磁率、高电阻率和极低的涡流效应，铁损很小是非晶铁合金材料的优点，与硅钢片、坡莫合金等导磁材料相比，具有很大优势，是一种节能型的材料；

2、转子铁芯采用非晶铁合金材料制成后，再使整个转子铁芯包裹一层铸铝层或工程塑料层，解决了非晶铁合金材料易脆，在转子铁芯旋转时非晶铁合金材料容易脱落的隐患，结构牢固；这样解决了转子铁芯为非晶铁合金材料制造的难题，彻底的降低了整个开关磁阻电机的铁损，比只有定子铁芯为非晶铁合金材料的开关磁阻电机的效率又有所提高；

3、定子铁芯采用非晶铁合金材料制成后，再单独使定子铁芯在绝缘清漆中浸泡后包裹一层绝缘漆层，避免了定子铁芯掉非晶铁合金材料粉渣的隐患，而且结构也牢固；

4、将漆包线直接缠绕在塑料线圈骨架上，再将塑料线圈骨架固定在定子铁芯的定子凸极上，不但绝缘性能好，而且结构牢固，操作简单方便。

综上所述，本实用新型非晶铁合金式开关磁阻电机具有涡流损耗小、高频特性优良、温升低、效率高、结构牢固和操作简单方便等优点,是一种高效节能的电机。

【附图说明】

图1是本实用新型“非晶铁合金式开关磁阻电机”优选实施例的整体结构正投影纵剖面示意图;

图2是所述开关磁阻电机之定子组件20的正投影主视示意图；

图3是所述定子组件20之定子铁芯21的正投影主视示意图;

图4是所述定子组件20之电枢线圈组件22的正投影剖视示意图;

图5是所述开关磁阻电机之转子组件30的正投影纵剖面示意图;

图6是所述转子组件30之转子铁芯31包裹了一层铸铝层或工程塑料层33时的正投影主视示意图;

图7是所述转子铁芯31包裹了一层铸铝层或工程塑料层33时的正投影纵剖面示意图;

图8是所述转子组件30之转子铁芯31的主视示意图。

【具体实施方式】

下面结合各附图对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1至图8,提供一种非晶铁合金式开关磁阻电机，包括电机本体1，所述电机本体1包括机壳10、前端盖40、定子组件20、与所述定子组件20适配的转子组件30和后端盖50;所述定子组件20包括凸极结构的定子铁芯21和N个电枢线圈组件22，所述定子铁芯21包括定子磁轭211、N个定子凸极212和中心容纳孔213，所述N个定子凸极212沿着所述定子磁轭211的内周面以预定的间隔凸出形成，通常N个定子凸极212均匀分布在所述定子磁轭211的内周面，N个电枢线圈组件22分别对应地设置在N个定子凸极212上；所述转子组件30包括凸极结构的转子铁芯31和电机轴32，所述转子铁芯31包括设有中心轴孔313的转子轭部311和M个转子凸极312，所述电机轴32固定在所述中心轴孔313内，M个转子凸极312沿着所述转子轭部311的外周面以预定的间隔凸出形成，通常M个转子凸极312均匀分布在所述转子轭部311的外周面，每相邻两个转子凸极312之间为转子凹槽314；所述定子组件20安装于所述机壳10内，所述前端盖40和后端盖50分别安装于所述机壳10的两端部，所述转子组件30穿过所述定子组件20之定子铁芯21的中心容纳孔213，所述电机轴32可转动地装于所述前端盖40和后端盖50确定的安装位置上；其中M和N为正整数，并且M＜N；所述定子铁芯21采用非晶铁合金材料制成，整个定子铁芯21在绝缘清漆中浸泡后包裹了一层绝缘漆层；所述转子铁芯31也采用非晶铁合金材料制成，整个转子铁芯31包裹了一层铸铝层或工程塑料层33；该工程塑料包括环氧树脂，也就是整个转子铁芯31包裹了一层铸铝层或环氧树脂层33。

定子铁芯21包裹一层绝缘漆层是为了避免了定子铁芯21掉非晶铁合金材料粉渣的隐患，而且结构也牢固；绝缘清漆英文名称叫Varnish,有的国家和地方称为凡立水，定子铁芯21浸渍绝缘清漆还可以散热以降低温升、防潮和改善整体绝缘性能。

整个转子铁芯31包裹一层铸铝层或工程塑料层33，解决了非晶铁合金材料易脆，在转子铁芯31旋转时非晶铁合金材料容易脱落的隐患，结构也牢固。

参见图7，所述铸铝层或工程塑料层33的厚度为0.3～0.5毫米，如所述铸铝层或工程塑料层33的厚度为0.4毫米。

参见图1和图5至图8，所述转子铁芯31的中心轴孔313上开有与所述电机轴32连结用的键槽315，所述电机轴32借助键34和该键槽315固定在所述中心轴孔313内。图8中的转子铁芯31的中心轴孔313上开有六处键槽315，有两个作用，一个作用是非晶铁合金材料的转子铁芯31在铸铝时，增强非晶铁合金材料的转子铁芯31与铸铝合金的结合强度，另一个作用是铸铝后的转子铁芯31与电机轴32采用多个键连接固定，使电机轴32的传输更可靠。

上述M-N=2，即所述转子铁芯31的转子凸极312数量比所述定子铁芯21的定子凸极数量少两个。

开关磁阻电机还包括功率驱动器、控制器和位置传感器，它们是现有技术，在此不再赘述。图1中标号为2的就是位置传感器，该位置传感器2设置在电机本体1内，并靠近转子组件30。图3中标号为214的是每相邻两个定子凸极212之间的定子凹槽。

参见图3和图8,如本申请人有一款非晶铁合金式开关磁阻电机，其定子铁芯21的直径为240毫米，有8个定子凸极212。其转子铁芯31只有6个转子凸极312。

参见图1，前端盖40和后端盖50的轴承室内各装有前轴承41和后轴承51，借助该前、后轴承41、51,电机轴32就可转动地支承在前、后端盖40、50上，图1中的电机轴32从前端盖40的中心通孔中伸出。

参见图2至图4,各电枢线圈组件22均包括与所述定子铁芯21之定子凸极212适配的塑料线圈骨架222和缠绕在所述塑料线圈骨架222上的线圈221；各塑料线圈骨架222对应地固定在所述定子铁芯21之各定子凸极212上；这样不但绝缘性能好，而且结构牢固，操作简单方便。塑料线圈骨架222与定子铁芯21的固定包括采用压板紧固或者使用胶粘剂粘合固定，本实用新型粘合固定用的胶粘剂可以是任何一种耐温不低于所述电机绝缘等级耐温水平的胶粘剂，如本实用新型可采用单组份的环氧树脂将将塑料线圈骨架222与定子铁芯21粘合固定，并在温度为125±5摄氏度，时间为1.0～2.0小时下烘烤定型，如在120度温度下，烘烤1.5小时。本实用新型的胶粘剂还可以采用美国汉高公司生产的牌号为ESP110的树脂和朗博万公司生产的高强度、耐高温200度，双组分3034A和3034B环氧树脂，粘接操作按现有技术有关胶粘剂的要求进行。

整个转子铁芯31包裹一层铸铝层33，是采用压铸加工的方式得到的；压铸铸铝时的铸铝合金为AI—Si合金，即铸铝合金为铝硅合金。AI—Si合金的铝结晶温度间隔小，该合金中硅相具有很大凝固潜热和较大比热容，线收缩系数小，铸造性能比其它铝合金要好，而且在铸造时充型能力强，热缩和缩松倾向也较小，具有良好的塑形。其余的铸铝合金如采用锌铝合金和铝镁合金在非晶铁合金材料的转子铁芯31压铸铸铝实验后，效果比AI—Si合金要差一些。

整个转子铁芯31包裹一层工程塑料层33是将加工好的转子铁芯放入模具中,用工程塑料注射成型，这样就会使整个转子铁芯31包裹一层工程塑料层33，如包裹一层环氧树脂层。

在本实用新型各实施例中，所述定子铁芯21和转子铁芯31使用的非晶铁合金材料采用中国安泰公司生产的纳米铁基非晶铁合金带材卷绕生产的型材或型材坯料。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围;因此,凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种非晶铁合金式开关磁阻电机，包括电机本体（1），所述电机本体（1）包括机壳(10)、前端盖(40)、定子组件(20)、与所述定子组件(20)适配的转子组件(30)和后端盖(50);所述定子组件(20)包括凸极结构的定子铁芯(21)和N个电枢线圈组件（22），所述定子铁芯(21)包括定子磁轭（211）、N个定子凸极（212）和中心容纳孔（213），所述N个定子凸极（212）沿着所述定子磁轭（211）的内周面以预定的间隔凸出形成，N个电枢线圈组件（22）分别对应地设置在N个定子凸极（212）上；所述转子组件(30)包括凸极结构的转子铁芯(31)和电机轴（32），所述转子铁芯(31)包括设有中心轴孔（313）的转子轭部（311）和M个转子凸极（312），所述电机轴（32）固定在所述中心轴孔（313）内，M个转子凸极（312）沿着所述转子轭部（311）的外周面以预定的间隔凸出形成，每相邻两个转子凸极（312）之间为转子凹槽（314）；所述定子组件(20)安装于所述机壳（10）内，所述前端盖(40)和后端盖(50)分别安装于所述机壳（10）的两端部，所述转子组件(30)穿过所述定子组件(20)之定子铁芯(21)的中心容纳孔（213），所述电机轴（32）可转动地装于所述前端盖(40)和后端盖(50)确定的安装位置上；其中M和N为正整数，并且M＜N；其特征在于：

所述定子铁芯（21）采用非晶铁合金材料制成，整个定子铁芯（21）在绝缘清漆中浸泡后包裹了一层绝缘漆层；所述转子铁芯(31)也采用非晶铁合金材料制成，整个转子铁芯(31)包裹了一层铸铝层或工程塑料层（33）。

2.根据权利要求1所述的非晶铁合金式开关磁阻电机，其特征在于：

所述铸铝层或工程塑料层（33）的厚度为0.3～0.5毫米。

3.根据权利要求1所述的非晶铁合金式开关磁阻电机,其特征在于：

各电枢线圈组件（22）均包括与所述定子铁芯(21)之定子凸极（212）适配的塑料线圈骨架（222）和缠绕在所述塑料线圈骨架（222）上的线圈（221）；各塑料线圈骨架（222）对应地固定在所述定子铁芯(21)之各定子凸极（212）上。

4.根据权利要求1所述的非晶铁合金式开关磁阻电机，其特征在于：

所述转子铁芯（31）的中心轴孔（313）上开有与所述电机轴（32）连结用的键槽（315），所述电机轴（32）借助键（34）和该键槽（315）固定在所述中心轴孔（313）内。

5.根据权利要求1至4之任一项所述的非晶铁合金式开关磁阻电机，其特征在于：

M-N=2，即所述转子铁芯(31)的转子凸极（312）数量比所述定子铁芯(21)的定子凸极数量少两个。