专利名称：装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种永磁直流电机，特别是一种装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机。
背景技术：
现有技术中，采用高性能强磁场强度的稀土钕铁硼永磁材料(磁场强度可达4000高斯)制成的稀土永磁同步电机，与双绕组直流同步电机相比较，其节能效果十分显著。但由于这种永磁材料的磁场强度太大，使得采用该类永磁材料的电机转子与定子之间的气隙难以优选，磁力的大小也难以调整，从而导致电机启动困难。为此，本人于2004年研究出在电机内的定子与转子之间，加装一个非导磁材料制成的气隙调节套(见中国专利2004100468889)这一方案，解决了电机启动困难这一难题，但由于所采用的气隙调节套是非导磁材料制成的，对磁场有一定的阻隔作用，降低了永磁铁做功的磁场强度，使得电机在运行过程中的发热量较大，温升较高较快；同时，其效率较现有同类电机还有所降低。因此，本人又于2006年研究出采用导磁材料制成气隙调节套(见中国专利2006100320787)的方案，较好地解决了发热量较大的难题，其节能效果也十分明显，但与理论效率相比，还有一定的差距。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有结构简单、节能效果好等特点的稀土永磁同步电机。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是发明一种装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机，由电机轴(2)、定子壳体(12)、定子绕组(11)、带有左右轴承(15)和(5)的左右端盖(14)和(4)以及永磁铁(7)和磁力调节套(8)构成，偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形的永磁铁(7)装在电机轴(2)中间的外柱面上构成转子，定子绕组(11)装在定子壳体(12)的内壁处构成定子，电机轴(2)装在定子壳体(12)内，左右端盖(14)和(4)装在定子壳体(12)的两端；紧密装在永磁铁(7)的外柱面上由导磁材料制成的磁力调节套(8)的周边开有轴向通孔，该通孔内灌铸有铝条(10)，构成鼠笼式磁力调节套。
鼠笼式磁力调节套(8)是由硅钢片制成。
在电机轴(2)的外柱面与永磁铁(7)之间还装有一个套筒(6)。
本发明的装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机，由于采用在定子与转子之间加装一个鼠笼式磁力调节套，既简单易做，又可调节磁力，解决了强磁场强度永磁直流同步电机启动困难的难题。同时，由于鼠笼式磁力调节套中的鼠笼式铝条能感应电流，因此，它可在充分利用强磁场强度永磁铁驱动磁力的基础上，又加上鼠笼式铝条感应电流的驱动，故其节能效果更加明显。据试验本发明的装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机与同等功率的、同类型的其它永磁同步电机相比，节约电能可达40％左右。
附图1是本发明的主剖视图；附图2是本发明的左剖视图。
具体实施例方式
以下结合附图，详细说明本发明的实施例。
本实施例是由电机轴(2)、套筒(6)、定子壳体(12)、定子绕组(11)、带有左右轴承(15)和(5)的左右端盖(14)和(4)以及永磁铁(7)和磁力调节套(8)构成。
定子壳体(12)为一筒体，其下部带有座体，上部中间装有吊环(9)，筒体内壁安装有定子绕组(11)，在筒体外圆后侧的中上部位，装有定子绕组(11)的电源输入线盒(19)。定子绕组(11)包括绕组线圈(18)和绕组轭(17)，绕组线圈(18)镶嵌在绕组轭(17)的槽内，绕组轭(17)固定在定子壳体(12)的筒体内壁上。电源线由电源输入线盒(19)引入，与绕组线圈(18)联接。
电机轴(2)装在定子壳体(12)内，其两端穿装左右端盖(14)和(4)。电机轴(2)是一阶梯轴，其左端开有键槽(1)，是电机动力输出端；轴的中间直径较大，紧密装配套筒(6)，在套筒(6)的外圆柱面安装四块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形的稀土钕铁硼永磁铁(7)〔也可采用二块或六块等偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形永磁铁〕。
磁力调节套(8)由硅钢片双面涂漆后叠合而成的，在其周边开有许多的轴向通孔，这些轴向通孔内灌铸有铝条(10)，并在两端各有一个铝圈将铝条(10)联接，形成鼠笼式磁力调节套，该套紧密装在永磁铁(7)的外柱面上。磁力调节套(8)的外柱面与定子绕组(11)的内圈之间有适当的间隙。磁力调节套(8)的径向壁厚可为10～20毫米〔该壁厚尺寸与电机的功率和永磁铁(7)的磁场强度有关，电机的功率大，壁厚尺寸可取较大值，电机的功率小，壁厚尺寸可取较小值；永磁铁(7)的磁场强度值大，壁厚尺寸可取较大值，磁场强度值小，壁厚尺寸可取较小值。据试验当永磁铁(7)的磁场强度为4000高斯时，小于5千瓦的电机，其壁厚尺寸为10～15毫米；大于8千瓦的电机，其壁厚尺寸为15～20毫米〕。
左右端盖(14)和(4)相同，为阶梯状圆盘，中间开有穿装电机轴(2)的通孔，该通孔壁的中间开有环槽，用于安装密封圈(16)和(3)；其与定子壳体(12)相配的一面带有定位止口，且该面的中间有凸台，该凸台的中间有阶梯孔，用于安装左右轴承(15)和(5)。左右端盖(14)和(4)安装在定子壳体(12)的两端，由端盖止口定位，并由螺杆(13)固定。
使用时，将定子壳体(12)下部的座体固定在机架上，电源采用220伏交流电，经转子位置传感器控制的电子顺序控制器〔即选通器〕后，变成受控制的直流电源，由电源输入线盒(19)引入到定子绕组(11)的绕组线圈(18)而产生励磁磁场，驱动永磁铁(7)连同套筒(6)和电机轴(2)一起转动，由电机轴(2)的左端将转动机械能传出，从而，将电能转化成机械能。由硅钢片制成的磁力调节套(8)，在此将定子绕组(11)所产生的电磁力和转子的永磁铁(7)所产生的磁力进行了融合，优化了定子与转子之间的气隙，调整了磁力的大小，从而改善了电机的启动性能，使电机做到了启动自如；同时，鼠笼式磁力调节套(8)中的鼠笼铝条受旋转磁场的作用，会产生感应电流，进而又会产生一种电驱动力，这两种驱动力迭加后，其驱动力得到加强，因而其节能效果十分明显。
本人在研究过程中，制作了两台样机进行对比测试，一台是现有技术的永磁直流同步电机，作为对照样机；另一台是本发明的装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机，作为测试样机。这两台电机的设计功率都是5500，其电机轴、定子壳体、左右端盖、定子绕组等都一样，所不同的是将测试样机中装在电机轴与永磁铁之间的套筒的外径减小30毫米〔与对照样机相比较〕，同时将永磁铁外圆直径也相应地减小30毫米，并保持永磁铁的磁场强度不变，再在永磁铁的外圆柱面上紧密装配由硅钢片双面涂漆后叠合而成的磁力调节套，该磁力调节套的径向壁厚为15毫米，其宽度与永磁铁一致，在该磁力调节套的周边开许多轴向通孔，将这些通孔灌铸铝条，并在两端用铝圈将铝条联接，形成鼠笼式磁力调节套。测试过程中，电源都采用220伏交流电，经转子位置传感器控制的电子顺序控制器后，变成受控制的直流电源输入给电机。对于对照样机空载时，当达到额定转速时，其空载电流为4.8安培，加上满载负荷时，负载电流为30.3安培；对于测试样机空载时，当达到额定转速时，其空载电流为2.85安培，加上满载负荷时，负载电流为18.12安培。因此，当满载负荷时，其测试样机比对照样机节约电能达40％。
权利要求
1.一种装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机，是由电机轴(2)、定子壳体(12)、定子绕组(11)、带有左右轴承(15)和(5)的左右端盖(14)和(4)以及永磁铁(7)和磁力调节套(8)构成，偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形的永磁铁(7)装在电机轴(2)中间的外柱面上构成转子，定子绕组(11)装在定子壳体(12)的内壁处构成定子，电机轴(2)装在定子壳体(12)内，左右端盖(14)和(4)装在定子壳体(12)的两端；其特征在于紧密装在永磁铁(7)的外柱面上由导磁材料制成的磁力调节套(8)的周边开有轴向通孔，该通孔内灌铸有铝条(10)，构成鼠笼式磁力调节套。
2.根据权利要求1所述的装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机，其特征在于鼠笼式磁力调节套(8)是由硅钢片制成。
3.根据权利要求1所述的装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机，其特征在于在电机轴(2)的外柱面与永磁铁(7)之间还装有一个套筒(6)。
全文摘要
本发明公开的一种装有鼠笼式磁力调节套的稀土永磁同步电机，属于一种机电产品，由电机轴(2)、套筒(6)、定子壳体(12)、定子绕组(11)、带有左右轴承(15)和(5)的左右端盖(14)和(4)以及永磁铁(7)和磁力调节套(8)构成。具有结构简单、节能效果好等特点，适用于家电、电动汽车、船舶、机械设备等领域，是一种取代传统同步电机的较为理想的永磁同步电机。
文档编号H02K21/02GK1967983SQ20061003240
公开日2007年5月23日 申请日期2006年10月12日 优先权日2006年10月12日
发明者邓传义, 李宝生, 张升平, 欧见宝, 邹月英, 肖建群, 周辉英, 欧利平, 朱士庭, 唐祥民 申请人:邓传义