专利名称：：无源救生器用磁阻尼机的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种无源救生器用磁阻尼机即永磁阻尼机。
背景技术：
：由于永磁阻尼机是用永磁发电机短路特性和永磁无刷电机能耗制动特性，极限情况类似永磁发电机工作在负载连接着功耗电阻接近短路状态，在众多高层建筑逃生缓降器材中，采用磁阻尼机及其控制电路的救生器，救生器的救生负载范围大，救生一个人与救生多个人的下降速度均可保持在消防救援规定的安全范围内(0.41.5m/s)，在高层建筑中可实现群体自救逃生。所以从实用性和可靠性均优于其他缓降器。无源磁阻尼机的可控性、产品系列的多样性使得超高层建筑配置磁阻尼逃生器材成为当前和今后很长一段时间的必然趋势。磁阻尼机缓降器工作在第4象限，负载回路在近似短路状态下工作，如果控制不当，短路电流将烧毁定子绕组，短路电流产生的感生去磁磁势会对磁钢造成永久性退磁。如出现上述情况，磁阻尼机将失去产生阻尼转矩的条件，负载以自由落体的速度坠落。负载为Fi所对应的转速关系见表1:表l<table><row><column></column><column>设定参数</column><column>额定负载</column><column>最小负载</column><column>最大负载</column><column>机械摩擦</column></row><row><column></column><column>负载重力</column><column>Fe</column><column>F1</column><column>F2</column><column>F0</column></row><row><column></column><column>对应转速</column><column>ωc</column><column>ω1</column><column>ω2</column><column>ω=0</column></row><table>显然F〉F。系统才能工作，当负载F＝Fs时下降转速为ωe。救生器可能出现极端情况，当重力Fi<F,重物下降速度很慢或悬在空中；当Fi〉F2时将出现近似自由落体的坠落速度。显然用传统方式切换回路电阻改变回路电流大小虽然可以缓解极端情况的发生，但是主回路串接了切换电阻触点，如果触点接触不良造成断路，将会产生严重的后果。现有的无源救生器用磁阻尼机采用有刷电机，结构特点是永磁体作为定子磁极，转子铁芯槽内嵌有线圈，线圈与换向器连接，换向器通过碳刷引出线连接串连在负载回路上，负载回路由调速开关和串联二极管构成。调速原理是利用串联二极管的管压降来调节负载回路的电流实现调速。这种调速实质上是要达到不同负载情况下稳速的目的。这种结构中整个电磁回路、负载回路都存在诸多接点、焊点和触点，应用在高层逃生系统的电回路中任何一点接触不良将会发生严重后果。显然，若选用无刷电机结构则可避免上述缺点。传统的无刷直流电机定子完全与交流电机定子结构一样，转子铁芯的磁钢为瓦片形，磁瓦表面镀层防止氧化。把镀层磁瓦用特种胶粘接在转子磁轭上形成磁极，这种结构工艺性好，磁钢利用率高，易于大批量生产。但是用逃生缓降系统存在如下风险(1)、转子的高速旋转产生的离心力使磁钢始终处于离心力的作用下，一旦产生高温胶着力退减磁钢很容易离脱转子；(2)、定子磁场和磁钢磁场相互作用力均为法线方向，定子磁场在d轴方向产生的退磁磁势和定子换相产生的脉冲磁势峰值直接作用在转子的磁钢上，极易造成转子磁钢永久性退磁；(3)、救生器用磁阻尼机长期处于待命状态，因为烧结钕铁硼最怕高温和氧化，长期暴露在空气中的磁钢表面镀层难免被氧化而失磁使救生器材无法使用。(4)、定子绕组q=z/2mp二整数产生的磁偶力矩经变速比放大加入到系统的机械摩擦阻力中，使负载范围縮小。如能一次逃离10人的系统，两个小孩可能就会滞留在空中无法逃离。
发明内容为了克服现有无源救生器用磁阻尼机的上述不足，本实用新型提供一种运行可靠的无源救生器用永磁无刷隐极式磁阻尼机。本无源救生器用磁阻尼机包括机座、端盖、转子与定子，定子紧固在机座的内侧，定子由定子铁芯与绕组组成，定子铁芯由冷轧硅钢片叠压在一起并紧固为一体，左端盖紧固在机座的一端，右端盖紧固在机座的另一端或紧固左端盖的延伸体上，转子铁芯紧固在主轴上，转子铁芯由低碳冷轧薄钢板或硅钢片叠压在一起并紧固为一体，主轴的两端用轴承安装在机座的两个端盖上。定子铁芯内侧均布着普通电机Y系列结构的直槽，三相星形双层叠绕分数槽绕组尾部X、Y、Z做星点接在一起，绕组头部U、V、W作为输出端接到机座的接线盒引线端子上，整个电磁回路均无接点。转子铁芯的结构直接影响到磁阻尼机的性能，本磁阻尼机的主要特征在于转子铁芯的结构和定子绕组的方式。转子铁心有若干径向的V型槽，V型槽的夹角为50°110°，从转子铁芯的端面看，若干个V型槽沿转子铁芯的圆周均匀分布，V型槽开口向外，槽底向着圆心；两个相邻的V型槽之间有间隔，V型槽的两顶端与转子铁芯外圈之间的距离为1.5mm3mm，以增强转子的机械强度。在V型槽内安装着两个横截面为矩形的镀镍的磁钢，每个V型槽内的两个磁钢，朝向铁芯外圆的磁极相同，两个相邻的V型槽内的四个磁钢，朝向转子铁芯外圆的磁极相反，磁钢的厚度与V型槽的横截面的宽度相配，磁钢的宽度小于V型槽横截面的长度，在磁钢的横向与V型槽之间形成三个轴向的通腔，一个在V型槽的槽底，另外两个在V型槽的槽顶，三个通腔内填充非磁性胶体作为磁极的隔磁桥。转子铁芯的两端设置着非磁性金属挡板与转子铁芯紧固为一体并用胶密封。组成转子铁芯的硅钢片可用下述结构紧固在一起，在硅钢片均匀设置着若干个凸凹扣槽，用于从轴向把硅钢片压制紧固为铁芯的连接扣。转子铁芯的V型槽的分布与定子铁芯的直槽对应关系直接影响到负载范围和过载能力的大小。为获得较大的阻尼力矩和较小的谐波磁势，定子铁芯的直槽数与转子铁芯的V型槽的槽数的对应关系可参见表2。表2:<table><row><column>定子铁芯直槽数</column><column>转子铁芯V型槽的槽数</column></row><row><column>36</column><column>10</column></row><row><column>48</column><column>14</column></row><row><column>54</column><column>16</column></row><row><column>72</column><column>22</column></row><table>定子齿宽与两个相邻的v型槽之间的间隔的比例是本磁阻尼机的一个重要参数，经申请人多次试验的经验，定子齿宽与两个相邻v型槽之间的间隔的比例偏大，定子与转子之间漏磁增大，转矩减小，如果偏小，定子的q轴去磁磁势磁回路不足宽，起不到对磁钢完全的保护作用，导致转子的磁钢退磁。经申请人多次试验的经验，定子齿宽与两个相邻的V型槽之间的间隔的比例以k—l:0.71:1.2)根据绕组的不同跨距Y值选择k值。本磁阻尼机的定子线圈采用三相星形双层叠绕分数槽绕组。阻尼机工作在第4象限时可显著减小磁偶力矩提高磁阻尼机的负载范围。这样在配置36V直流电源和无霍尔无刷控制器则可工作在第1象限实现无级调速，并可获得80%以上的工作效率，扩展磁阻尼机的使用功能。在各种磁阻尼救生缓降机中，由于负载回路的功耗电阻值很小，定子绕组产生近似短路电流的感应磁势十分强大，所以在该应用领域对转子磁钢的保护就十分重要。定子绕组产生两个去磁磁势，一个是正对转子极靴中心线的直轴磁势即d轴磁势，一个是正对转子两极之间中心线的交轴磁势即q轴磁势，为保护磁钢免遭去磁磁势的冲击，转子的三角型极靴提供d轴去磁磁势的通道，相邻两个转子极靴中间间隔宽度提供q轴去磁磁势的通道，为避免转子磁极本身漏磁，在V型槽的3个顶端设置了隔磁桥，阻隔转子本级漏磁。本磁阻尼机的转子铁芯的磁钢对称斜插构成保护转子磁钢的极靴；获得磁钢安置的最大空间并形成隐极式转子；定子磁场在d轴方向产生的退磁磁势在转子极靴区自成回路，定子磁场在q轴方向产生的退磁磁势在转子两相邻极靴之间提供去磁磁势通道，对磁钢的退磁冲击得到有效保护,-V型槽顶端两个空腔形成隔磁桥，隔磁桥的磁密深度饱起到阻隔转子极间漏磁提高负载能力；由两个非磁性金属挡板把磁钢密封在V型槽内与空气隔绝，减缓磁钢表面的氧化过程；硅钢片间凸凹扣槽连接和形成三角型磁极靴增强了转子的机械强度，运行保险可靠。图1是本无源救生器用磁阻尼机实施例一的外形图。图2是本无源救生器用磁阻尼机实施例一的结构图，沿轴向剖开。图3是转子的轴向剖视图。图4是与图3相对应的左视图，图中取掉主轴。图5沿图3中A—A的剖视图，相对图1放大。图6硅钢片的结构图，相对图1放大。图7磁钢在铁芯的安装示意图，相对图1放大。图8是硅钢片之间的相互紧固示意图，相对图3放大。图9是沿图8中B—B线的剖视图。图10是本无源救生器用磁阻尼机实施例一的定子铁芯的端面视图。图ll是定子绕组展开图。图12是本无源救生器用磁阻尼机应用于救生器的示意图。图13是本无源救生器用磁阻尼机实施例二的结构图，沿轴向剖开。上述图中2、端盖3、机座4、端盖5、定子6、鉚钉8、轴承9、风扇10、铝挡板11、转子铁芯13、通槽14、定子铁芯15、铝挡板16、键18、磁极靴19、磁钢20、磁钢22、V型槽23、磁极靴24、非磁性胶体26、非磁性胶体27、凸凹扣槽28、硅钢片30、凸凹扣槽31、直槽32、定位槽34、转子铁芯磁极组35、定子绕组展开37、YV绕组38、WZ绕组39、制动器41、变速器42、绳筒43、钢绳44、钢绳46、绳筒47、端盖48、变速器50、定子51、绕组52、转子54、转子轭55、轴承56、主轴57、端盖1、主轴7、绕组12、转子17、V型槽21、磁钢25、磁钢29、硅钢片36、UX绕组40、磁阻尼机45、钢绳49、机座53、转子铁芯具体实施方式下面结合实施例及其附图详细说明本无源救生器用磁阻尼机的具体实施方式，但本无源救生器用磁阻尼机不局限于下述的实施例。图1、图2与图3描述的无源救生器用磁阻尼机包括机座3、端盖2、端盖4、转子12与定子5，定子5紧固在机座3内侧，定子5由定子铁芯14与直槽31内的绕组7构成，定子铁芯14由硅钢片叠压在一起并紧固为一体，端盖2与端盖4紧固在机座3的两端，转子12的主体是转子铁芯11，转子铁芯11紧固在主轴1上，转子铁芯11由硅钢片叠压在一起并紧固为一体。主轴1的两端用轴承如轴承8安装在端盖2与端盖4。定子铁芯14内侧均布着普通电机Y系列结构的梨型直槽31，参见图IO，定子线圈的三相绕组尾部X、Y、Z做星点接在一起，绕组头部U、V、W作为输出端，参见图11。本磁阻尼机的主要特征之一在于转子铁芯11的结构，见图5与图6。转子铁心11有10个轴向的V型槽如V型槽17，从转子铁芯ll的端面看，10个V型槽沿转子铁芯11的圆周均匀分布，V型槽开口向外，底尖槽底向圆心；两相邻的V型槽之间的间隔如V型槽17与V型槽22顶端之间的间隔与定子齿宽的比例为1.1，V型槽两顶端与转子铁芯11外圈之间的距离为2mm，以增强转子12的机械强度。在V型槽内安装着两个横截面为矩形的镀镍的磁钢，V型槽三角区构成磁极靴，如在V型槽22内安装着截面为矩形的镀镍的磁钢21与磁钢25构成三角型极靴23，每个V型槽内的两个磁钢，朝向转子铁芯外圆的磁极相同，如在V型槽22内安装着磁钢21与磁钢25，朝向转子铁芯ll外圆的磁极相同，都为N极，参见图7。两个相邻的V型槽内的四个磁钢，朝向转子铁芯外圆的磁极相反，如图7中两相邻V型槽17与V型槽22，V型槽17中的磁钢19与磁钢20的S极朝向转子铁芯11的外圆，而V型槽22中的磁钢21与磁钢25的N极朝向转子铁芯11的外圆。以磁钢25说明磁钢在V型槽内的安装情况，磁钢25的厚度与V型槽22的横截面的宽度相配，磁钢25的宽度小于V型槽22横截面的长度，在磁钢25的横向与V型槽22之间形成三个轴向的通腔，一个在V型槽22的槽底，另外两个在V型槽22的槽顶，三个通腔内填充着非磁性胶体，如非磁性胶体24与非磁性胶体26构成极间隔磁桥。转子铁芯ll的两端设置着铝挡板10与铝挡板15与转子铁芯11紧固为一体并用胶密封，参见图4组成铁芯的硅钢片可采取下述结构紧固在一起，在硅钢片如图6中的硅钢片均匀设置着10凸凹扣槽27，凸凹扣槽27是在硅钢片冲压下的凹槽，用于从轴向把硅钢片压制紧固为转子铁芯11的连接扣。硅钢片与硅钢片之间的紧固结构见图8与图9，硅钢片28的凸凹扣槽27向右挤压到硅钢片29的凸凹扣槽30中，图8中左面的硅钢片的凸凹扣槽挤压到右面硅钢片的凸凹扣槽中，最右面的硅钢片只有长条槽没有凸凹扣，这样叠在一起的硅钢片便紧固成转子铁芯ll。在转子铁芯11设置着5个轴向工艺孔，5个工艺孔均匀分布，铝挡板10及铝挡板15与转子铁芯11间涂密封胶，工艺孔内穿着鉚钉6把铝挡板10及铝挡板15与转子铁芯11紧固在一起。定子铁芯14的直槽31与转子铁芯11的V型槽之间有严格的对应关系，本实施例的转子铁芯11有10个V型槽，定子铁芯14有36个直槽31，定子线圈采用三相星形双层叠绕分数槽绕组。用本磁阻尼机与其它设备可组装成多种规格救生器，其中一种见图12，磁阻尼机40的主轴1左边联接着制动器39的主轴，磁阻尼机40的主轴右边联接着变速器41的高速端，变速器41的低速端连接着绳筒42的输入端。绳筒42的钢绳43与钢绳之44穿过滑轮各与一个救生仓联接。双绳筒同轴同向转动，钢绳在一个绳筒正绕，一个绳筒反绕，实现一上一下往复逃生。本无源救生器用磁阻尼机的实施例二的结构见图13，它包括机座49、端盖47、端盖57、转子52与定子50，定子50紧固在机座49内侧，定子50由定子铁芯与直槽内的绕组51构成，定子铁芯由硅钢片叠压在一起并紧固为一体，端盖57紧固在机座49的左端，转子52的主体是转子铁芯53，转子铁芯53紧固在转子轭54，转子轭54紧固在主轴56上，转子铁芯53由硅钢片叠压在一起并紧固为一体，转子铁芯53的两端设置着铝挡板与转子铁芯53紧固为一体并用胶密封。主轴56的两端用轴承如轴承55安装在端盖57与端盖47，本实施例的端盖47紧固在端盖57的延伸体上，即图13中下部端盖57向右弯折的水平板。定子铁芯内侧均布着普通电机Y系列结构的36条梨型直槽。本实施例的转子铁芯53的V型槽的分布与磁钢的排列与实施例一相同。本实施例是作为12人救生器用的磁阻尼机。上述两个实施例中作为密封用的铝挡板也可用不锈钢挡板或铜挡板代替。权利要求1、一种无源救生器用磁阻尼机，它包括机座、端盖、转子与定子，定子紧固在机座的内侧，定子由定子铁芯与绕组组成，定子铁芯由冷轧硅钢片叠压在一起并紧固为一体，左端盖紧固在机座的一端，右端盖紧固在机座的另一端或紧固左端盖的延伸体上，转子铁芯紧固在主轴上，转子铁芯由低碳冷轧薄钢板或硅钢片叠压在一起并紧固为一体，主轴的两端用轴承安装在机座的两个端盖上；定子铁芯内侧均布着普通电机Y系列结构的直槽，定子线圈的三相绕组尾部X、Y、Z做星点接在一起，绕组头部U、V、W作为输出端接到机座的接线盒引线端子上，整个电磁回路均无接点；其特征是转子铁心有若干径向的V型槽，V型槽的夹角为50°～110°，若干个V型槽沿转子铁芯的圆周均匀分布，V型槽开口向外，槽底向着圆心；两个相邻的V型槽之间有间隔，V型槽的两顶端与转子铁芯外圈之间的距离为1.5mm～3mm；在V型槽内安装着两个横截面为矩形的镀镍的磁钢，每个V型槽内的两个磁钢，朝向铁芯外圆的磁极相同，两个相邻的V型槽内的四个磁钢，朝向转子铁芯外圆的磁极相反，磁钢的厚度与V型槽的横截面的宽度相配，磁钢的宽度小于V型槽横截面的长度，在磁钢的横向与V型槽之间形成三个轴向的通腔，一个在V型槽的槽底，另外两个在V型槽的槽顶，三个通腔内填充非磁性胶体；转子铁芯的两端设置着非磁性金属挡板与转子铁芯紧固为一体并用胶密封。2、根据权利要求1所述的无源救生器用磁阻尼机，其特征是两个相邻的V型槽之间的间隔与定子齿宽的比例为1:0.71:1.2。3、根据权利要求1或2所述的无源救生器用磁阻尼机，其特征是定子线圈采用三相星形双层叠绕分数槽绕组，定子铁芯的直槽数与转子铁芯的V型槽的槽数的对应关系为下述任一种对应关系定子铁芯直槽数转子铁芯v型槽的槽数3610481454167222。4、根据权利要求1或2所述的无源救生器用磁阻尼机，其特征是在硅钢片均匀设置着若干凸凹扣槽，凸凹扣槽是在硅钢片冲压下的凹槽，前一个硅钢片的凸凹扣槽挤压到与之间相叠压的另一个硅钢片的凸凹扣槽中，以此类推，一个硅钢片与另一硅钢片紧固为一体的转子铁芯。5、根据权利要求3所述的无源救生器用磁阻尼机，其特征是在硅钢片均匀设置着若干凸凹扣槽，凸凹扣槽是在硅钢片冲压下的凹槽，前一个硅钢片的凸凹扣槽挤压到与之间相叠压的另一个硅钢片的凸凹扣槽中，以此类推，一个硅钢片与另一硅钢片紧固为一体的转子铁芯。专利摘要一种无源救生器用磁阻尼机，它包括机座、端盖、转子与定子，转子铁芯紧固在主轴上，其特征是转子铁心有若干径向的V型槽，V型槽开口向外，两个相邻的V型槽之间有间隔，V型槽的两顶端与转子铁芯外圈之间的距离为1.5mm～3mm；在V型槽内安装着两个磁钢，每个V型槽内的两个磁钢朝向铁芯外圆的磁极相同，两个相邻的V型槽内的四个磁钢朝向转子铁芯外圆的磁极相反，磁钢的宽度小于V型槽横截面的长度，在磁钢的横向与V型槽之间形成三个轴向的通腔，一个在V型槽的槽底，另外两个在V型槽的槽顶，三个通腔内填充非磁性胶体。本无源救生器用磁阻尼机结构简单，运行可靠。文档编号H02K49/00GK201181896SQ200820077030公开日2009年1月14日申请日期2008年4月19日优先权日2008年4月19日发明者于文德申请人:于文德