专利名称：一种低速大扭矩电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电机，特别是一种低速大扭矩电机。
背景技术：
在目前的电机驱动系统中，大都以异步电机作为动力源，由电机转速公
式n-60f/p可知，异步电机的转速n决定于电网频率f和电机本身极对数p, 由于电网频率为恒定值，电机极对数受到电机体积的限制，不能设置太多， 因此，电机通常以每分钟750转~ 3000转的速度高速运转。根据电机功率 公式P-MQ可知，在电机功率P—定时，电机速度Q越高时电机所产生的 转矩M越小，而被拖设备通常需要低转速大扭矩运转，为了满足机械设备 需要，形成了三种动力模式，第一种是"电动机+减速机+被拖设备"，第 二种是"变频器+电动机+被拖设备，，，第三种是"变频器+电动机+减速 机+被拖设备"。在第一种模式中，电动机输出的高转速、小转矩通过减速 机变为设备需要的低转速、大扭矩，这种模式的缺点是被拖设备需要的转速 不能连续可调，且由于减速机的存在，使系统体积庞大、动力传递过程中损 失较大，系统效率低。在第二种模式中，变频器通过改变电机的输入频率来 改变电机的转速，在这种系统中电机可以实现在一定范围内连续无级调速， 但在低速时电机的输出转矩很小，难以达到设备对转矩的要求。为了使被拖 设备速度连续可调，又能使设备在低速时产生较大的转矩，将第一种模式与 第二种模式叠加形成第三种模式，即"变频器+电动机+减速机+被拖设备"
系统，在该系统中电机保持较高的转速，由减速机实现大的减速效果，将电 机输出的高转速小扭矩转换为设备需要的低转速、大扭矩，变频器只在基准 频率附近改变频率，使电机速度在一定范围内连续可调，从而为被拖设备提 供所需要的低转速、大扭矩、速度连续可调的动力，这种模式的缺点是配置
复杂、结构庞大、故障率高、成本高、效率低、运行费用高。 发明内容
本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种低速大 扭矩电机(简称电机)，电机在专用驱动器控制下，既可以实现低转速大扭 矩运转，又可实现无级连续调速。
本实用新型的技术解决方案是 一种低速大扭矩电机，其特点在于低 速大扭矩电机由转子部分和定子部分组成，根据设备需要电机可制成内转子 结构或外转子结构。在内转子结构中，转子部分由电机轴、转子铁芯、永久 磁钢、轴承等部件组成，定子部分主要由定子机壳、定子铁芯、定子线圈、 电机端盖等部件组成。在内转子结构的低速大扭矩电机中，转子铁芯套在电 机轴上，永久磁钢安装在转子铁芯上，轴承分别安装在转子铁芯两端，起到 支撑电机转子的作用，而定子线圈安放在定子铁芯中，然后定子铁芯压入定 子机壳中，两电机端盖安装在定子机壳两端，支撑电机两轴承，从而支撑起 电机转子。在外转子结构中，转子部分由外转子机壳、转子铁芯、永久磁钢、 电机端盖等部件组成，定子部分主要由定子铁芯、定子线圈、电机轴、轴承 等部件组成。在外转子结构的低速大扭矩电机中，永久磁钢装在转子铁芯上， 转子铁芯安装在转子机壳中，两电机端盖的外端与转子机壳连接，内端与电 机两轴承连接，从而支撑起电机转子。而定子线圈安放在定子铁芯中，然后 定子铁芯压入电机轴上，在定子铁芯两端分别装配轴承，通过两电机端盖支 撑起电机转子。
本实用新型的原理是采用无刷直流电机原理，根据无刷直流电机的转 速公式r^(U-2dU-2RI)/Ce①和转矩公式M-Ct①1，式中n代表电机转速，U 代表电机给定电压，dU代表功率管管压降，功率管导通时为0.3V 0.7V的定 值，R代表电机绕组电阻，l代表电机绕组电流，Ce代表电机电势常数，① 代表电机每极磁通量，M代表电机转矩，Ct代表电机转矩常数，可知，在 电机设计中只要合理选择电机电压U、电机电势常数Ce、每极磁通量①和
绕组电阻R,就可以使电机在某一转速n下运行，而电机转速n与电网频率 f和电机极对数p无关。在已制成的电机中，电机的电势常数Ce、每极磁通 量①、绕组电阻R是一个确定值，只要改变电机的给定电压U就可以改变 电机转速n，实现电机的连续无级调速。同时电机转矩M与转速n无关，在 已制成的电机中，电机的转矩常数Ct、每极磁通量①是一个确定值，电机转 矩M与电^/L电流I成正比，增加电^L电流I就可以线型增大电^L转矩M，即 在电机低速时就可以产生额定转速时的转矩，因此本实用新型所述的低速大 扭矩电机可以实现低速大扭矩运行。而异步电机低速时功率因数很低，大的 电机电流也只能产生较小的转矩，因此异步电机一般不能用作低速直接驱 动。
本实用新型与现有技术相比的优点在于电机以低速大扭矩方式运转， 可省去减速机或变频器直接驱动机械设备，简化了系统结构、提高了系统的 相应速度、提高了系统效率、减小了系统故障率、缩小了系统体积。这种电 机本身还具有负载特性优异、低速性能好、起动转矩大、起动电流小、不会 对电网造成沖击、速度连续可调等特点，电机在整个速度范围内均高效运行， 这与异步电机(只在额定点附近效率高)相比有质的提高。
图1为本发明的内转子结构的低速大扭矩电机结构示意图。 图2为本发明的外转子结构的低速大扭矩电机结构示意图。 本实用新型可根据需要制成两种结构，即内转子结构和外转子结构。 图1为本实用新型所述的内转子结构的低速大扭矩电机，转子部分主要由电 机轴1、轴承2、转子铁芯3、永久磁钢4组成，定子部分主要由定子机壳 5、定子铁芯6、定子线圈7、电机端盖8组成。图2为本实用新型所述的 外转子结构的低速大扭矩电机，转子部分主要由转子机壳14、转子铁芯15、 永久磁钢16、电机端盖18组成，定子部分主要由电机轴11、轴承12、定 子铁芯13、定子线围17组成。
具体实施方式
本实用新型的内转子结构的低速大扭矩电机如图1所示，转子铁芯3 整体迭装后压装在电机轴1上，永久磁钢4粘贴在转子铁芯3上，电机轴1 的两端分别装有轴承2，定子铁芯6压装在定子机壳5内，定子线圈7安装 在定子铁芯6的线槽中，电机端盖8的外端与定子机壳5连接、内端与轴承 2的外圏连接，使电机成为一个整体。在这种内转子结构电机中，当电机定 子线圈7按控制逻辑关系通电时，定子线圈7将产生磁场，该磁场与永久磁 钢4的固有磁场耦合，产生转矩，该转矩通过转子铁芯3传递到电机轴1 上，使电机轴1旋转从而驱动负载作功。
本实用新型的外转子结构的低速大扭矩电机如图2所示，定子铁芯13 整体迭装后压装在电机轴11上，电机轴11的两端分别装有轴承12，定子 线圈17安放在定子铁芯13的线槽中，转子铁芯15迭装后压入转子机壳14 内，永久磁钢16粘贴在转子铁芯15上，电机端盖18的外端与转子机壳14 连接、内端与轴承12的外圏连接，使电机成为一个整体。在这种外转子结 构电机中，当电机定子线圏17按控制逻辑关系通电时，定子线圈17将产 生磁场，该磁场与永久磁钢16的固有磁场耦合产生转矩，该转矩通过转子 铁芯15传递到转子机壳14上，使转子机壳14旋转从而带动负载作功。
在本实用新型的低速大扭矩电机中，因电机要比同功率的一般电机输出 较大的转矩，因此内转子结构的低速大扭矩电机的电机轴1或外转子结构的 低速大扭矩电机的电机轴11要比常规电机应有更大的直径或更大的强度， 以满足电机输出大扭矩的需要。
为了简化整体系统的结构，充分发挥低速大扭矩电机的特性，外转子结 构的低速大扭矩电机的转子机壳14,其外表面可直接加工成齿轮、皮带轮 或机械设备需要的形状，将电机的输出扭矩直接通过转子机壳14传递给所拖 动设备。
权利要求1、一种低速大扭矩电机，其特征在于:在内转子结构的低速大扭矩电机中，转子部分主要由电机轴(1)、轴承(2)、转子铁芯(3)、永久磁钢(4)组成，定子部分主要由定子机壳(5)、定子铁芯(6)、定子线圈(7)、电机端盖(8)组成，转子铁芯(3)整体迭装后压装在电机轴(1)上，永久磁钢(4)粘贴在转子铁芯(3)上，电机轴(1)的两端分别装有轴承(2)，定子铁芯(6)压装在定子机壳(5)内，定子线圈(7)安装在定子铁芯(6)的线槽中，电机端盖(8)的外端与定子机壳(5)连接、内端与轴承(2)的外圈连接，使电机成为一个整体；在外转子结构的低速大扭矩电机中，转子部分主要由转子机壳(14)、转子铁芯(15)、永久磁钢(16)、电机端盖(18)组成，定子部分主要由电机轴(11)、轴承(12)、定子铁芯(13)、定子线圈(17)组成，定子铁芯(13)整体迭装后压装在电机轴(11)上，电机轴(11)的两端分别装有轴承(12)，定子线圈(17)安放在定子铁芯(13)的线槽中，转子铁芯(15)迭装后压入转子机壳(14)内，永久磁钢(16)粘贴在转子铁芯(15)上，电机端盖(18)的外端与转子机壳(14)连接、内端与轴承(12)的外圈连接，使电机成为一个整体。
2、 根据权利要求1所述的低速大扭矩电机，其特征在于内转子结构 的低速大扭矩电机的电机轴(1)或外转子结构的低速大扭矩电机的电机轴(11)比常规电机应有更大的直径或更大的强度。
3、 根据权利要求1所述的低速大扭矩电机，其特征在于外转子结构 的低速大扭矩电机的转子机壳(14)的外表面可直接加工成齿轮、皮带轮或 负载设备需要的形状。
专利摘要一种低速大扭矩电机，由转子部分和定子部分组成，根据设备需要电机可制成内转子结构或外转子结构，在内转子结构中，转子部分由电机轴、转子铁芯、永久磁钢、轴承等部件组成，定子部分主要由定子机壳、定子铁芯、定子线圈、电机端盖等部件组成。在外转子结构中，转子部分由外转子机壳、转子铁芯、永久磁钢、电机端盖等部件组成，定子部分主要由定子铁芯、定子线圈、电机轴、轴承等部件组成。本实用新型与现有产品相比，电机以低速大扭矩方式运转，可省去减速机直接驱动机械设备，简化了系统结构、提高了系统的相应速度、提高了系统效率、减小了系统故障率、缩小了系统体积。这种电机具有起动转矩大、起动电流小、电机起动不会对电网造成冲击、电机在整个速度范围内均高效运行等特点。
文档编号H02K21/14GK201204528SQ20082011480
公开日2009年3月4日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者马善振 申请人:马善振