一种定转子双开齿式湿式高速旋转电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于流体传动及控制领域中的变转速液压栗用电-机械能量转换装置，尤其涉及一种定转子双开齿式湿式高速旋转电机。
【背景技术】
[0002]液压栗改变流量的方法有两种，其一是通过改变栗的排量进而改变栗的流量，这是普通意义上的变量栗；其二是通过变频电机直接改变栗的转速来调节栗的流量，也就是所谓的变转速栗。由于变量机构一般而言较为复杂，成本较高，随着电力电子技术的发展，变转速栗在液压工程中有着非常光明的应用前景。
[0003]变转速栗要达到大流量，高速的变频电机是关键所在。只有转速进一步提高，流量才能得以提高。而要达到长时间的高转速运转，电机轴承的寿命是一个必须攻克的关键技术。在没有润滑的情况下，普通的机械轴承在高转速工况下使用寿命较短，工业上采用定时定量的油气润滑来解决这个问题，也就是通过一套专门的装置使得压缩空气携带润滑油吹入轴承，从而形成润滑。此外，也有采用非机械接触式轴承如油膜/空气轴承和磁悬浮轴承，前者通过在转子与定子之间形成一层油膜/气膜使电机转子悬浮，缺点是需要一套专门的油液/空气循环系统；后者通过磁力耦合实现定转子之间的非接触悬浮，并可进行动态悬浮力控制，其性能比前述的油膜和气膜轴承更好，但是结构非常复杂，成本较高。另外，现有的高速电机均为干式结构，将其用于驱动液压栗时，不允许液压系统工作回路中的油液进入转子腔，因而在栗与电机的连接轴上需要加上0型密封圈，形成动密封将整个转子腔密闭，这就引入了额外的摩擦阻力，限制了电机转速的进一步提高。最后，电机在长时间的高速运行下，其发热也是一个大问题，通常需要采用额外的风冷或者水冷装置来强行散热。
【发明内容】
[0004]为了克服现有高速电机发热大、轴承寿命短、电机需要动密封的不足，本发明提供一种可循环冷却转子、轴承寿命长、电机不需要动密封的定转子双开齿式湿式高速旋转电机。
[0005]本发明所述的一种定转子双开齿式湿式高速旋转电机，包括定子部分、转子部分、带进油口的前端盖和带出油口的后端盖，所述的前、后端盖分别密封安装在所述的定子部分的两端，所述的定子部分位于所述的转子部分外圈，并且所述的转子部分的两端分别与相应的前、后端盖轴接，其特征在于:所述的定子部分包括导磁套筒、定子部件，所述的定子部件的两端分别与相应的前、后端盖固接；所述的导磁套筒位于所述定子部件的外圈；
[0006]所述的转子部分包括转子轴、转子第一段、转子第二段、转子第三段以及隔磁环，所述的转子轴的外部套接并固定三段沿转子轴轴向排列的转子；相邻的转子段之间通过隔磁环分隔；所述的转子部分位于所述定子部件内圈；所述的转子第一段、转子第二段、转子第三段的外壁与所述的定子部件的内壁间隙配合；所述的转子轴的两端分别支撑在相应的前、后端盖的轴承上。
[0007]所述的定子部件包括第一定子铁芯、第二定子铁芯、第三定子铁芯、第四定子铁芯、第一导流环、第二导流环、第三导流环，所述的第一定子铁芯的外侧、所述的第四定子铁芯的外侧分别与相应的前、后端盖密封连接，所述的第一定子铁芯、第一导流环、第二定子铁芯、第二导流环、第三定子铁芯、第三导流环、第四定子铁芯分别沿导磁套筒轴向排列交替排列，相邻的部件之间固接，所述的第一导流环、第二导流环和第三导流环外部均对应绕制一个控制线圈，其中控制线圈环绕在第一导流环上组成电流励磁的一相；控制线圈环绕在第二导流环上组成电流励磁的一相；控制线圈环绕在第三导流环上组成电流励磁的一相，总共形成三相。
[0008]所述前端盖的内侧和所述的后端盖内侧均分布有两个月牙形凹槽，分别与第一定子铁芯外侧和第四定子铁芯外侧的月牙形凸台相互配合，并且所述第一定子铁芯和第四定子铁芯的月牙形凸台分别镶嵌在前端盖和后端盖的月牙形凹槽内。
[0009]所述第一导流环、第二导流环和第三导流环两侧均布有环形凸台，所述第一导流环两侧的环形凸台镶嵌在第一定子铁芯和第二定子铁芯的环形凹槽内，并且与第一定子铁芯和第二定子铁芯在配合处焊接，形成第一个U型体；所述第二导流环两侧的环形凸台镶嵌在第二定子铁芯和第三定子铁芯的环形凹槽内，并且与第二定子铁芯和第三定子铁芯在配合处焊接，形成第二个U型体；所述第三导流环两侧的环形凸台镶嵌在第三定子铁芯和第四定子铁芯的环形凹槽内，与第三定子铁芯和第四定子铁芯在配合处焊接，形成第三个U型体。
[0010]所述第一定子铁芯、第二定子铁芯、第三定子铁芯和第四定子铁芯的内圆周面均开有均匀分布的多个小齿，且四个定子铁芯的齿数相同；所述的转子第一段、转子第二段、转子第三段外圆周面均开有均匀分布的多个小齿，且齿数与四个定子铁芯相同，转子第一段按顺时针方向超前转子第二段1/3个齿距，转子第二段按顺时针方向超前转子第三段1/3个齿距。
[0011]所述第一导流环、第二导流环和第三导流环呈圆环状，两侧均布有环形凸台，截面上均匀分布有若干通道，且数量相同，沿圆环轴线轴向贯穿。
[0012]所述的转子轴通过平键与所述的转子第一段、转子第二段、转子第三段固接，保证转子和转子轴周向固定。
[0013]所述的转子轴呈阶梯状，所述的转子第一段、转子第二段、转子第三段沿所述的转子轴轴线方向排列，并且三段转子通过转子轴一端的台阶和转子第三段一侧的垫片和圆螺母实现转子部件之间的轴向固定。
[0014]所述隔磁环镶嵌在相应的三段转子端面的圆环形凹槽上。
[0015]所述的前端盖、后端盖、第一导流环、第二导流环、第三导流环、第一隔磁环、第二隔磁环和转子轴均为不导磁材料制成的非导磁体；所述第一定子铁芯、第二定子铁芯、第三定子铁芯、第四定子铁芯、转子第一段、转子第二段、转子第三段和导磁套筒均为软磁材料制成的导磁体。
[0016]为了解决变转速栗用高速电机用轴承结构复杂、成本高，电机长时间运行发热以及电机连接轴上的动密封限制转速提高等问题，本发明提出一种结构简单、成本低的变转速液压栗用湿式高速旋转电机，其采用特有的轴向分相方式形成湿式耐高压结构，将励磁绕组与电机转子腔隔离，同时将液压栗回油路的低压油引入转子腔，对机械轴承形成润滑作用，可大大延长轴承的使用寿命；循环的油液同时又可以对发热的励磁绕组起到冷却作用，电机的整体寿命和连续工作时间得以提高；由于转子腔的湿式耐高压结构，电机连接轴上的动密封可以取消，该部分的摩擦阻力也不复存在，电机的转速可以进一步得到提升。
[0017]本发明的有益效果主要体现在:1、本发明取消了电机连接轴上的动密封，采用轴向分相，结构简单，成本低；2、电机的高速旋转会缩短轴承的寿命，限制电机的转速，本发明将液压油通入到电机中，对电机中的机械轴承起润滑作用，减小高速时对轴承的摩擦阻力，增加轴承的使用寿命，润滑方式简单可靠，成本低；3、本发明采用简单可靠的湿式结构，利用栗排出的液压油进入电机的转子中，吸收转子高速旋转产生的热量，有效解决电机高速旋转时发热大的问题，延长电机的连续工作时间。
【附图说明】
[0018]图la、lb为本发明的结构示意图。
[0019]图2为本发明转子轴的结构示意图。
[0020]图3为本发明定子铁芯和导流环形成U型件的结构示意图。
[0021]图4为本发明第一定子铁芯的结构示意图。
[0022]图5为本发明第二定子铁芯的结构示意图。
[0023]图6为本发明转子的结构示意图。
[0024]图7a、7b、7c分别为转子第一段、转子第二段、转子第三段的相对位置示意图。
[0025]图8为本发明湿式结构油路走向示意图(A处为进油孔，B处为出油口)。
[0026]图9a_ 12b为本发明的工作原理示意图:
[0027]图9a、9b为本发明定子和转子间齿形的初始位置图，
[0028]图10a、10b为本发明第二控制线圈通电时，定转子间齿形的位置图，
[0029]图11a、lib为本发明第三控制线圈通电时，定转子间齿形的位置图，
[0030]图12a、12b为本发明第一控制线圈通电时，定转子间齿形的位置图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图进一步说明本发明
[0032]参照附图:
[0033]实施例1本发明所述的一种定转子双开齿式湿式高速旋转电机，包括定子部分、转子部分、带进油口的前端盖1和带出油口的后端盖13，所述的前、后端盖分别密封安装在所述的定子部分的两端，所述的转子部分的两端分别与相应的前、后端盖轴接，所述的定子部分包括导磁套筒11、定子部件，所述的定子部件的两端分别与相应的前、后端盖固接；所述的导磁套筒位于所述定子部件的外圈；
[0034]所述的转子部分包括转子