磁粉间隙异步电动机的制作方法

专利名称:磁粉间隙异步电动机的制作方法
本实用新型涉及到一种定、转子间隙中充填一定量的可流动的铁磁性物质，减少了磁化电流的异步电动机。
一般异步电动机和其他旋转电机一样，在定、转子间存在空气隙。一般中、小型异步电动机的空气隙在0.2～2mm左右，异步电动机的空气隙虽然小，但是由于空气的导磁率很小，使气隙磁阻在电动机磁路中占主要成份，从而气隙所需磁势一般占励磁磁势的60％左右，因此异步电动机从电网吸收较大的滞后电流，其励磁电流一般占额定电流的20～40％，小型的还可达50％以上。为减少磁化电流，改善功率因数，应尽量减少气隙，但是气隙的最小值受电机结构、加工工艺和电气性能的限制，不能无限制地缩小，从而磁化电流的减少和功率因数的改善也受以上因素的限制。
本实用新型的目的是提供一种显著地减少磁化电流，改善功率因数的新型异步电动机。
本实用新型进行的改进是在异步电动机的气隙中充填一定量的可流动的铁磁性金属物质如铁粉，或者是可流动的铁磁性金属物质与为改善其性能而添加的附加成份的混合物(以下均称为磁粉)，而成为磁粉间隙，以显著降低间隙磁阻减小励磁磁势，从而减少异步电动机所需要的磁化电流，提高其功率因数为防止磁粉泄漏，在定、转子两端安装必要的密封圈，并采用密封轴承。
对异步电动机气隙中充填的磁粉的一般要求是在强磁场中导磁率高、剩磁少，有足够高的电阻率，磁粉颗粒粒形为球形或准球形，耐磨性、抗氧化性、抗结块性、流动性和耐久性好。磁粉粒径视不同规格异步电动机有所差别，而取流动性好的粒径分布。基本满足上述要求的有铁铝合金粉，铁——铝－铬合金粉和工程纯铁粉等。为改善磁粉性能而添加的成份可以是液体(如低粘度的矿物油)，或是固体(如氧化锌、石墨、氧化锰或微晶玻璃)。
磁粉间隙异步电动机定、转子气隙中充填的磁粉量，如果用磁粉的松装比重与间隙的容积的乘积所表示的重量规定为磁粉充填率是100％，一般规定磁粉间隙中充填率为90～100％。
磁粉间隙异步电动机定、转子气隙中充填了合符要求的磁粉后，其磁路的计算如下。
附图1是磁粉间隙异步电动机中一个磁极的主磁通所经磁路，1－定子轭，2－定子齿，3－磁粉间隙，4－转子齿，5－转子轭。
附图2是磁粉间隙异步电动机的上半部剖面图(卸掉端盖和轴承等)。
1－外壳；
2－定子；3－间隙；4－密封圈；5－转子；6－孔；7－螺钉和销钉。
参照附图1可知磁粉间隙异步电动机所需磁化电流的计算，只需用磁粉间隙的相应数据，代替空气隙的数据，即可求得。
当电动机稳定运转时，由于离心力等的作用，磁粉将分布在间隙中紧靠定子的内侧，因而在磁粉和转子间形成微小的剩余气隙δ1、δ1的大小由转子的转速、磁粉充填率等决定，磁粉间隙所需磁势Fδ可以初步估算如后，磁粉间隙厚度稍有变小，其密度和导磁率稍有变大，其变大的作用抵消掉因剩余气隙δ1出现引起所需磁势的增加。Fδ值仍为定、转子相对静止时的μ与δ乘积，当考虑定、转子上齿槽的存在而引起磁密在磁粉中分布不匀的作用时，需加乘一个修正系数Kδ，即Fδ＝Kδμδ (A) (1)由(1)式可知，当磁粉的导磁率μ远大于空气的导磁率μO时，磁粉间隙异步电动机在定子绕组满载时，为产生与普遍异步电动机相同大小的每极磁通φ，所需要的磁势F从而磁化电流Im可以显著减小，或者要显著地减少励磁电流Im，就需要采用高导磁率的磁粉。
磁粉间隙异步电动机因充填了磁粉而增加的损耗主要有，磁粉对转子的摩擦力矩M1，定、转子两端加装的密封圈对转子的摩擦力矩M2，磁粉在交变磁场中的磁滞损失和涡流损失即磁粉的铁损。下面分别叙述这几种损耗的估算。
磁粉对转子的摩擦力矩M1的估算如下，当转子稳定转动时，转子与最靠近它的一层磁粉通过碰撞交换动量，以维持该层磁粉转动，设这种动量交换通过一次碰撞即完成，磁粉颗粒粒径都为do并在直径为Di(转子外径)的圆柱面上作面心密排，因do《Di，可略去圆弧的影响，在转子稳定转动时，最靠近转子的那层磁粉与其余的磁粉同相互作用力矩Mf与转子给予该层磁粉的力矩M1相平衡，即M1＝MfM1＝ 2/9 π4n2ND3ilρμ′dO(2)式中nN－电动机额定转速Di－转子铁芯外径l－转子铁芯长度ρ－磁粉材料比重μ′－磁粉摩擦系数dO－磁粉颗粒粒径定、转子两端的密封圈对转子的摩擦力矩M2的估算，取M2＝ 1/2 μ″πkρ′Di2(Dih－h2) (3)式中K－比例系数，根据具体情况选取μ″－密封圈材料与转子端动摩擦系数h－转子与密封圈接触的宽度ρ′－磁粉松装比重磁粉的铁损则可根据其在交变磁场中单位重量的铁损值求得。
本实用新型为增强定子内表面、转子外表面的抗磨性，需对定子内表面、转子外表面进行表面处理如镀一层硬铬，定子槽楔对着转子的那一表面也需进行同样的处理。转子两端和密封圈接触处也需进行表面处理。
本实用新型中所使用的磁粉，因机械磨损等原因而具有一定的寿命期，在允许热容量以下使用时，可达5000～10000小时，但可以方便地象更换润滑剂那样予以更换，换上新的磁粉以后，即恢复原有性能。为更换磁粉方便，参照图2可在电机顶部和底部外壳(1)和定子(2)相应位置上开孔(6)，并用销钉和螺钉(7)封闭孔(6)。
本实用新型由于充填磁粉的重量影响，一般适于转子轴水平安置的卧式安装的异步电动机。
本实用新型一般适于定子轴向通风冷却形式的异步电动机，对于定子径向通风冷却或径轴向结合通风冷却形式的异步电动机，需在定子径向通风孔口上加装细网孔状网，以防止磁粉充填其中。
本实用新型的优点是可显著减少异步电动机所需要的磁化电流，因而功率因数也得到改善，对于未安装无功补偿装置的中小型企业，使用本实用新型无疑具有相当的好处。
权利要求
1.一种磁粉间隙异步电动机，包括外壳(1)、定子(2)、转子(5)等，其特征在于定子(2)和转子(5)的间隙(3)中充填了一定量的可流动的铁磁性金属物质，在定子(2)和转子(5)两端安装有密封圈(4)。
2.根据权利要求
1.所述的磁粉间隙异步电动机，其特征在于所说的可流动的铁磁性金属物质可以是铁铝合金粉、铁铝铬合金粉、工程纯铁粉等铁磁性金属粉，该粉形状为球形或准球形，或是上述金属粉与为改善其性能而添加的液体(低粘度的矿物油)、固体(如氧化锌、石墨、氧化锰等)的混合物；磁粉充填率以磁粉松装比重与间隙容积乘积规定为100％，磁粉间隙异步电动机中磁粉充填率一般为90～100％。
3.根据权利要求
1.、2.所述的磁粉间隙异步电动机，其特征在于电动机顶部和底部外壳(1)和定子(2)相应位置上开有孔(6)，为封闭孔(6)采用合适的销钉和螺钉(7)。
4.根据权利要求
1.、2.所述的异步电动机，其特征在于对定子(2)内表面、转子(5)外表面进行表面处理如镀一层硬铬，定子槽楔面对转子一侧也进行同样的表面处理如镀一层硬铬。
5.根据权利要求
3.所述的磁粉间隙异步电动机，其特征在于对定子(2)内表面，转子(5)外表面进行表面处理如镀一层硬铬，定子槽楔面对转子一侧也进行同样的表面处理如镀一层硬铬。
专利摘要
一种磁粉间隙异步电动机，通过在异步电动机定、转子间隙中充填一定量可流动的铁磁性金属物质如铁磁性金属粉或其与为改善该粉性能而添加的某种液体或固体的混合物，并在定、转子两端安装密封圈等改进措施构成。一般中、小型异步电动机中充填磁粉后，所需励磁电流只占原来所需量的20～34％或更低，功率因数也得到相应的改善。
文档编号H02K1/00GK86201700SQ86201700
公开日1987年5月6日 申请日期1986年3月15日
发明者张金莲 申请人:张金莲