專利名稱：一種低速大扭矩電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電機，特別是一種低速大扭矩電機。
背景技術：
在目前的電機驅(qū)動系統(tǒng)中，大都以異步電機作為動力源，由電機轉速公
式n-60f/p可知，異步電機的轉速n決定于電網(wǎng)頻率f和電機本身極對數(shù)p, 由于電網(wǎng)頻率為恒定值，電機極對數(shù)受到電機體積的限制，不能設置太多， 因此，電機通常以每分鐘750轉~ 3000轉的速度高速運轉。根據(jù)電機功率 公式P-MQ可知，在電機功率P—定時，電機速度Q越高時電機所產(chǎn)生的 轉矩M越小，而被拖設備通常需要低轉速大扭矩運轉，為了滿足機械設備 需要，形成了三種動力模式，第一種是"電動機+減速機+被拖設備"，第 二種是"變頻器+電動機+被拖設備，，，第三種是"變頻器+電動機+減速 機+被拖設備"。在第一種模式中，電動機輸出的高轉速、小轉矩通過減速 機變?yōu)樵O備需要的低轉速、大扭矩，這種模式的缺點是被拖設備需要的轉速 不能連續(xù)可調(diào)，且由于減速機的存在，使系統(tǒng)體積龐大、動力傳遞過程中損 失較大，系統(tǒng)效率低。在第二種模式中，變頻器通過改變電機的輸入頻率來 改變電機的轉速，在這種系統(tǒng)中電機可以實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)連續(xù)無級調(diào)速， 但在低速時電機的輸出轉矩很小，難以達到設備對轉矩的要求。為了使被拖 設備速度連續(xù)可調(diào)，又能使設備在低速時產(chǎn)生較大的轉矩，將第一種模式與 第二種模式疊加形成第三種模式，即"變頻器+電動機+減速機+被拖設備"
系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中電機保持較高的轉速，由減速機實現(xiàn)大的減速效果，將電 機輸出的高轉速小扭矩轉換為設備需要的低轉速、大扭矩，變頻器只在基準 頻率附近改變頻率，使電機速度在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，從而為被拖設備提 供所需要的低轉速、大扭矩、速度連續(xù)可調(diào)的動力，這種模式的缺點是配置
復雜、結構龐大、故障率高、成本高、效率低、運行費用高。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的技術解決問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種低速大 扭矩電機(簡稱電機)，電機在專用驅(qū)動器控制下，既可以實現(xiàn)低轉速大扭 矩運轉，又可實現(xiàn)無級連續(xù)調(diào)速。
本實用新型的技術解決方案是 一種低速大扭矩電機，其特點在于低 速大扭矩電機由轉子部分和定子部分組成，根據(jù)設備需要電機可制成內(nèi)轉子 結構或外轉子結構。在內(nèi)轉子結構中，轉子部分由電機軸、轉子鐵芯、永久 磁鋼、軸承等部件組成，定子部分主要由定子機殼、定子鐵芯、定子線圈、 電機端蓋等部件組成。在內(nèi)轉子結構的低速大扭矩電機中，轉子鐵芯套在電 機軸上，永久磁鋼安裝在轉子鐵芯上，軸承分別安裝在轉子鐵芯兩端，起到 支撐電機轉子的作用，而定子線圈安放在定子鐵芯中，然后定子鐵芯壓入定 子機殼中，兩電機端蓋安裝在定子機殼兩端，支撐電機兩軸承，從而支撐起 電機轉子。在外轉子結構中，轉子部分由外轉子機殼、轉子鐵芯、永久磁鋼、 電機端蓋等部件組成，定子部分主要由定子鐵芯、定子線圈、電機軸、軸承 等部件組成。在外轉子結構的低速大扭矩電機中，永久磁鋼裝在轉子鐵芯上， 轉子鐵芯安裝在轉子機殼中，兩電機端蓋的外端與轉子機殼連接，內(nèi)端與電 機兩軸承連接，從而支撐起電機轉子。而定子線圈安放在定子鐵芯中，然后 定子鐵芯壓入電機軸上，在定子鐵芯兩端分別裝配軸承，通過兩電機端蓋支 撐起電機轉子。
本實用新型的原理是采用無刷直流電機原理，根據(jù)無刷直流電機的轉 速公式r^(U-2dU-2RI)/Ce①和轉矩公式M-Ct①1，式中n代表電機轉速，U 代表電機給定電壓，dU代表功率管管壓降，功率管導通時為0.3V 0.7V的定 值，R代表電機繞組電阻，l代表電機繞組電流，Ce代表電機電勢常數(shù)，① 代表電機每極磁通量，M代表電機轉矩，Ct代表電機轉矩常數(shù)，可知，在 電機設計中只要合理選擇電機電壓U、電機電勢常數(shù)Ce、每極磁通量①和
繞組電阻R,就可以使電機在某一轉速n下運行，而電機轉速n與電網(wǎng)頻率 f和電機極對數(shù)p無關。在已制成的電機中，電機的電勢常數(shù)Ce、每極磁通 量①、繞組電阻R是一個確定值，只要改變電機的給定電壓U就可以改變 電機轉速n，實現(xiàn)電機的連續(xù)無級調(diào)速。同時電機轉矩M與轉速n無關，在 已制成的電機中，電機的轉矩常數(shù)Ct、每極磁通量①是一個確定值，電機轉 矩M與電^/L電流I成正比，增加電^L電流I就可以線型增大電^L轉矩M，即 在電機低速時就可以產(chǎn)生額定轉速時的轉矩，因此本實用新型所述的低速大 扭矩電機可以實現(xiàn)低速大扭矩運行。而異步電機低速時功率因數(shù)很低，大的 電機電流也只能產(chǎn)生較小的轉矩，因此異步電機一般不能用作低速直接驅(qū) 動。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于電機以低速大扭矩方式運轉， 可省去減速機或變頻器直接驅(qū)動機械設備，簡化了系統(tǒng)結構、提高了系統(tǒng)的 相應速度、提高了系統(tǒng)效率、減小了系統(tǒng)故障率、縮小了系統(tǒng)體積。這種電 機本身還具有負載特性優(yōu)異、低速性能好、起動轉矩大、起動電流小、不會 對電網(wǎng)造成沖擊、速度連續(xù)可調(diào)等特點，電機在整個速度范圍內(nèi)均高效運行， 這與異步電機(只在額定點附近效率高)相比有質(zhì)的提高。

圖1為本發(fā)明的內(nèi)轉子結構的低速大扭矩電機結構示意圖。 圖2為本發(fā)明的外轉子結構的低速大扭矩電機結構示意圖。 本實用新型可根據(jù)需要制成兩種結構，即內(nèi)轉子結構和外轉子結構。 圖1為本實用新型所述的內(nèi)轉子結構的低速大扭矩電機，轉子部分主要由電 機軸1、軸承2、轉子鐵芯3、永久磁鋼4組成，定子部分主要由定子機殼 5、定子鐵芯6、定子線圈7、電機端蓋8組成。圖2為本實用新型所述的 外轉子結構的低速大扭矩電機，轉子部分主要由轉子機殼14、轉子鐵芯15、 永久磁鋼16、電機端蓋18組成，定子部分主要由電機軸11、軸承12、定 子鐵芯13、定子線圍17組成。
具體實施方式
本實用新型的內(nèi)轉子結構的低速大扭矩電機如圖1所示，轉子鐵芯3 整體迭裝后壓裝在電機軸1上，永久磁鋼4粘貼在轉子鐵芯3上，電機軸1 的兩端分別裝有軸承2，定子鐵芯6壓裝在定子機殼5內(nèi)，定子線圈7安裝 在定子鐵芯6的線槽中，電機端蓋8的外端與定子機殼5連接、內(nèi)端與軸承 2的外圏連接，使電機成為一個整體。在這種內(nèi)轉子結構電機中，當電機定 子線圈7按控制邏輯關系通電時，定子線圈7將產(chǎn)生磁場，該磁場與永久磁 鋼4的固有磁場耦合，產(chǎn)生轉矩，該轉矩通過轉子鐵芯3傳遞到電機軸1 上，使電機軸1旋轉從而驅(qū)動負載作功。
本實用新型的外轉子結構的低速大扭矩電機如圖2所示，定子鐵芯13 整體迭裝后壓裝在電機軸11上，電機軸11的兩端分別裝有軸承12，定子 線圈17安放在定子鐵芯13的線槽中，轉子鐵芯15迭裝后壓入轉子機殼14 內(nèi)，永久磁鋼16粘貼在轉子鐵芯15上，電機端蓋18的外端與轉子機殼14 連接、內(nèi)端與軸承12的外圏連接，使電機成為一個整體。在這種外轉子結 構電機中，當電機定子線圏17按控制邏輯關系通電時，定子線圈17將產(chǎn) 生磁場，該磁場與永久磁鋼16的固有磁場耦合產(chǎn)生轉矩，該轉矩通過轉子 鐵芯15傳遞到轉子機殼14上，使轉子機殼14旋轉從而帶動負載作功。
在本實用新型的低速大扭矩電機中，因電機要比同功率的一般電機輸出 較大的轉矩，因此內(nèi)轉子結構的低速大扭矩電機的電機軸1或外轉子結構的 低速大扭矩電機的電機軸11要比常規(guī)電機應有更大的直徑或更大的強度， 以滿足電機輸出大扭矩的需要。
為了簡化整體系統(tǒng)的結構，充分發(fā)揮低速大扭矩電機的特性，外轉子結 構的低速大扭矩電機的轉子機殼14,其外表面可直接加工成齒輪、皮帶輪 或機械設備需要的形狀，將電機的輸出扭矩直接通過轉子機殼14傳遞給所拖 動設備。
權利要求1、一種低速大扭矩電機，其特征在于:在內(nèi)轉子結構的低速大扭矩電機中，轉子部分主要由電機軸(1)、軸承(2)、轉子鐵芯(3)、永久磁鋼(4)組成，定子部分主要由定子機殼(5)、定子鐵芯(6)、定子線圈(7)、電機端蓋(8)組成，轉子鐵芯(3)整體迭裝后壓裝在電機軸(1)上，永久磁鋼(4)粘貼在轉子鐵芯(3)上，電機軸(1)的兩端分別裝有軸承(2)，定子鐵芯(6)壓裝在定子機殼(5)內(nèi)，定子線圈(7)安裝在定子鐵芯(6)的線槽中，電機端蓋(8)的外端與定子機殼(5)連接、內(nèi)端與軸承(2)的外圈連接，使電機成為一個整體；在外轉子結構的低速大扭矩電機中，轉子部分主要由轉子機殼(14)、轉子鐵芯(15)、永久磁鋼(16)、電機端蓋(18)組成，定子部分主要由電機軸(11)、軸承(12)、定子鐵芯(13)、定子線圈(17)組成，定子鐵芯(13)整體迭裝后壓裝在電機軸(11)上，電機軸(11)的兩端分別裝有軸承(12)，定子線圈(17)安放在定子鐵芯(13)的線槽中，轉子鐵芯(15)迭裝后壓入轉子機殼(14)內(nèi)，永久磁鋼(16)粘貼在轉子鐵芯(15)上，電機端蓋(18)的外端與轉子機殼(14)連接、內(nèi)端與軸承(12)的外圈連接，使電機成為一個整體。
2、 根據(jù)權利要求1所述的低速大扭矩電機，其特征在于內(nèi)轉子結構 的低速大扭矩電機的電機軸(1)或外轉子結構的低速大扭矩電機的電機軸(11)比常規(guī)電機應有更大的直徑或更大的強度。
3、 根據(jù)權利要求1所述的低速大扭矩電機，其特征在于外轉子結構 的低速大扭矩電機的轉子機殼(14)的外表面可直接加工成齒輪、皮帶輪或 負載設備需要的形狀。
專利摘要一種低速大扭矩電機，由轉子部分和定子部分組成，根據(jù)設備需要電機可制成內(nèi)轉子結構或外轉子結構，在內(nèi)轉子結構中，轉子部分由電機軸、轉子鐵芯、永久磁鋼、軸承等部件組成，定子部分主要由定子機殼、定子鐵芯、定子線圈、電機端蓋等部件組成。在外轉子結構中，轉子部分由外轉子機殼、轉子鐵芯、永久磁鋼、電機端蓋等部件組成，定子部分主要由定子鐵芯、定子線圈、電機軸、軸承等部件組成。本實用新型與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，電機以低速大扭矩方式運轉，可省去減速機直接驅(qū)動機械設備，簡化了系統(tǒng)結構、提高了系統(tǒng)的相應速度、提高了系統(tǒng)效率、減小了系統(tǒng)故障率、縮小了系統(tǒng)體積。這種電機具有起動轉矩大、起動電流小、電機起動不會對電網(wǎng)造成沖擊、電機在整個速度范圍內(nèi)均高效運行等特點。
文檔編號H02K21/14GK201204528SQ20082011480
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月20日 優(yōu)先權日2008年5月20日
發(fā)明者馬善振 申請人:馬善振