專利名稱:屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)的制作方法
本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域：
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一般的步進(jìn)電機(jī)與低速同步電機(jī)是靠定，轉(zhuǎn)子之間齒槽形成的磁導(dǎo)波而工作的。為了保證有較大的出力，氣隙選取較大。在定、轉(zhuǎn)子之間設(shè)計(jì)屏蔽式隔套，并要求電機(jī)有較大出力，存在著較大難度，在文獻(xiàn)檢索中尚未檢出類似結(jié)構(gòu)的屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)。
本發(fā)明的任務(wù)在于在化工部門及核工業(yè)部門一些應(yīng)用電機(jī)機(jī)構(gòu)中，常常由于工作環(huán)境的要求，需要密封電機(jī)的轉(zhuǎn)子，隔離定子，同時(shí)要求電機(jī)要較大的出力，在這種場(chǎng)合，一般的步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)就不能滿足上述要求。就需要采用本發(fā)明的屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)。本發(fā)明就是為滿足上述要求而設(shè)計(jì)的。
本發(fā)明的要點(diǎn)是采用定子屏蔽式，即在定、轉(zhuǎn)子之間加較厚的隔套，由于該兩型電機(jī)性能對(duì)氣隙十分敏感，氣隙增大，電機(jī)的出力大幅度的下降。用常規(guī)的辦法在定、轉(zhuǎn)子之間加較厚的隔套是行不通的，用定子保留大齒，隔套外圓與定子大齒相接觸，隔套內(nèi)圓開有小齒。這種定子隔套內(nèi)圓上的小齒與轉(zhuǎn)子小齒相配合，同正常的步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)一樣，氣隙較小，仍然產(chǎn)生較強(qiáng)的磁導(dǎo)波，電機(jī)仍有較大的出力，而且隔套可將轉(zhuǎn)子密封隔離定子，同時(shí)隔套具有一定的強(qiáng)度和鋼度，對(duì)電機(jī)起著支撐的作用。
當(dāng)電機(jī)采用電勵(lì)磁式或永磁式時(shí)，為了改善磁路的性能減少漏磁在在隔套的相應(yīng)部位沿周向開一個(gè)環(huán)形槽。隔套材料用導(dǎo)磁材料，從導(dǎo)磁性能最佳及耗損較小的角度考慮，可優(yōu)先選用材料為Cr11，其次為OOCr13或2Cr13。
在重水堆驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，為了避免重水破壞定子絕緣，更重要的是防止絕緣污染重水，需要將定子隔開，就必須采用這種屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)，即在定、轉(zhuǎn)子之間加一隙套。這種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，隔套是整個(gè)機(jī)構(gòu)的支架，要承受很大的機(jī)械負(fù)荷，采用這種電機(jī)就能順利的解決上述問題?；げ块T類似上述要求的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可采用屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)。
附圖1是屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為隔套，2為定子大齒，13為隔套內(nèi)圓上的小齒，14為定子，15為轉(zhuǎn)子的位置，16為定子大齒與隔套的接觸面。
附圖2為一種實(shí)施例的屏蔽式低速同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為隔套，2為定子大齒，3為轉(zhuǎn)子，4為下軸承，5為絲杠，6為磁棒，7為干簧管，8為勵(lì)磁線圈，9為永久磁鐵，10為螺母，11為上軸承，12為定、轉(zhuǎn)子之間的空氣隙。
本發(fā)明的實(shí)施要點(diǎn)在于①選定合適的應(yīng)用范圍;②隔套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。③沿周環(huán)形槽設(shè)計(jì)。④材料的選用。本發(fā)明可用于核反應(yīng)堆驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作動(dòng)力裝置，現(xiàn)以此為實(shí)施例，說明其要點(diǎn)(參見附圖2)1、核反應(yīng)堆驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)電機(jī)的要求由于該機(jī)構(gòu)使用的電機(jī)轉(zhuǎn)子要全部浸沒在重水中，所以轉(zhuǎn)子材料應(yīng)全部采用不銹鋼，其中導(dǎo)磁部分要求不銹鋼的導(dǎo)磁率越高越好，而隔磁部分則要求不銹鋼的導(dǎo)磁率越低越好。為了避免重水損壞定子絕緣，而更重要的是避免絕緣物質(zhì)污染重水，因此要求在定、轉(zhuǎn)子之間加一密封隔套，將定子與重水隔開。由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，隔套成為整個(gè)結(jié)構(gòu)的支架，定子以滑動(dòng)配合方式套在隔套上，轉(zhuǎn)子軸承也固定在隔套上，隔套頂部尚裝一個(gè)封閉套筒，以免重水外溢。隔套內(nèi)部的水壓為13公斤/厘米2，隔套與轉(zhuǎn)子之間的氣隙為0.2毫米左右，所以隔套要有一定的剛度及強(qiáng)度。因此這種情況下適用本發(fā)明的屏蔽式低速同步電機(jī)。如果按照一般傳統(tǒng)習(xí)慣仍選用磁阻式同步電機(jī)，由于尺寸的限制，只能做成4極的，同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速必須降低到約1/167才能達(dá)到9轉(zhuǎn)/分，降速比如此之大，電機(jī)的抖動(dòng)情況便十分嚴(yán)重了。
2、關(guān)于隔套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如前所述，由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，隔套是整個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的支架，要承受很大的機(jī)械負(fù)荷，除此之外還要承受13公斤/厘米2的水壓，采用低速同步電機(jī)來帶動(dòng)，而在低速電機(jī)的氣隙中又必須加一個(gè)厚度為3毫米的隔套，這兩方面是矛盾的。因?yàn)榈退匐姍C(jī)就是依靠定、轉(zhuǎn)子之間齒槽配合關(guān)系形成的磁導(dǎo)波來工作的，氣隙往往很小。而電機(jī)的性能對(duì)氣隙又十分敏感，氣隙略為增大，電機(jī)出力便大幅度下降。按照一般的方法，直接在定、轉(zhuǎn)子之間加一個(gè)3毫米厚的隔套，氣隙大大增加，靠定、轉(zhuǎn)子之間齒槽配合而形成的磁導(dǎo)波是很微弱的，電機(jī)轉(zhuǎn)矩便大大下降。因此，雖然低速電機(jī)可以解決低速下的抖動(dòng)問題，但如果采用一般常規(guī)設(shè)計(jì)所選用的隔套形式，則電機(jī)出力要受到很大影響而導(dǎo)致失敗。
為了既要密封轉(zhuǎn)子，隔離定子，又要有一定的強(qiáng)度及剛度同時(shí)不使電機(jī)轉(zhuǎn)矩下幅度下降，我們采用了如附圖1所示的隔套結(jié)構(gòu)形式。即定子沖片只保留大齒，而將小齒移至隔套的內(nèi)孔壁上，這樣，定子上的小齒與轉(zhuǎn)子上的小齒相配合，同正常的低速電機(jī)一樣，氣隙較小，仍能產(chǎn)生較強(qiáng)的磁導(dǎo)波，電機(jī)出力不會(huì)下降很多，而隔套仍能將轉(zhuǎn)子密封住。隔套的厚度只設(shè)計(jì)成1.5毫米，從分析可知，隔套薄一點(diǎn)可減小隔套中的軸向直流漏磁通和周向交流漏磁通，使電機(jī)的性能不會(huì)受到太大的影響。隔套厚度選用1.5毫米，由于隔套上有寬3.59毫米，高3毫米的小齒36個(gè)，這相當(dāng)于加了36條加強(qiáng)筋，總厚度已達(dá)4.5毫米，在強(qiáng)度及剛度上可大于厚度為3毫米的圓筒。
3、沿周向環(huán)形槽的設(shè)計(jì)當(dāng)電機(jī)采用電勵(lì)磁式或永磁式時(shí)，為了改善磁路性能，減少漏磁，在隔套的相應(yīng)部位開一沿周向環(huán)形槽。本實(shí)例由于定子大齒中間放有一勵(lì)磁繞組，且勵(lì)磁繞組與隔套距離較大，勵(lì)磁繞組對(duì)應(yīng)的隔套相應(yīng)部位開環(huán)形槽。使磁路性能良好，漏磁減少。
4、材料選用由于轉(zhuǎn)子浸沒在重水中，所以電機(jī)轉(zhuǎn)子以及隔套必須用不銹鋼來制造，而不銹鋼材料的品種很多，有奧氏體、馬氏體、鐵素體以及馬氏體-鐵素體等幾十種。它們的導(dǎo)磁性能相差很大。
由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在(9～180)轉(zhuǎn)/分內(nèi)變化，而相對(duì)應(yīng)的氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速約在(171～3420)轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)變化，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以較高的速率切割轉(zhuǎn)子及隔套，在轉(zhuǎn)子及隔套中會(huì)產(chǎn)生鐵耗，因此，對(duì)不透鋼材料提出了下面一些要求。
(1)電阻率要大，以減少渦流損耗。
(2)磁滯回環(huán)要小，以減少磁滯損耗。
(3)導(dǎo)磁率要高，以減小勵(lì)磁電流。
根據(jù)上述要求，采用磁性能最佳及損耗較小的材料，其中優(yōu)先選用材料為Cr11，其次為OCr13，或者2Cr13。
5、效果由于本實(shí)施例采用了本發(fā)明的電機(jī)可滿足工作條件，使該電機(jī)能在50℃環(huán)境溫度下60℃高純度重水里連續(xù)運(yùn)行。同時(shí)具有下列優(yōu)點(diǎn)1、電機(jī)在低速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不抖動(dòng)，不失步。
2、合理的隔套設(shè)計(jì)，使之既具有一定的強(qiáng)度和鋼度，又具有較大的出力。
3、磁路性能好，漏磁少。
4、安全可靠。
權(quán)利要求
1.一種屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)，其特征在于電機(jī)定子設(shè)計(jì)有大齒(2)，在定子轉(zhuǎn)子之間加隔套(1)，隔套外圓緊靠定子大齒(2)，隔套上開有小齒(13)，并保證使定子屏蔽，隔套內(nèi)圓上的小齒(13)與轉(zhuǎn)子小齒之間氣隙正常。
2.按照權(quán)項(xiàng)1所說的屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)，其特征在于當(dāng)采用電勵(lì)磁式或永磁式時(shí)，隔套相應(yīng)部位應(yīng)沿周向開一個(gè)環(huán)形槽。
3.按照權(quán)項(xiàng)1或2所說的屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)，其特征在于隔套采用導(dǎo)磁不銹鋼時(shí)，采用導(dǎo)磁性能最佳及損耗較小的材料，其中優(yōu)先選用材料為Cr11，其次為OCr13，或者2Cr13。
專利摘要
一種定子屏蔽式步進(jìn)電機(jī)及低速同步電機(jī)，這種電機(jī)在定、轉(zhuǎn)子之間加較厚的隔套，隔套內(nèi)孔壁開有小齒，利用定子上的屏蔽式隔套上小齒與轉(zhuǎn)子上小齒形成的磁導(dǎo)波而工作。由于本發(fā)明在定子加了較厚隔套，既密封了轉(zhuǎn)子，隔離了定子，又使隔套有一定的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)電機(jī)仍具有較大的出力。
文檔編號(hào)H02K1/04GK85102294SQ85102294
公開日1986年6月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者汪國(guó)梁 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan