稀土永磁直流牽引電動機制造技術(shù)

稀土永磁直流牽引電動機，由軸（１）、前端蓋（２）、風扇（３）、固定螺桿（４）、定子磁軛（５）、永磁磁極（６）、轉(zhuǎn)子鐵芯（７）、電樞繞組（８）、尾端蓋（９）、換向器（１０）、軸承（１１）、電刷組件（１２）、輔助軟鐵磁極（１３）組成。其特征在于：特別增加了定子磁軛（５）部分，由定子磁軛（５）、永磁磁極（６）、輔助軟鐵磁極（１３）三個部分組成全新結(jié)構(gòu)的定子。定子磁軛（５）和輔助軟鐵磁極（１３）是由導磁材料薄板整體沖制、疊壓而成，定子磁軛（５）直接充當了電機定子外殼，不再使用傳統(tǒng)意義上的電機定子外殼。本發(fā)明專利技術(shù)不僅工藝簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、堅固可靠、成本低，而且電機散熱性能好。廣泛應用于車輛牽引動力源。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及直流電機
，特別涉及車輛牽引使用的稀土永磁直流牽引電動機。
技術(shù)介紹
永磁直流電機特別是稀土永磁直流電機具有高效節(jié)能、體積小、功率大、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，是一種很有發(fā)展前景的直流電機，應用日益廣泛。永磁直流電機和普通直流電機的主要區(qū)別是在定子的磁極結(jié)構(gòu)上永磁直流電機的定子磁極是由永磁材料制成的。常用的永磁材料有鐵氧體永磁、鋁鎳鈷永磁和稀土永磁三大類，通常把永磁材料制成"瓦型"磁極，磁極通過膠粘或機械的方式固定在定子殼體內(nèi)側(cè)，形成定子磁極。普通直流電機的定子磁極是由導磁材料(如低碳鋼)和纏繞在導磁材料上的勵磁線圈組成的。磁極面向轉(zhuǎn)子的表面制成"弧形"(稱之為極靴)，磁極通過機械的方式固定在定子殼體內(nèi)側(cè)，形成定子磁極。通常直流電機(包含永磁型)的定子殼體是由導磁材料(如低碳鋼)制成的，因此，定子殼體也是電機磁路的組成部分。由于永磁材料具有衡磁特征，僅僅使用永磁材料制成磁極的直流電機在運轉(zhuǎn)時表現(xiàn)出來的機械特性和普通并激直流電機相似，具有典型的"衡轉(zhuǎn)矩"特性，所以，永磁直流電機在許多需要"衡功率"特性場合的應用受到了限制，比如車輛牽引場合。為了改變永磁直流電機的衡轉(zhuǎn)矩特性，就要設法改進永磁直流電機的磁極結(jié)構(gòu)，這樣就有了各種改進磁極結(jié)構(gòu)的永磁直流電機技術(shù)方案。其中的一種就是在永磁磁極附近加裝輔助軟鐵磁極。比如專利88204020《直流稀土永磁牽引電機》在每個永磁磁極旁邊加裝一個(單邊)輔助軟鐵磁極(該專利稱為極靴)或兩個(雙邊)輔助軟鐵磁極，輔助軟鐵磁極上沒有勵磁繞組，輔助軟鐵磁極固定在電機機殼內(nèi)側(cè)。在永磁磁極附近加裝無勵磁繞組的輔助軟鐵磁極其工作原理如下直流電機運行時，轉(zhuǎn)子上的電樞繞組有電流通過，電樞繞組產(chǎn)生一個附加磁場(即電樞磁場)，該磁場正交于原來定子磁極產(chǎn)生的磁場，由于兩個磁場疊加的結(jié)果，在定子磁極的兩個邊沿處分別會出現(xiàn)"祛磁效應"和"增磁效應"，這就是所謂的直流電機電樞反應。永磁直流電機相對于普通直流電機來說，電樞反應表現(xiàn)得比較弱，原因在于磁極導磁材料的磁導率，永磁材料特別是稀土永磁材料的磁導率很小，遠遠低于普通導磁材料(如低碳鋼)的磁導率。直流電機的電樞反應是客觀存在的。電樞反應一方面改變了磁場的大小，另一方面也使得磁場的物理中線偏離幾何中線，為了使電機的換向性能不受電樞反應的影響， 一般的做法是把電刷向增磁效應邊方向偏移一個角度。對于永磁直流電動機而言，如果在永磁磁極的"增磁效應"邊沿處加裝一個尺寸適當?shù)挠蓪Т挪牧献龀傻妮o助軟鐵磁極，雖然這個輔助軟鐵磁極并沒有勵磁繞組，但是，由電樞繞組產(chǎn)生的附加磁場會給這個輔助軟鐵磁極激磁(就像電勵磁磁極一樣)，因此，電機的整體磁場就得到了加強。通過上述原理分析，專利88204020《直流稀土永磁牽引電機》存在以下技術(shù)缺陷缺陷l:永磁磁極具有雙邊輔助軟鐵磁極或單邊輔助軟鐵磁極，且磁極和輔助軟鐵磁極之間留有較大空隙。分析雙邊輔助軟鐵磁極會加劇磁場物理中線對于幾何中線的偏離，導致電機換向惡化，甚至燒毀換向器和電刷。同理，磁極和輔助軟鐵磁極之間留有較大空隙也同樣會惡化電機換向。缺陷2:永磁磁極截面是梯形或半梯形，并且永磁磁極梯形的大邊面向轉(zhuǎn)子，小邊面向定子殼體。分析永磁材料特別是稀土永磁材料不同于導磁材料(如低碳鋼)，永磁材料沒有"聚磁"能力，把永磁材料特意制成梯形或半梯形(類似導磁鐵芯磁極的樣子)沒有實際意義，且浪費了昂貴的永磁材料。缺陷3:具有雙邊輔助軟鐵磁極結(jié)構(gòu)可以制成正、反轉(zhuǎn)的雙向轉(zhuǎn)動電機。分析具有雙邊輔助軟鐵磁極的電機換向極其不好。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對以上缺陷，本專利技術(shù)的目的在于提供一種涉及新結(jié)構(gòu)形式定子的稀土永磁直流牽引電動機，適合于單方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動車輛使用。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是通過以下方式實現(xiàn)的稀土永磁直流牽引電動機，由轉(zhuǎn)子鐵芯、電樞繞組、換向器、軸、電刷組件、端蓋、軸承和新結(jié)構(gòu)形式的定子組成，2個軸承分別安裝在前端蓋和尾端蓋上，前端蓋、尾端蓋和定子通過固定螺桿連接在一起，電刷組件固定在尾端蓋上，電樞繞組通過換向器、電刷組件與外部電源連接，電動機的動力由軸從前端蓋一側(cè)輸出。本專利技術(shù)的重要特征在于特別增加了定子磁軛部分，由定子磁軛、永磁磁極、輔助軟鐵磁極三個部分組成全新結(jié)構(gòu)的定子a. 定子磁軛和輔助軟鐵磁極是一體的，由導磁材料薄板整體沖制、疊壓而成。b. 輔助軟鐵磁極位于永磁磁極的"增磁效應"邊沿處，且輔助軟鐵磁極緊貼永磁磁極，不留間隙，數(shù)目和永磁磁極相同。c. 定子磁軛直接充當了電機定子外殼。上述的永磁磁極的極弧系數(shù)為0. 50 t 0. 65 t ，磁極厚度為6mm 8mm。上述的輔助軟鐵磁極的極弧系數(shù)為0. 15 t 0. 25 t ，輔助軟鐵磁極距轉(zhuǎn)子鐵芯表面為0. 8mm 1. 2mm間隙。上述的永磁磁極的軸向截面是瓦型或由多段長方形拼接成近似的瓦型。上述的永磁磁極選用釹鐵硼稀土永磁或釤鈷稀土永磁。本專利技術(shù)，由定子磁軛直接充當了電機，不再使用傳統(tǒng)意義上的電機定子外殼；在永磁磁極的"增磁效應"邊沿處加裝一個輔助軟鐵磁極，使得電機具有了 "恒功率"特征，適合車輛牽引使用；輔助軟鐵磁極和定子磁軛連為一體，且不需要加工就適應永磁磁極截面采用"瓦型"或由多段"長方形"拼接成近似的"瓦型"，因此，本專利技術(shù)不僅工藝簡單、結(jié)構(gòu)緊湊，而且定子堅固可靠、成本低廉，電機散熱性能好，可廣泛應用于車輛牽引動力源。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的電機總結(jié)構(gòu)圖。圖2是多段長方型拼接的永磁磁極的定子結(jié)構(gòu)圖。圖3是瓦型永磁磁極的定子結(jié)構(gòu)圖。圖中l(wèi)一軸、2 —前端蓋、3 —風扇、4一固定螺桿、5 —定子磁軛、6 —永磁磁極、7 —轉(zhuǎn)子鐵芯、8—電樞繞組、9—尾端蓋、IO —換向器、ll一軸承(X2)、 12 —電刷組件、13 —輔助軟鐵磁極。具體實施例方式由圖1知，稀土永磁直流牽引電動機，由軸l、風扇3、轉(zhuǎn)子鐵芯7、電樞繞組8、換向器10組成轉(zhuǎn)子組件，由定子磁軛5、永磁磁極6、輔助軟鐵磁極13組成定子，2個軸承11分別安裝在前端蓋2和尾端蓋9上，前端蓋2、尾端蓋9和定子通過固定螺桿4連接在一起，電刷組件12固定在尾端蓋9上，電樞繞組8通過換向器10、電刷組件12與外部電源連接，電動機的動力由軸l從前端蓋2—側(cè)輸出。定子磁軛5和輔助軟鐵磁極13是一體的，由導磁材料薄板整體沖制、疊壓而成。輔助軟鐵磁極13位于永磁磁極6的增磁效應邊沿處，且輔助軟鐵磁極13緊貼永磁磁極6，不留間隙，數(shù)目和永磁磁極6相同。定子磁軛5直接充當了電機定子外殼。定子磁軛5、輔助軟鐵磁極13和穿固定螺桿4的孔是由導磁材料薄板整體沖制、疊壓而成，輔助軟鐵磁極13面向轉(zhuǎn)子的表面是與轉(zhuǎn)子同心的弧面，永磁磁極6的截面是"瓦型"或是由多段"長方形"拼接成近似的"瓦型"，永磁磁極6緊貼輔助軟鐵磁極13并和定子磁軛5內(nèi)側(cè)粘接固定、不留間隙，定子磁軛5和永磁磁極6的粘接面視永磁磁極截面的不同直接沖制而成、不需再加工。永磁磁極選用釹鐵硼稀土永磁材料，磁能積^38MGOe、剩磁》12400Gs、矯頑力^125000e、內(nèi)稟矯頑力》230000e、工作溫度^165。C，永磁磁極的極弧系數(shù)0. 50 t 0. 65 t 、磁極厚度6ram 8mm，永磁磁極距轉(zhuǎn)子鐵芯表面為0. 8mm 1. 2mm間隙。定子磁軛和輔助軟鐵磁極部分選本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
稀土永磁直流牽引電動機，由轉(zhuǎn)子鐵芯（７）、電樞繞組（８）、換向器（１０）、軸（１）、電刷組件（１２）、端蓋（２）（９）、軸承（１１）和定子組成，２個軸承（１１）分別安裝在前端蓋（２）和尾端蓋（９）上，前端蓋（２）、尾端蓋（９）和定子通過固定螺桿（４）連接在一起，電刷組件（１２）固定在尾端蓋（９）上，電樞繞組（８）通過換向器（１０）、電刷組件（１２）與外部電源連接，電動機的動力由軸（１）從前端蓋（２）一側(cè)輸出，其特征在于：所述的定子由定子磁軛（５）、永磁磁極（６）和輔助軟鐵磁極（１３）組成：　ａ．定子磁軛（５）和輔助軟鐵磁極（１３）是一體的，由導磁材料薄板整體沖制、疊壓而成；　ｂ．輔助軟鐵磁極（１３）位于永磁磁極（６）的增磁效應邊沿處，且輔助軟鐵磁極（１３）緊貼永磁磁極（６），不留間隙，數(shù)目和永磁磁極 相同；　ｃ．定子磁軛（５）直接充當了電機定子外殼。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孟吉軍，孫德全，王鎖蘭，
申請(專利權(quán))人：江蘇友誼機械廠，
類型：發(fā)明
國別省市：32[中國|江蘇]