專利名稱：釹鐵硼永磁直流電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型釹鐵硼永磁直流電動機屬動力電機類中的直流電動機范疇。
目前有AEG公司4系列直流電動機，BBC公司的GN系列直流電動機，西門子公司的IGG5系列直流電動機，以及中國Z4及Z2系列直流電動機，這些直流電動機的共同特點
1.都是電激磁電機；
2.都必須備有一個激磁繞組控制柜；
3.這些電機引出線都是6根；
4.過載倍數(shù)都是1.5倍。
以上電機正廣泛使用于各個實用領(lǐng)域。不足之處是另設(shè)一個激磁繞組柜，引出線太多，過載倍數(shù)較低。
專利申請?zhí)枮?6200243，名稱為釹鐵硼微型電機，它的結(jié)構(gòu)特征是用6片釹鐵硼永磁材料分布粘在一個平面內(nèi)，給電機提供磁場；專利申請?zhí)枮?9201082.7，名稱為電動自行車釹鐵硼無刷電動機它的結(jié)構(gòu)特征是用6～12對釹鐵硼磁極粘在機座內(nèi)壁，給電機提供磁場。以上兩種以釹鐵硼磁鋼為原料的直流電動機的共同特點是體積小、重量輕、耗電少、噪音小。
以上所述的兩種以釹鐵硼磁鋼給電機提供磁場的直流電動機的不足之處是對于電壓較高，功率較大的電機是不適用的。
本實用新型釹鐵硼永磁直流電動機的設(shè)計目的是避免了現(xiàn)有直流電機的不足之處，而提供了一種不用激磁繞組的電機引出線僅有2根的、過載倍數(shù)為2倍的、省略激磁繞組控制柜的、功率較大的實用新型產(chǎn)品。
本實用新型釹鐵硼直流電動機的發(fā)明目的可以通過以下措施來達到一種由機座(1)、電樞(2)、換向極繞組(3)、換向極鐵芯(4)、螺栓(5)、釹鐵硼磁鋼(6)、磁極鐵芯(7)、螺栓(8)、外鼓風機(9)接線柱(10)、聯(lián)接線(11)、電刷(12)、出風孔(13)、底腳(14)、進風孔(15)、端蓋(16)等組成的，其特征在于一個由于釹鐵硼磁鋼(6)與磁極鐵芯(7)聯(lián)接的、換向極繞組(3)與換向極鐵芯(4)聯(lián)接的、磁極鐵芯(7)和換向極鐵芯(4)分別用螺栓(5)和(8)緊固在機座(1)上的、電樞(2)換向繞組(3)用電刷(12)聯(lián)接線(11)聯(lián)接的并引出2根線分別接在接線柱(10)上的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；以上所述的ZYN系列釹鐵硼永磁直流電動機的發(fā)明目的還可以通過以下措施來達到釹鐵硼磁鋼(6)粘結(jié)在磁極鐵芯(7)的內(nèi)表面，磁極鐵芯(7)緊固在機座(1)上；電源接線柱(10)的數(shù)量為2個；機座(1)為圓柱形整體機座，端蓋(16)為圓片形，進風孔(15)，出風孔(13)，底腳(14)均在機座(1)上。
附圖的圖面說明如下


圖1為總裝圖，圖1中件號(1)代表機座、件號(2)代表電樞、件號(3)代表換向極繞組、件號(4)代表換向極鐵心、件號(5)代表螺栓、件號(6)代表釹鐵硼磁鋼、件號(7)代表磁極鐵心、件號(8)代表螺栓、件號(9)代表外鼓風機、件號(10)代表接線柱、件號(11)代表聯(lián)接線、件號(12)代表電刷、件號(13)代表出風孔、件號(14)代表底腳、件號(15)代表進風孔、件號(16)代表端蓋。
圖2為內(nèi)部結(jié)構(gòu)聯(lián)線圖，件號1～12與圖1中的件號相同，L代表中心高。
圖3為電路圖，圖3中B1－B2代表換向極繞組(3)，A1－A2代表電樞(2)，N、S代表由釹鐵硼磁鋼(6)和磁極鐵心(7)組成的磁極。
本實用新型下面將結(jié)合實施例作進一步詳述
1.由于釹鐵硼永磁材料具有剩磁高、矯頑力大、磁能積高的特點，提高了電機效率和可靠性，並且縮小了電機體積，因而縮小了電機的中心高(L)；在實施中，ZYN系列釹鐵硼永磁直流電動機共有171種不同的規(guī)格，12個中心高，2種電壓，31種容量等級，7種轉(zhuǎn)速。
A.12個中心高ZYN－90；ZYN－100；ZYN－112；ZYN－132；ZYN－160；ZYN－180；ZYN－200；ZYN－225；ZYN－250；ZYN－280；ZYN－315；ZYN－355；
B.2種電壓160伏；440伏；
C.31種容量等級(瓩)0.55；0.75；1.10；1.5；2.2；3.0；4.0；5.5；7.5；11；15；18.5；22；30；37；45；55；75；90；110；132；160；185；200；220；250；280；315；355；400；450；
D.7種轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)／分)400；500；600；750；1000；1500；3000；
2.釹鐵硼永磁材料代替直流電動機的激磁繞組向電機提供磁場，不需要激磁電流，節(jié)省1個激磁控制柜。釹鐵硼永磁磁鋼為瓦形塊，一般為4～7毫米厚(磁鋼的具體厚度根據(jù)電機中心高而定)，磁極為2～6極，容量大電機選大值。
3.磁極鐵心用鑄鐵澆鑄，經(jīng)過內(nèi)、外弧加工而成，內(nèi)弧和釹鐵硼磁鋼粘接，外弧和機座用螺栓聯(lián)接，因為用釹鐵硼永磁材料作為磁源其磁場不交變，因此不會在磁極鐵心中產(chǎn)生損耗，由于磁極鐵心中的磁密不高(一般在13000～15000GS)，采用鑄鐵磁極鐵心是完全可以的，這種磁極鐵心材料利用率可達90％以上。
4.設(shè)置換向繞組(在一般永磁電機中沒有換向繞組)因為ZYN系列電機的容量較大，從0.55～450瓩，而且電壓較高，160伏及440伏(大部分電機為440伏)，由于電機適靜止電力變流器供電的直流電動機，所以，以上所述原因都會使電機產(chǎn)生火花，使換向困難，電機無法運行，因此增加換向繞組，消除火花，使電機有良好的換向性能，保證電機正常運行。
5.電機的引出線是2根因為釹鐵硼磁鋼代替了激磁繞組，同時由于釹鐵硼磁鋼用在磁極內(nèi)弧，可以減輕電樞反應對磁場的沖擊，因為磁鋼提供的磁勢由工作點而定，當電樞反應消弱主磁場時由于工作點的下降，從而增加了磁鋼向電機提供的磁勢，保證了電機的穩(wěn)定運行。這一點是一般電激磁電機無法相比的，因而在電機內(nèi)部不需要設(shè)置串激繞組和補償繞組。電機內(nèi)部只有電樞繞組和換向繞組兩個繞組各一端在電機內(nèi)部聯(lián)接，另外2端引出電機外，作為電機接電源的2個端點。
6.機座(1)為圓柱形的整體結(jié)構(gòu)，端蓋(16)為圓片型。該系列電機的外形呈細長形，加工方便。底腳(14)焊接在機座(1)上，還可根據(jù)要求改變安裝孔距。
7.電機的進風孔(15)在軸伸端，出風孔(13)在換向器端，全都在機座(1)上，這樣電機的結(jié)構(gòu)可靠，檢查、更換電刷(12)方便。
8.磁鋼(6)采用27～31兆高奧釹鐵硼永磁材料，制成瓦形，厚度為4～7毫米的小塊，每小塊重10～100克，粘在磁極鐵心(7)內(nèi)表面組成磁極，給電機提供磁場以代替一般電激磁電機的激磁繞組，磁極鐵心(7)采用鑄鐵材料，內(nèi)、外弧加工而成，通過它使磁鋼(6)與機座(1)聯(lián)成一體導通磁路。
9.換向極繞組(3)繞在換向極鐵心(4)上，組成換向極，再與機座(1)用螺栓(5)緊固。換向極的主要作用是消除換向火花。
10.接線柱(10)通過聯(lián)接線(11)、電刷(12)與電機(2)、換向極繞組(3)組成回路，外部接線只有2根。釹鐵硼磁鋼提供的磁勢隨磁鋼工作點的變化而變化，當電樞反應消弱磁場時，使磁鋼工作點下降，磁鋼向電機提供的磁勢增加，抵消電樞反應的影響，保證了電機的正常運行。這一點是電激磁電機無法相比，因而不需要設(shè)置串激繞組和補償繞組。電樞繞組和換向繞組內(nèi)部聯(lián)接，引出2根線，接電源，由于接線柱為2個，不會因為接線失誤而損壞電極，控制轉(zhuǎn)向簡單，只要將2根線的正負極性換一下，即可改變電機的轉(zhuǎn)向。
本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點
1.電機的平均效率比Z系列電機提高7％，比Z2系列電機提高8％，比西門子公司IGG5系列、瑞士BBC公司的GN系列、聯(lián)幫德國AEG公司的4系列平均提高7％。
例按直流電動機每年需要100萬瓩計算，效率提高7％，電機平均每天工作16小時計算，一年可節(jié)電100萬瓩×7％×365＝4.088億度。相當于建一個5萬瓩的發(fā)電機組。
2.電機用銅量平均比Z系列電機減少30％，比Z2系列電機減少40％。
例按每年直流電機需要100萬瓩，每瓩用銅1.17公斤，一年可節(jié)銅
100萬瓩×1.17公斤／瓩×30％＝35.1萬公斤＝351噸。
3.電機用硅鋼片平均比Z系列電機減少10％。
例每年直流電機需要100萬瓩，每瓩用硅鋼片2.13公斤，一年可節(jié)約硅鋼片
100萬瓩×2.13公斤／瓩×10％＝2.13萬公斤＝213噸。
4.電機可以促進釹鐵硼材料的生產(chǎn)。
例按每年直流電機需要100萬瓩，每瓩用0.2公斤計算，一年可用釹鐵硼永磁材料
100萬瓩×0.2公斤／瓩＝20萬公斤＝200噸。
每公斤按350元計算，一年可創(chuàng)價值
350元／公斤×20萬公斤＝2，000萬元。
本實用新型釹鐵硼永磁直流電動機在試制過程中，對有代表性的樣機ZYN－160－3電機進行了研制，該電機容量為30瓩，電壓440伏，電流74.5安，轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)／分，經(jīng)過全面系統(tǒng)的試驗得出以下數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是與Z4－160－3，Z2－81二種同容量，同轉(zhuǎn)速電機的比較
從以上三種同容量(30瓩)，同轉(zhuǎn)速(1500轉(zhuǎn)／分)的電機對比看出
1.ZYN－160－3電機效率比Z4－160－3電機提高6％，比Z2－81電機提高4.7％。
2.ZYN－160－3電機溫升比Z4－160－3電機和Z2－81電機都低。
3.ZYN－160－3電機的過載倍數(shù)比Z4－160－3電機和Z2－81電機提高33％。
4.ZYN－160－3電機用銅量是Z4－160－3電機的56.5％，是Z2－81電機的52.1％。
5.ZYN－160－3電機用硅鋼片量是Z4－160－3電機的90％，是Z2－81電機的91.5％。
6.ZYN－160－3電機釹鐵硼材料用量為5.7公斤，而Z4－160－3及Z2－81電機的用量則為零。
可以看出，新增加了釹鐵硼材料，減少了原來電機的其他材料，如銅、鐵、硅鋼片等，經(jīng)過比較，成本均近似。
權(quán)利要求1、一種由機座(1)、電樞(2)、換向極繞組(3)，換向極鐵芯(4)、螺栓(5)、釹鐵硼磁鋼(6)、磁極鐵芯(7)、螺栓(8)、外鼓風機(9)、接線柱(10)、聯(lián)接線(11)、電刷(12)、出風孔(13)、底腳(14)、進風孔(15)、端蓋(16)等組成的直流電動機，其特征在于一個由釹鐵硼磁鋼(6)與磁極鐵芯(7)聯(lián)接的，換向極繞組(3)與換向極鐵芯(4)聯(lián)接的、磁極鐵芯(7)和換向極鐵芯(4)分別用螺栓(5)和(8)緊固在機座(1)上的電樞(2)換向極繞組(3)用電刷(12)聯(lián)接線(11)聯(lián)接的并引出2根線分別接在接線柱(10)上的結(jié)構(gòu)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的釹鐵硼永磁直流電動機，其特征在于釹鐵硼磁鋼(6)粘結(jié)在磁極鐵芯(7)的內(nèi)表面，磁極鐵芯(7)緊固在機座(1)上。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的釹鐵硼永磁直流電動機，其特征在于換向極繞組(3)直接繞在換向極鐵芯(4)上，換向極鐵芯(4)通過螺栓(5)緊固在機座(1)上。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的釹鐵硼永磁直流電動機，其特征在于電源接線柱(10)的數(shù)量為2個。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的釹鐵硼永磁直流電動機，其特征在于機座(1)為圓柱形整體機座，端蓋(16)為圓片形。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的釹鐵硼永磁直流電動機，其特征在于進風孔(15)、出風孔(13)、底腳(14)在機座(1)上。
專利摘要釹鐵硼直流電動機是采用27-31兆高奧釹鐵硼永磁材料制成瓦形，粘在磁極鐵心內(nèi)表面，組成磁極，給電機提供磁場，以代替一般電激磁電機的激磁繞組可省略一個激磁控制柜。結(jié)構(gòu)特征在于一個由釹鐵硼磁鋼(6)與磁極鐵芯(7)聯(lián)接的、換向極繞組(3)與換向極鐵芯(4)聯(lián)接的、磁極鐵芯(7)和換向極鐵芯(4)分別用螺栓(5)和(8)緊固在機座(1)上的電樞(2)換向極繞組(3)用電刷(12)聯(lián)接線(11)聯(lián)接的并引出2根線分別接在接線柱(10)上的結(jié)構(gòu)。
文檔編號H02K23/02GK2078503SQ9021678
公開日1991年6月5日 申請日期1990年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月21日
發(fā)明者宮國強, 徐天成, 劉茂勝, 滕裕國, 紀春望 申請人:包頭市電機廠