專利名稱：車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于永磁電機技術領域。具體涉及一種專用于汽車、動車、船舶等牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機，是一種在傳統電機結構上的改進。
背景技術：
目前市場上的永磁電動機產品主要分直流、交流兩種，技術上存在一定的缺陷， 其原因是轉子和定子之間的結構形式沿用傳統結構，轉子和定子的旋轉間隙空間局限，旋轉的氣隙渦流壓縮后不易排放，其產生的內熱量不利排放，電機機體溫度高，損耗電機的能量，正常運轉的轉速受到阻礙，這樣的工作狀態造成表現為一是機械效率低；二是磁力缺失嚴重；三是產品傳統方式無改進；四是功率及機械效率利用率低。
發明內容本實用新型的目的就是針對上述不足之處而提供一種通過對傳統永磁電機轉子和定子結構進行改進，從而提高散熱效率、提高機械轉速的穩定性、充分利用磁力效率、提高輸出功率的車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機。本實用新型的技術解決方案是一種車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機，包括由外殼、轉軸、定子、磁鋼轉子和風輪構成的變頻調速交直流為一體的永磁電機，其特征在于所述的外殼包括內徑相同或不同的兩段；在該相同或不同內徑的兩段外殼內分別設有獨立的定子和磁鋼轉子；在整個轉軸上設有由非導磁材料制成的隔磁軸套，在各獨立的定子和磁鋼轉子之間及外端設有由非導磁材料制成的隔磁盤，隔磁軸套和隔磁盤組成維護磁力系統總成；磁鋼轉子包括四塊分離的扇形磁鋼塊，其之間形成的槽內裝有永磁磁條，磁條外設有由非導磁材料制成的插板；定子內壁上設有螺旋形定子槽鐵芯線棒。本實用新型的技術解決方案中所述的相同或不同內徑的兩段外殼內分別設有一套定子和磁鋼轉子。本實用新型的技術解決方案中所述的相同或不同內徑的兩段外殼中一段內設有一套定子和磁鋼轉子，另一段內設有二套定子和磁鋼轉子，該二套定子和磁鋼轉子之間的轉軸上設有由非導磁材料制成的隔磁軸套，在各獨立的定子和磁鋼轉子之間及外端設有由非導磁材料制成的隔磁盤。本實用新型的技術解決方案中所述的扇形磁鋼塊側面外端與插板之間形成槽。本實用新型的技術解決方案中所述的隔磁軸套、隔磁盤為由銅材、鋁合金材、工程塑料或不銹鋼制成的非導磁隔磁軸套、隔磁盤。本實用新型的技術解決方案中所述的插板為銅質、環氧聚酯板或工程塑料板插板。本實用新型由于在由外殼、轉軸、定子、磁鋼轉子和風輪構成的傳統變頻調速交流、直流永磁電機的基礎上，對永磁電機轉子、定子和外殼結構進行改進，即將外殼設計成
3內徑不同的兩段，在該相同或不同內徑的兩段外殼內分別設有獨立的定子和磁鋼轉子，在整個轉軸上設有由非導磁材料制成的隔磁軸套，在各獨立的定子和磁鋼轉子之間及外端設有由非導磁材料制成的隔磁盤，隔磁軸套和隔磁盤組成維護磁力系統總成，磁鋼轉子包括四塊分離的扇形磁鋼塊，其之間形成的槽內裝有永磁磁條，磁條外設有由非導磁材料制成的插板，定子內壁上設有螺旋形定子槽鐵芯線棒，因而可使其中的一組獨立的定子和磁鋼轉子用于牽引汽車、動車、船舶等，同時其余組獨立的定子和磁鋼轉子用于對車載或船載電池的充電、對車載或船載用電器供電和爬坡時補充動力輸出，包括在汽車下坡、剎車時，利用汽車慣性發電對車載電池充電，可延長續航里程。不僅如此，由于定子內壁上的螺旋形定子槽鐵芯線棒可使切割磁力線的阻力減小，維護磁力系統總成和插板可有效避免磁力的缺失，相對傳統永磁電機，本實用新型可大大提高散熱的效率，提高機械轉速的穩定性，發揮機械效率，穩定磁力效率，加大輸出功率，綜合提高電機的功率及機械性能。本實用新型具有提高散熱效率、提高機械轉速的穩定性、充分利用磁力效率、提高輸出功率的特點。本實用新型主要用于車輛、船舶等的牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機。
圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。圖2是本實用新型實施例1的外部示意圖。圖3是圖1中隔磁軸套的結構示意圖。圖4是圖1中隔磁盤的結構示意圖。圖5是圖1中磁鋼轉子部分的剖面結構示意圖。圖6是圖1中磁鋼轉子扇形獨立導磁鋼體的結構示意圖圖7是本實用新型實施例1的裝配結構示意圖。圖8是本實用新型實施例2的結構示意圖。圖9是本實用新型用于汽車的裝配結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述。實施例1如圖1至圖7所示。實施例1包括外殼111、轉軸101、花鍵102、軸承107、 軸承壓蓋節點108、主動力磁鋼轉子103、主動力定子105、輔助動力磁鋼轉子104、輔助動力定子106、隔磁軸套129、隔磁盤121、維護磁力系統總成U9A、永磁磁條5-128、插板5-126、 機體端蓋109、機體端蓋進出風口 110、機體端蓋與機體外殼固定裝置112、風冷排氣降溫風輪113、電機啟動模塊裝置114、電源輸入端口 115、電源輸出端口 116、逆變充電變換模塊裝置117、風冷排氣降溫風輪罩118、模塊裝置總配置箱2-130、機座固定底腳2-131。其中，電源輸入端口 115、電源輸出端口 116為供電及備用電源的電動電能動力。電機主體為主動力源，由電池組供電產生機械動力。風冷排氣降溫風輪113為內風冷排氣降溫風輪以消除工作產生的高溫。電機啟動模塊裝置114、逆變充電變換模塊裝置117為電機啟動模塊裝置和逆變充電變換模塊裝置管理系統以確保動力機及充電系統的安全運行。電源輸入端口 115 為主動力源電池組輸入電源線路；電源輸出端口 116為循環供電輸出電源線路。花鍵102 為鏈接負載動力花鍵軸直接與負載源鏈接。維護磁力系統總成129A為維護磁力系統總成主要以維護磁力缺失為工作目的。外殼111包括內徑不同的兩段，內徑較大的一段外殼內設有一套獨立的主動力定子105和主動力磁鋼轉子103，用于對外輸出牽引力，內徑較小的一段外殼內設有另一套獨立的輔助動力定子106和輔助動力磁鋼轉子104，用于對電池充電、對用電設備供電和爬坡時補充動力輸出。隔磁軸套129由非導磁材料如銅材、鋁合金材、工程塑料或不銹鋼制成，與整個轉軸101接觸的內部轉子總長度一致，套在轉軸101上，其之間設有配合的鍵、槽3-119、 4-119、5-119、6-119，起隨轉軸101 —起旋轉作用。隔磁軸套外圓周上沿十字方向分別設有一個凸臺3-120、4-120、5-120。各獨立的定子和磁鋼轉子之間及兩側均設有由非導磁材料如銅材、鋁合金材、工程塑料或不銹鋼制成的隔磁盤121、4-121，隔磁盤套合在隔磁軸套 129。磁鋼轉子103、104包括四塊分離的扇形磁鋼塊6-123，每塊扇形磁鋼塊上設有凹槽 6-124，該凹槽與隔磁軸套上的凸臺3-120、4-120、5-120相配合。四塊分離的扇形磁鋼塊相互之間共形成四個可裝永磁磁條的槽5-127，內裝永磁磁條5-128，磁條外設有由非導磁材料如銅材、環氧聚酯板、工程塑料板制成的插板5-126、6-126。隔磁軸套129、隔磁盤121、
4-121,8-121和插板5-126、6-1沈構成維護磁力系統總成U9A，以保護磁力的缺失，增加持恒功率和動力的持衡。其中，鍵槽4-119、5-119、6-119為與轉軸鏈接為一體；維護磁力系統總成凸形條狀體3-120、4-120、5-120與轉子獨立扇形導磁鋼柱體鏈接為一體；維護磁力系統總成隔磁盤121、3-121、為與維護磁力系統總成凸形條狀體鏈接為一體；維護磁力系統總成隔磁板凹形槽4-122與維護磁力系統總成凸形條狀體鏈接為一體；獨立扇形磁鋼塊
5-123,6-123與維護磁力系統總成凸形條狀體鏈接為一體；獨立扇形磁鋼塊凹槽6-124與維護磁力系統總成凸形條狀體鏈接為一體；獨立扇形磁鋼塊封磁條凹槽6-125與獨立扇形磁鋼塊封磁條銅板鏈接為一體；獨立扇形導磁鋼柱體封磁條銅板5-1沈、6-1沈插入獨立扇形導磁鋼柱體封磁條凹槽鏈接為一體；各扇形磁鋼塊5-123、6-123之間形成裝永磁磁條的槽 5-128、6-128。扇形磁鋼塊5-123、6_123側面外端與插板之間形成窩槽，內縮2mm形成，以加大氣隙渦流壓縮熱量的排放速度，同時加大了功率和機械效率。經過螺旋形定子槽和十字磁條封蓋內縮2mm窩槽的導流，加速了熱流的排放，使電機的的溫度降低，轉子表面的壓強降低，減少了轉速的阻力，提高了轉子的穩定性，加大了轉子和定子之間的磁割扭矩，增加了功率及機械效率。定子內壁上設有螺旋形定子槽7-132，該螺旋形定子槽是先將鋼軸釘穿過鋼片，再從兩端旋轉25 30°，然后壓制而成的。定子槽斜度做成扭矩度為25 30° (原定子槽為直線現改斜度為25 30° )以增加它的機械效率和渦流壓縮熱量的排放速度。旋轉后槽口寬度減小20%左右，在減小槽口寬度的同時，使氣隙沿周向方向趨于均勻，氣隙磁密波形平滑，減小氣隙磁場波動；使氣隙磁場波形更趨于矩形波，減小氣隙磁阻變化，消弱氣隙磁阻轉矩，減小轉矩脈動，減少磁體漏磁，提高電機的機械效率；并使氣隙渦流沿凹槽平滑順暢地排到電機機殼的外部，提高渦流壓縮熱量的排放速度。現有電機定子直線形槽是垂直直線切割磁力線，阻力大；本實用新型定子螺旋形定子槽斜線切割磁力線，阻力小。實施例1的工作原理當定子的主動力源定子繞組輸入電源后，與相匹配的磁鋼轉子相互作用而產生電
5磁轉矩，驅動相匹配的磁鋼轉子轉動，相匹配的磁鋼轉子也同時被動旋轉，電能轉換成機械能的同時也產生了電能量。轉軸輸出轉矩至鏈接負載動力花鍵軸即可與汽車動車船舶等中軸或相關機械轉軸轉動。在相匹配的磁鋼轉子旋轉過程中，相匹配的磁鋼轉子在與相匹配功率的繞組定子形成的磁場中作切割磁力線運動，產生感應電流，該感應電流從相匹配功率的繞組定子轉子繞組中引出交流、直流為一體的兩用節點線頭，經匹配相應的調節維護模塊管理系統輸出，再向電池組電能供電，機械能同時轉換為電能；飽和的電池組再返供汽車動車船舶等專用牽引永磁超能動力電機，二組電池組依次作業，實現并達到綠色環保清潔能源和增加續航里程的最終目的。本實用新型確實達到了機械效率高、功率持衡并且還增加了充電電能量功能和動力能量功能，以達到續電續航的能力。當專用牽引永磁超能動力電機主動力定子105的主動力源定子繞組輸入電源后，與相匹配的磁鋼轉子103相互作用而產生電磁轉矩，驅動相匹配的磁鋼轉子103轉動，相匹配的另一組輔助動力磁鋼轉子104也同時被動旋轉，電能轉換成機械能的同時也產生了電能量。轉軸101輸出轉矩至 102鏈接負載動力花鍵軸即可與汽車動車船舶等中軸或相關機械轉軸轉動。在相匹配的磁鋼轉子103、104旋轉過程中，相匹配的磁鋼轉子103、104在與相匹配功率的繞組定子105、 106形成的磁場中作切割磁力線運動，產生感應電流，該感應電流從相匹配功率的繞組定子 105,106定子繞組中引出交流、直流為一體的兩用節點線頭，經匹配相應的逆變充電變換模塊裝置管理系統117、輸出，再向電池組電能供電，機械能同時轉換為電能；二組電池組依次作業，實現并達到綠色環保清潔能源和增加續航里程的最終目的。實施例2如圖8所示。與實施例1不同的是不同內徑的二段外殼8-111中一段內設有一套主動力定子8-105和主動力磁鋼轉子8-103，另一段內設有二套輔助動力定子8-106A、8-106B和輔助動力磁鋼轉子8_104Α、8_104Β，該二套輔助動力定子8-106Α、 8-106Β和輔助動力磁鋼轉子8-104Α、8-104Β之間的轉軸上設有由非導磁材料制成的隔磁盤8-121，隔磁軸套8-129、隔磁盤4-121、8-121和插板5_126、6_126構成維護磁力系統總成8-U9A，以保護磁力的缺失，增加持恒功率和動力的持衡。在相匹配的主動力磁鋼轉子 8-103、輔助動力定子8-106Α、8-106Β旋轉過程中，相匹配的主動力磁鋼轉子8-103、輔助動力定子8-106Α、8-106Β在與相匹配功率的繞組主動力定子8-105、輔助動力定子8-106Α、
8-106Β形成的磁場中作切割磁力線運動，產生感應電流，該感應電流從相匹配功率的繞組定子主動力定子8-105、輔助動力定子8-106Α、8-106Β的定子繞組中引出交流、直流為一體的兩用節點線頭，經匹配相應的逆變充電變換模塊裝置管理系統117、輸出，再向電池組電能供電，機械能同時轉換為電能；二組電池組依次作業，二套輔助動力定子和輔助動力磁鋼轉子可加大對車載或船載電池的充電、對車載或船載用電器供電和爬坡時補充動力輸出， 工作原理與實施例1相同。實施例3如圖9所示，為本實用新型用于汽車的系統示意圖。本系統包括本實用新型的牽引永磁超能動力電機9-133、主電源電池組9-134、備用電源電池組9-138、變速系統
9-135、差速系統9-136、負載動力終端9-137、電源輸入輸出線路9-139、9-140、。配備兩組不小于72V160Ah，60A放電，時速在80-120km/h兩組鋰電池組，放電達2. 67小時。充滿一次電續航里程理論上在213-320km的鋰電池組。啟動鋰電池組和備用鋰電池組兩組，啟動電池組在供電負載運轉的時候，另一組電機可提供電能量給備用電池組，兩組鋰電池組由逆變充電變換模塊自動切換，依此作業可延長續航里程。該汽車動車船舶等專用牽引永磁超能動力電機可在鋰電池組電源負載驅動的同時另一組被動啟動，被動啟動的另一組電機可機械轉動提供電能量介入備用鋰電池組，亦可介入車船的其他供電，亦可成為增加負載動力源，以加大動力源的功率，加大爬坡功率力度。再通過管理調節維護模塊系統處理達到電能量供電，他是不同級配功率兩組定子轉子為一體、三組定子轉子為一體的汽車動車船舶等專用牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機，以機械能轉換為電能量使其降低能耗，達到節約能源和增加續航能力。本實用新型可為各類各級別功率(Iw——IOOOOkw 或最大功率)相應配置的交流直流為一體的兩用永磁超能動力電機。本實用新型是不同功率級配的兩組定子繞組與相匹配的磁鋼轉子結合安裝在軸套固定的轉軸上。
權利要求1.一種車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機，包括由外殼、轉軸、 定子、磁鋼轉子和風輪構成的變頻調速交直流為一體的永磁電機，其特征在于所述的外殼包括內徑相同或不同的兩段；在該相同或不同內徑的兩段外殼內分別設有獨立的定子和磁鋼轉子；在整個轉軸上設有由非導磁材料制成的隔磁軸套，在各獨立的定子和磁鋼轉子之間及外端設有由非導磁材料制成的隔磁盤，隔磁軸套和隔磁盤組成維護磁力系統總成；磁鋼轉子包括四塊分離的扇形磁鋼塊，其之間形成的槽內裝有永磁磁條，磁條外設有由非導磁材料制成的插板；定子內壁上設有螺旋形定子槽鐵芯線棒。
2.根據權利要求1所述的車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機， 其特征在于所述的相同或不同內徑的兩段外殼內分別設有一套定子和磁鋼轉子。
3.根據權利要求1所述的車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機， 其特征在于所述的相同或不同內徑的兩段外殼中一段內設有一套定子和磁鋼轉子，另一段內設有二套定子和磁鋼轉子，該二套定子和磁鋼轉子之間的轉軸上設有由非導磁材料制成的隔磁盤。
4.根據權利要求1、2或3所述的車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機，其特征在于所述的扇形磁鋼塊側面外端與插板之間形成槽。
5.根據權利要求1、2或3所述的車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機，其特征在于所述的隔磁軸套、隔磁盤為由銅材、鋁合金材、工程塑料或不銹鋼制成的非導磁隔磁軸套、隔磁盤。
6.根據權利要求1、2或3所述的車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機，其特征在于所述的插板為銅質、環氧聚酯板或工程塑料插板。
專利摘要本實用新型名稱為車輛船舶牽引變頻調速交直流為一體的永磁超能動力電機。屬于永磁電機技術領域。它主要是解決現有傳動永磁電機存在機械效率低、磁力缺失嚴重的問題。它主要外殼包括內徑相同或不同的兩段；兩段外殼內分別設有獨立的定子和磁鋼轉子；在轉軸上設有由非導磁材料制成的隔磁軸套，在各獨立的定子和磁鋼轉子之間及外端設有由非導磁材料制成的隔磁盤，構成維護磁力系統總成；磁鋼轉子包括四塊分離的扇形磁鋼塊，其之間形成的槽內裝有永磁磁條，磁條外設有插板；定子內壁上設有螺旋形定子槽鐵芯線棒。本實用新型具有提高散熱效率、提高機械轉速的穩定性、充分利用磁力效率、提高輸出功率的特點，主要用于汽車、動車、船舶等的牽引電機。
文檔編號H02K1/06GK202210723SQ201120375890
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者王子齊 申請人:王子齊