專利名稱:磁粉間隙異步電動機的制作方法
本實用新型涉及到一種定、轉(zhuǎn)子間隙中充填一定量的可流動的鐵磁性物質(zhì)，減少了磁化電流的異步電動機。
一般異步電動機和其他旋轉(zhuǎn)電機一樣，在定、轉(zhuǎn)子間存在空氣隙。一般中、小型異步電動機的空氣隙在0.2～2mm左右，異步電動機的空氣隙雖然小，但是由于空氣的導(dǎo)磁率很小，使氣隙磁阻在電動機磁路中占主要成份，從而氣隙所需磁勢一般占勵磁磁勢的60％左右，因此異步電動機從電網(wǎng)吸收較大的滯后電流，其勵磁電流一般占額定電流的20～40％，小型的還可達50％以上。為減少磁化電流，改善功率因數(shù)，應(yīng)盡量減少氣隙，但是氣隙的最小值受電機結(jié)構(gòu)、加工工藝和電氣性能的限制，不能無限制地縮小，從而磁化電流的減少和功率因數(shù)的改善也受以上因素的限制。
本實用新型的目的是提供一種顯著地減少磁化電流，改善功率因數(shù)的新型異步電動機。
本實用新型進行的改進是在異步電動機的氣隙中充填一定量的可流動的鐵磁性金屬物質(zhì)如鐵粉，或者是可流動的鐵磁性金屬物質(zhì)與為改善其性能而添加的附加成份的混合物(以下均稱為磁粉)，而成為磁粉間隙，以顯著降低間隙磁阻減小勵磁磁勢，從而減少異步電動機所需要的磁化電流，提高其功率因數(shù)為防止磁粉泄漏，在定、轉(zhuǎn)子兩端安裝必要的密封圈，并采用密封軸承。
對異步電動機氣隙中充填的磁粉的一般要求是在強磁場中導(dǎo)磁率高、剩磁少，有足夠高的電阻率，磁粉顆粒粒形為球形或準球形，耐磨性、抗氧化性、抗結(jié)塊性、流動性和耐久性好。磁粉粒徑視不同規(guī)格異步電動機有所差別，而取流動性好的粒徑分布?；緷M足上述要求的有鐵鋁合金粉，鐵——鋁－鉻合金粉和工程純鐵粉等。為改善磁粉性能而添加的成份可以是液體(如低粘度的礦物油)，或是固體(如氧化鋅、石墨、氧化錳或微晶玻璃)。
磁粉間隙異步電動機定、轉(zhuǎn)子氣隙中充填的磁粉量，如果用磁粉的松裝比重與間隙的容積的乘積所表示的重量規(guī)定為磁粉充填率是100％，一般規(guī)定磁粉間隙中充填率為90～100％。
磁粉間隙異步電動機定、轉(zhuǎn)子氣隙中充填了合符要求的磁粉后，其磁路的計算如下。
附圖1是磁粉間隙異步電動機中一個磁 極的主磁通所經(jīng)磁路，1－定子軛，2－定子齒，3－磁粉間隙，4－轉(zhuǎn)子齒，5－轉(zhuǎn)子軛。
附圖2是磁粉間隙異步電動機的上半部剖面圖(卸掉端蓋和軸承等)。
1－外殼；
2－定子；3－間隙；4－密封圈；5－轉(zhuǎn)子；6－孔；7－螺釘和銷釘。
參照附圖1可知磁粉間隙異步電動機所需磁化電流的計算，只需用磁粉間隙的相應(yīng)數(shù)據(jù)，代替空氣隙的數(shù)據(jù)，即可求得。
當電動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，由于離心力等的作用，磁粉將分布在間隙中緊靠定子的內(nèi)側(cè)，因而在磁粉和轉(zhuǎn)子間形成微小的剩余氣隙δ1、δ1的大小由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、磁粉充填率等決定，磁粉間隙所需磁勢Fδ可以初步估算如后，磁粉間隙厚度稍有變小，其密度和導(dǎo)磁率稍有變大，其變大的作用抵消掉因剩余氣隙δ1出現(xiàn)引起所需磁勢的增加。Fδ值仍為定、轉(zhuǎn)子相對靜止時的μ與δ乘積，當考慮定、轉(zhuǎn)子上齒槽的存在而引起磁密在磁粉中分布不勻的作用時，需加乘一個修正系數(shù)Kδ，即Fδ＝Kδμδ (A) (1)由(1)式可知，當磁粉的導(dǎo)磁率μ遠大于空氣的導(dǎo)磁率μO時，磁粉間隙異步電動機在定子繞組滿載時，為產(chǎn)生與普遍異步電動機相同大小的每極磁通φ，所需要的磁勢F從而磁化電流Im可以顯著減小，或者要顯著地減少勵磁電流Im，就需要采用高導(dǎo)磁率的磁粉。
磁粉間隙異步電動機因充填了磁粉而增加的損耗主要有，磁粉對轉(zhuǎn)子的摩擦力矩M1，定、轉(zhuǎn)子兩端加裝的密封圈對轉(zhuǎn)子的摩擦力矩M2，磁粉在交變磁場中的磁滯損失和渦流損失即磁粉的鐵損。下面分別敘述這幾種損耗的估算。
磁粉對轉(zhuǎn)子的摩擦力矩M1的估算如下，當轉(zhuǎn)子穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子與最靠近它的一層磁粉通過碰撞交換動量，以維持該層磁粉轉(zhuǎn)動，設(shè)這種動量交換通過一次碰撞即完成，磁粉顆粒粒徑都為do并在直徑為Di(轉(zhuǎn)子外徑)的圓柱面上作面心密排，因do《Di，可略去圓弧的影響，在轉(zhuǎn)子穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時，最靠近轉(zhuǎn)子的那層磁粉與其余的磁粉同相互作用力矩Mf與轉(zhuǎn)子給予該層磁粉的力矩M1相平衡，即M1＝MfM1＝ 2/9 π4n2ND3ilρμ′dO(2)式中nN－電動機額定轉(zhuǎn)速Di－轉(zhuǎn)子鐵芯外徑l－轉(zhuǎn)子鐵芯長度ρ－磁粉材料比重μ′－磁粉摩擦系數(shù)dO－磁粉顆粒粒徑定、轉(zhuǎn)子兩端的密封圈對轉(zhuǎn)子的摩擦力矩M2的估算，取M2＝ 1/2 μ″πkρ′Di2(Dih－h(huán)2) (3)式中K－比例系數(shù)，根據(jù)具體情況選取μ″－密封圈材料與轉(zhuǎn)子端動摩擦系數(shù)h－轉(zhuǎn)子與密封圈接觸的寬度ρ′－磁粉松裝比重磁粉的鐵損則可根據(jù)其在交變磁場中單位重量的鐵損值求得。
本實用新型為增強定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面的抗磨性，需對定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面進行表面處理如鍍一層硬鉻，定子槽楔對著轉(zhuǎn)子的那一表面也需進行同樣的處理。轉(zhuǎn)子兩端和密封圈接觸處也需進行表面處理。
本實用新型中所使用的磁粉，因機械磨損等原因而具有一定的壽命期，在允許熱容量以下使用時，可達5000～10000小時，但可以方便地象更換潤滑劑那樣予以更換，換上新的磁粉以后，即恢復(fù)原有性能。為更換磁粉方便，參照圖2可在電機頂部和底部外殼(1)和定子(2)相應(yīng)位置上開孔(6)，并用銷釘和螺釘(7)封閉孔(6)。
本實用新型由于充填磁粉的重量影響，一般適于轉(zhuǎn)子軸水平安置的臥式安裝的異步電動機。
本實用新型一般適于定子軸向通風冷卻形式的異步電動機，對于定子徑向通風冷卻或徑軸向結(jié)合通風冷卻形式的異步電動機，需在定子徑向通風孔口上加裝細網(wǎng)孔狀網(wǎng)，以防止磁粉充填其中。
本實用新型的優(yōu)點是可顯著減少異步電動機所需要的磁化電流，因而功率因數(shù)也得到改善，對于未安裝無功補償裝置的中小型企業(yè)，使用本實用新型無疑具有相當?shù)暮锰帯?br>權(quán)利要求
1.一種磁粉間隙異步電動機，包括外殼(1)、定子(2)、轉(zhuǎn)子(5)等，其特征在于定子(2)和轉(zhuǎn)子(5)的間隙(3)中充填了一定量的可流動的鐵磁性金屬物質(zhì)，在定子(2)和轉(zhuǎn)子(5)兩端安裝有密封圈(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1.所述的磁粉間隙異步電動機，其特征在于所說的可流動的鐵磁性金屬物質(zhì)可以是鐵鋁合金粉、鐵鋁鉻合金粉、工程純鐵粉等鐵磁性金屬粉，該粉形狀為球形或準球形，或是上述金屬粉與為改善其性能而添加的液體(低粘度的礦物油)、固體(如氧化鋅、石墨、氧化錳等)的混合物；磁粉充填率以磁粉松裝比重與間隙容積乘積規(guī)定為100％，磁粉間隙異步電動機中磁粉充填率一般為90～100％。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1.、2.所述的磁粉間隙異步電動機，其特征在于電動機頂部和底部外殼(1)和定子(2)相應(yīng)位置上開有孔(6)，為封閉孔(6)采用合適的銷釘和螺釘(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1.、2.所述的異步電動機，其特征在于對定子(2)內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子(5)外表面進行表面處理如鍍一層硬鉻，定子槽楔面對轉(zhuǎn)子一側(cè)也進行同樣的表面處理如鍍一層硬鉻。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3.所述的磁粉間隙異步電動機，其特征在于對定子(2)內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子(5)外表面進行表面處理如鍍一層硬鉻，定子槽楔面對轉(zhuǎn)子一側(cè)也進行同樣的表面處理如鍍一層硬鉻。
專利摘要
一種磁粉間隙異步電動機，通過在異步電動機定、轉(zhuǎn)子間隙中充填一定量可流動的鐵磁性金屬物質(zhì)如鐵磁性金屬粉或其與為改善該粉性能而添加的某種液體或固體的混合物，并在定、轉(zhuǎn)子兩端安裝密封圈等改進措施構(gòu)成。一般中、小型異步電動機中充填磁粉后，所需勵磁電流只占原來所需量的20～34％或更低，功率因數(shù)也得到相應(yīng)的改善。
文檔編號H02K1/00GK86201700SQ86201700
公開日1987年5月6日 申請日期1986年3月15日
發(fā)明者張金蓮 申請人:張金蓮導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan