一種用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機制造技術

本發明專利技術涉及一種用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機，包括機殼、設在機殼內的定子線圈、設在定子線圈內的無永磁轉子、設在機殼與定子線圈間的冷卻裝置，機殼與壓縮機通過法蘭固定連接，無永磁轉子的無軸承主軸與壓縮機的傳動軸傳動連接，機殼包括機殼本體和機殼基座，機殼本體焊接在機殼基座上，定子線圈包括石墨烯復合材料定子繞組，無永磁轉子包括曲線柵欄排狀轉子沖片。本發明專利技術采用石墨烯材料制作的電機定子繞組，大幅提高了定子繞組的導電性、耐溫性，具有體積小、效率高的特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種新型同步磁阻電機，特別涉及一種采用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機，屬于電機領域。
技術介紹
目前中國市場上的壓縮機大部分采用常規的異步電動機，與壓縮機主機機頭的聯接方法也以皮帶傳動和聯軸器傳動為主。其缺點明顯：體積大，效率低，能耗大，故障率高，需經常維護。近兩年市場上出現了變頻永磁壓縮機，采用永磁同步電機來驅動，由于其體積小、重量輕、效率高、功率因數高、結構簡單、可靠性高等一系列優點，在工業生產、民用等方面得到了廣泛應用。雖然其與常規的異步電動機優勢明顯，但是稀土永磁價格昂貴，且有失磁的風險和高性能稀土永磁大幅漲價和斷貨的風險。但是，電機離不開軸承支承，用機械軸承支承，轉子運動過程中存在機械摩擦問題。機械摩擦不但增加了轉子的摩擦阻力，使軸承磨損，降低軸承壽命，產生機械振動和噪音，而且會造成部件發熱，使潤滑劑性能變差，嚴重時會造成電機氣隙不均勻，繞阻發熱，溫升增大，降低電機效率，縮短電機使用壽命。無軸承電機，并不是說不需要軸承來支承,而是不需設計或使用專門的機械軸承、氣浮或液浮軸承。無軸承電機是根據磁懸浮軸承結構與電機定子結構的相似性,把磁懸浮軸承中產生徑向力的繞組疊壓到電機的定子繞組上,使其本身就能產生大小可控的懸浮力和轉矩,實現轉子無機械摩擦的旋轉。新型同步磁阻電動機又稱為同步反應式電動機，同步磁阻電機轉子不需要勵磁,而是利用轉子上直軸和交軸氣隙磁阻不等而產生同步磁阻轉矩。因此同其它交流電機相比,同步磁阻電機具有結構簡單,制造容易、成本低廉、運行可靠等諸多優點。特別是現代電力電子技術的迅速發展,現代控制理論和微處理器技術的廣泛運用,克服了同步磁阻電機同步控制的困難，為其可控變頻調速運行提供了良好的條件。經過優化設計后，同步磁阻電機的性能可以大大提高，無論是運行性能還是起動性能都接近于永磁電機。但其省掉了價格昂貴的稀土永磁，避免了失磁風險和高性能稀土永磁大幅漲價和斷貨的風險，又結構簡單，運行可靠，耐高溫，成本低。這就為取代結構較復雜，成本較高的永磁電機創造了條件。
技術實現思路
本專利技術用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機公開了新的方案，采用石墨烯材料制作的電機定子繞組，解決了現有同步磁阻電機效率有待提高的問題。本專利技術用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機包括機殼、設在機殼內的定子線圈、設在定子線圈內的無永磁轉子、設在機殼與定子線圈間的冷卻裝置，機殼與壓縮機通過法蘭固定連接，無永磁轉子的無軸承主軸與壓縮機的傳動軸傳動連接，機殼包括機殼本體和機殼基座，機殼本體焊接在機殼基座上，定子線圈包括石墨烯復合材料定子繞組，無永磁轉子包括曲線柵欄排狀轉子沖片。本專利技術用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機采用石墨烯材料制作的電機定子繞組，大幅提高了定子繞組的導電性、耐溫性，具有體積小、效率高的特點。附圖說明圖1是本方案電機的主視示意圖。圖2是圖1中電機的左視示意圖。圖3是轉子沖片的示意圖。圖4是圖3中轉子沖片軸孔的局部放大示意圖。圖5是冷卻裝置實施例之一的內部構造示意圖。圖6是圖5中冷卻裝置A-A剖面示意圖。圖7是圖5中冷卻裝置的原理示意圖。圖8是冷卻裝置實施例之二的內部構造示意圖。圖9是圖8中冷卻裝置A-A剖面示意圖。圖10是圖8中冷卻裝置的原理示意圖。其中，1是機殼，2是定子線圈，3是無永磁轉子，4是曲線柵欄排狀轉子沖片，511是進水集水器，512是出水集水器，513是冷卻水曲管，521是流道隔板，522是冷卻水流道。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術作進一步說明。如圖1～2所示，本專利技術用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機的示意圖。用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機包括機殼、設在機殼內的定子線圈、設在定子線圈內的無永磁轉子、設在機殼與定子線圈間的冷卻裝置，機殼與壓縮機通過法蘭固定連接，無永磁轉子的無軸承主軸與壓縮機的傳動軸傳動連接，機殼包括機殼本體和機殼基座，機殼本體焊接在機殼基座上，定子線圈包括石墨烯復合材料定子繞組，無永磁轉子包括曲線柵欄排狀轉子沖片。石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯既是最薄的材料，也是最強韌的材料，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍，同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20％，是目前自然界最薄、強度最高的材料。如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。石墨烯具有完美的二維晶體結構，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優異的力學性質和結構剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍，甚至還要超過鉆石。在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動，且運動速度高達光速的1/300，這賦予了石墨烯良好的導電性。石墨烯是新一代的透明導電材料，在可見光區，四層石墨烯的透過率與傳統的ITO薄膜相當，在其它波段，四層石墨烯的透過率遠遠高于ITO薄膜。石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，導熱系數高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10～6Ω·cm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。石墨烯的出現在科學界激起了巨大的波瀾。人們發現，石墨烯具有非同尋常的導電性能，超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性，它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。在石墨烯中，電子能夠極為高效地遷移，而傳統的半導體和導體，例如硅和銅遠沒有石墨烯表現得好。由于電子和原子的碰撞，傳統的半導體和導體用熱的形式釋放了一些能量，2013年一般的電腦芯片以這種方式浪費了72％～81％的電能，石墨烯則不同，它的電子能量不會被損耗，這使它具有了非比尋常的優良特性。更令人感興趣的是它那許多“極端”性質的物理性質。因為只有一層原子，電子的運動被限制在一個平面上，石墨烯也有著全新的電學屬性。石墨烯是世界上導電性最好的材料，電子在其中的運動速度達到了光速的1/300，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。在塑料里摻入百分之一的石墨烯，就能使塑料具備良好的導電性，加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。現有的電機的定子繞組大都是由漆包銅線繞制而成，如果在漆包銅線里滲入一定比例的石墨烯將大大提高漆包銅線的導電性和耐溫性，將使銅線本身的電損耗降到最低甚至沒有，使電機的效率有大幅的提高，電機的體積大幅的縮小，特別是對大功率電機意義非凡，這對目前國家關注的節能減排降耗將有革命性的意義。因此，本方案的定子繞組吸收了石墨烯材料的優良特性，即石墨烯復合材料定子繞組包括漆包銅線，漆包銅線內含有石墨烯材料。本方案的電機轉子是由轉子沖片疊壓而成，為了提高轉子的性能，本方案采用了新型的轉子沖片，即帶有柵欄散熱結構的沖片，如圖3所示，具體是曲線柵欄排狀轉子沖片是圓環狀沖片，曲線柵欄排狀轉子沖片的中心圓孔內設有“十”字形軸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機，其特征是包括機殼、設在所述機殼內的定子線圈、設在所述定子線圈內的無永磁轉子、設在所述機殼與所述定子線圈間的冷卻裝置，所述機殼與壓縮機通過法蘭固定連接，所述無永磁轉子的無軸承主軸與所述壓縮機的傳動軸傳動連接，所述機殼包括機殼本體和機殼基座，所述機殼本體焊接在所述機殼基座上，所述定子線圈包括石墨烯復合材料定子繞組，所述無永磁轉子包括曲線柵欄排狀轉子沖片。

【技術特征摘要】
1.一種用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機，其特征是包括機殼、設在所述機殼內的定子線圈、設在所述定子線圈內的無永磁轉子、設在所述機殼與所述定子線圈間的冷卻裝置，所述機殼與壓縮機通過法蘭固定連接，所述無永磁轉子的無軸承主軸與所述壓縮機的傳動軸傳動連接，所述機殼包括機殼本體和機殼基座，所述機殼本體焊接在所述機殼基座上，所述定子線圈包括石墨烯復合材料定子繞組，所述無永磁轉子包括曲線柵欄排狀轉子沖片。2.根據權利要求1所述的用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機，其特征在于，所述石墨烯復合材料定子繞組包括漆包銅線，所述漆包銅線內含有石墨烯材料。3.根據權利要求1所述的用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機，其特征在于，所述曲線柵欄排狀轉子沖片是圓環狀沖片，所述曲線柵欄排狀轉子沖片的中心圓孔內設有“十”字形軸架梁，所述軸架梁的中央部設有軸孔，所述軸架梁的四端與所述圓環狀沖片的環體的內圈固定連接形成四個散熱扇區，所述散熱扇區內設有曲線柵欄排，所述曲線柵欄排包括一組呈連續波紋分布的曲線柵欄，所述圓環狀沖片的環體上沿所述環體的外圈周向設有等距排列的橢圓形嵌線槽，所述橢圓形嵌線槽的長軸或短軸的向心端延長線通過所述環體的圓心。4.根據權利要求3所述的用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機，其特征在于，所述嵌線槽與所述內圈間的所述環體上設有沿所述內圈的周向等距排列的散熱通孔。5.根據權利要求3所述的用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機，其特征在于，所述軸架梁的四個梁臂上設有沖片定位長圓孔，相鄰的轉子沖片通過沖片定位長圓孔固定周向相對位置。6.根據權利要求3所述的用石墨烯繞組的壓縮機專用無軸承直聯同步磁阻電機，其特征在于，所述圓環狀沖片的環體上沿所述環體的外圈周向設有等距排列的36個橢圓形嵌線槽，所述橢圓形嵌線槽與所述外圈間設有開口通槽。7.根據權利要求3所述的用石墨烯繞組的壓縮...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬瑜強，廖貴武，蔡敬松，孫銳，
申請(專利權)人：馳美電機上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31