一种用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机，包括机壳、设在机壳内的定子线圈、设在定子线圈内的无永磁转子、设在机壳与定子线圈间的冷却装置，机壳与压缩机通过法兰固定连接，无永磁转子的无轴承主轴与压缩机的传动轴传动连接，机壳包括机壳本体和机壳基座，机壳本体焊接在机壳基座上，定子线圈包括石墨烯复合材料定子绕组，无永磁转子包括曲线栅栏排状转子冲片。本实用新型专利技术采用石墨烯材料制作的电机定子绕组，大幅提高了定子绕组的导电性、耐温性，具有体积小、效率高的特点。

A bearingless direct synchronous reluctance motor for compressor with graphene windings

The utility model relates to a compressor for graphene winding special direct bearingless synchronous reluctance motor, which comprises a casing, a casing, a stator coil of the stator coil of the permanent magnet rotor, a cooling device of a shell and a stator coil between the casing and the compressor is fixedly connected by a flange, bearing spindle and drive compressor shaft drive permanent magnet rotor connected casing comprises a case body and a base casing welded on the casing base, including graphene composite stator coil of stator winding, permanent magnet rotor including a rotor punching fence row shape curve. The motor stator winding made of graphene material greatly improves the conductivity and the temperature resistance of the stator winding, and has the characteristics of small volume and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机
本技术涉及一种新型同步磁阻电机，特别涉及一种采用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机，属于电机领域。
技术介绍
目前中国市场上的压缩机大部分采用常规的异步电动机，与压缩机主机机头的联接方法也以皮带传动和联轴器传动为主。其缺点明显：体积大，效率低，能耗大，故障率高，需经常维护。近两年市场上出现了变频永磁压缩机，采用永磁同步电机来驱动，由于其体积小、重量轻、效率高、功率因数高、结构简单、可靠性高等一系列优点，在工业生产、民用等方面得到了广泛应用。虽然其与常规的异步电动机优势明显，但是稀土永磁价格昂贵，且有失磁的风险和高性能稀土永磁大幅涨价和断货的风险。但是，电机离不开轴承支承，用机械轴承支承，转子运动过程中存在机械摩擦问题。机械摩擦不但增加了转子的摩擦阻力，使轴承磨损，降低轴承寿命，产生机械振动和噪音，而且会造成部件发热，使润滑剂性能变差，严重时会造成电机气隙不均匀，绕阻发热，温升增大，降低电机效率，缩短电机使用寿命。无轴承电机,并不是说不需要轴承来支承,而是不需设计或使用专门的机械轴承、气浮或液浮轴承。无轴承电机是根据磁悬浮轴承结构与电机定子结构的相似性,把磁悬浮轴承中产生径向力的绕组叠压到电机的定子绕组上,使其本身就能产生大小可控的悬浮力和转矩,实现转子无机械摩擦的旋转。新型同步磁阻电动机又称为同步反应式电动机，同步磁阻电机转子不需要励磁,而是利用转子上直轴和交轴气隙磁阻不等而产生同步磁阻转矩。因此同其它交流电机相比,同步磁阻电机具有结构简单,制造容易、成本低廉、运行可靠等诸多优点。特别是现代电力电子技术的迅速发展,现代控制理论和微处理器技术的广泛运用,克服了同步磁阻电机同步控制的困难,为其可控变频调速运行提供了良好的条件。经过优化设计后，同步磁阻电机的性能可以大大提高，无论是运行性能还是起动性能都接近于永磁电机。但其省掉了价格昂贵的稀土永磁，避免了失磁风险和高性能稀土永磁大幅涨价和断货的风险，又结构简单，运行可靠，耐高温，成本低。这就为取代结构较复杂，成本较高的永磁电机创造了条件。
技术实现思路
本技术用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机公开了新的方案，采用石墨烯材料制作的电机定子绕组，解决了现有同步磁阻电机效率有待提高的问题。本技术用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机包括机壳、设在机壳内的定子线圈、设在定子线圈内的无永磁转子、设在机壳与定子线圈间的冷却装置，机壳与压缩机通过法兰固定连接，无永磁转子的无轴承主轴与压缩机的传动轴传动连接，机壳包括机壳本体和机壳基座，机壳本体焊接在机壳基座上，定子线圈包括石墨烯复合材料定子绕组，无永磁转子包括曲线栅栏排状转子冲片。本技术用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机采用石墨烯材料制作的电机定子绕组，大幅提高了定子绕组的导电性、耐温性，具有体积小、效率高的特点。附图说明图1是本方案电机的主视示意图。图2是图1中电机的左视示意图。图3是转子冲片的示意图。图4是图3中转子冲片轴孔的局部放大示意图。图5是冷却装置实施例之一的内部构造示意图。图6是图5中冷却装置A-A剖面示意图。图7是图5中冷却装置的原理示意图。图8是冷却装置实施例之二的内部构造示意图。图9是图8中冷却装置A-A剖面示意图。图10是图8中冷却装置的原理示意图。其中，1是机壳，2是定子线圈，3是无永磁转子，4是曲线栅栏排状转子冲片，511是进水集水器，512是出水集水器，513是冷却水曲管，521是流道隔板，522是冷却水流道。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。如图1～2所示，本技术用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机的示意图。用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机包括机壳、设在机壳内的定子线圈、设在定子线圈内的无永磁转子、设在机壳与定子线圈间的冷却装置，机壳与压缩机通过法兰固定连接，无永磁转子的无轴承主轴与压缩机的传动轴传动连接，机壳包括机壳本体和机壳基座，机壳本体焊接在机壳基座上，定子线圈包括石墨烯复合材料定子绕组，无永磁转子包括曲线栅栏排状转子冲片。石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍，同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％，是目前自然界最薄、强度最高的材料。如果用一块面积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猫。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由σ键连接，结合方式为sp2杂化，这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石。在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，这赋予了石墨烯良好的导电性。石墨烯是新一代的透明导电材料，在可见光区，四层石墨烯的透过率与传统的ITO薄膜相当，在其它波段，四层石墨烯的透过率远远高于ITO薄膜。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10～6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜。人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能，超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72％～81％的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非比寻常的优良特性。更令人感兴趣的是它那许多“极端”性质的物理性质。因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性，加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。现有的电机的定子绕组大都是由漆包铜线绕制而成，如果在漆包铜线里渗入一定比例的石墨烯将大大提高漆包铜线的导电性和耐温性，将使铜线本身的电损耗降到最低甚至没有，使电机的效率有大幅的提高，电机的体积大幅的缩小，特别是对大功率电机意义非凡，这对目前国家关注的节能减排降耗将有革命性的意义。因此，本方案的定子绕组吸收了石墨烯材料的优良特性，即石墨烯复合材料定子绕组包括漆包铜线，漆包铜线内含有石墨烯材料。本方案的电机转子是由转子冲片叠压而成，为了提高转子的性能，本方案采用了新型的转子冲片，即带有栅栏散热结构的冲片，如图3所示，具体是曲线栅栏排状转子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机，其特征是包括机壳、设在所述机壳内的定子线圈、设在所述定子线圈内的无永磁转子、设在所述机壳与所述定子线圈间的冷却装置，所述机壳与压缩机通过法兰固定连接，所述无永磁转子的无轴承主轴与所述压缩机的传动轴传动连接，所述机壳包括机壳本体和机壳基座，所述机壳本体焊接在所述机壳基座上，所述定子线圈包括石墨烯复合材料定子绕组，所述无永磁转子包括曲线栅栏排状转子冲片。

【技术特征摘要】
1.一种用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机，其特征是包括机壳、设在所述机壳内的定子线圈、设在所述定子线圈内的无永磁转子、设在所述机壳与所述定子线圈间的冷却装置，所述机壳与压缩机通过法兰固定连接，所述无永磁转子的无轴承主轴与所述压缩机的传动轴传动连接，所述机壳包括机壳本体和机壳基座，所述机壳本体焊接在所述机壳基座上，所述定子线圈包括石墨烯复合材料定子绕组，所述无永磁转子包括曲线栅栏排状转子冲片。2.根据权利要求1所述的用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机，其特征在于，所述石墨烯复合材料定子绕组包括漆包铜线，所述漆包铜线内含有石墨烯材料。3.根据权利要求1所述的用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机，其特征在于，所述曲线栅栏排状转子冲片是圆环状冲片，所述曲线栅栏排状转子冲片的中心圆孔内设有“十”字形轴架梁，所述轴架梁的中央部设有轴孔，所述轴架梁的四端与所述圆环状冲片的环体的内圈固定连接形成四个散热扇区，所述散热扇区内设有曲线栅栏排，所述曲线栅栏排包括一组呈连续波纹分布的曲线栅栏，所述圆环状冲片的环体上沿所述环体的外圈周向设有等距排列的椭圆形嵌线槽，所述椭圆形嵌线槽的长轴或短轴的向心端延长线通过所述环体的圆心。4.根据权利要求3所述的用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机，其特征在于，所述嵌线槽与所述内圈间的所述环体上设有沿所述内圈的周向等距排列的散热通孔。5.根据权利要求3所述的用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机，其特征在于，所述轴架梁的四个梁臂上设有冲片定位长圆孔，相邻的转子冲片通过冲片定位长圆孔固定周向相对位置。6.根据权利要求3所述的用石墨烯绕组的压缩机专用无轴承直联同步磁阻电机，其特征在于，所述圆环状冲片的环体上沿所述环体的外圈周向设有等距排列的36个椭圆形嵌线槽，所述椭圆形嵌线槽与所述外圈间设有开口通槽。7.根据权利要求3所述的用石墨烯绕组的压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：马瑜强，廖贵武，蔡敬松，孙锐，
申请(专利权)人：驰美电机上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31