本實用新型涉及一種帶螺旋狀齒槽的濕式高速電機，屬于流體傳動及控制領域中的變轉速液壓泵用電-機械能量轉換裝置。

背景技術：

隨著電力電子技術的發(fā)展，傳統(tǒng)結構上的變量泵由于結構復雜、成本高，限制了其發(fā)展，而通過電機調速來改變泵的流量，也就是所謂的變轉速泵，長遠看來，具有廣泛而光明的應用前景。

讓變轉速泵具有大的輸出流量，那么高速電機就是其關鍵所在。但是電機在高轉速下，其出現的問題也很多，發(fā)熱嚴重，軸承壽命短，還有電機電渦流大等?，F有技術中，大多采用風冷或水冷，風冷效果不佳，水冷多在外壁分布冷卻回路，而電機發(fā)熱最大的在于轉子部件的高速旋轉，外壁的水冷回路僅僅只能冷卻發(fā)熱的線圈，對于內部的熱量冷卻起不到相應的作用。并且，往往以前只是解決了發(fā)熱問題，軸承壽命和電渦流問題卻依然存在。

另外，現有的高速電機為干式結構時，將其用于驅動液壓泵時，不允許液壓系統(tǒng)工作回路中的油液進入轉子腔，因而在泵與電機的連接軸上需要加上O型密封圈，形成動密封將整個轉子腔密閉，這就引入了額外的摩擦阻力，限制了電機轉速的進一步提高。并且高速電機將干式變?yōu)闈袷浇Y構時，將油液通入轉子容腔，油液對于電機轉子齒有一定的擠壓，轉子的旋轉運動，很難帶動油液軸向運動進入轉子右腔，油液在轉子容腔中循環(huán)運動難度大。

技術實現要素：

為了克服現有高速電機散熱慢、軸承壽命短、電機需要動密封、油液循環(huán)運動難等的不足，本實用新型提供一種帶螺旋狀齒槽的濕式高速電機。

本實用新型采用的技術方案是：

帶螺旋狀齒槽的濕式高速電機，包括定子部分、轉子部分、前端蓋和后端蓋，所述的前、后端蓋分別密封安裝在所述的定子部分的兩端，所述的定子部分位于所述的轉子部分外圈，并且所述的轉子部分的兩端分別與相應的前、后端蓋軸接，其特征在于：所述的定子部分包括定子部件、第一外殼、第二外殼，所述的定子部分的兩端分別與相應的前、后端蓋固接；

所述的轉子部分位于所述的定子部分的內圈，所述的轉子部分包括轉子軸和轉子銜鐵，所述的轉子軸的外部套接并固定轉子銜鐵，所述的轉子銜鐵的外壁與所述的定子部分的內壁間隙配合，所述的轉子軸的兩端分別支撐在相應的前后端蓋的軸承上；

所述的轉子銜鐵的外表面均布有螺旋式齒槽，所述的螺旋式齒槽的螺旋方向沿轉子軸軸線方向，且從徑向方向的橫截面上看，所述的螺旋式齒槽的開口大小跟定子齒齒槽開口相同；所述的螺旋式齒槽的齒數與定子部件相同，且在外表面分布有兩個環(huán)形槽，兩個所述的環(huán)形槽將螺旋式齒槽隔開；所述的轉子銜鐵被分割成三段式，并按順時針方向兩兩相差1/3齒距；

所述的定子部件包括鼠籠式環(huán)狀筒、硅鋼片、第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、第三定子鐵芯、第四定子鐵芯、第一隔磁環(huán)、第二隔磁環(huán)、第三隔磁環(huán)；所述的第一定子鐵芯、第四定子鐵芯的外側分別與所述的第一外殼、第二外殼密封連接；所述的第一定子鐵芯、第一隔磁環(huán)、第二定子鐵芯、第二隔磁環(huán)、第三定子鐵芯、第三隔磁環(huán)、第四定子鐵芯軸向依次排列，并且在配合處焊接形成套筒，所述的鼠籠式環(huán)形筒位于套筒的外圈；

所述的第一隔磁環(huán)、第二隔磁環(huán)、第三隔磁環(huán)的外部均對應繞制一個控制線圈，其中控制線圈環(huán)繞在第一隔磁環(huán)上組成電流勵磁的一相；控制線圈環(huán)繞在第二隔磁環(huán)上組成電流勵磁的一相；控制線圈環(huán)繞在第三隔磁環(huán)上組成電流勵磁的一相，總共形成三相。

所述的前端蓋和后端蓋的內側均布有兩個圓形凹槽，一對凹槽分別與第一外殼、第二外殼配合，并在配合處密封，另一對凹槽分別與第一軸承、第二軸承過盈配合。

所述的第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、第三定子鐵芯、第四定子鐵芯、第一隔磁環(huán)、第二隔磁環(huán)、第三隔磁環(huán)的均呈圓環(huán)狀，并且內表面均布有小齒，且齒數相同，安裝時齒形位置相同。

所述的鼠籠式環(huán)形筒的外表面均勻分布有矩形凹槽，左右兩側分布有環(huán)形凸臺，兩側的凸臺與外表面接觸處往筒內方向均勻分布有矩形槽，所述的矩形槽的位置與外表面的矩形凹槽的位置在徑向圓周上相同。

所述的硅鋼片呈矩形，內有三個矩形凹槽；所述的硅鋼片嵌入鼠籠式環(huán)狀筒的矩形凹槽內，與套筒外表面形成三個環(huán)形凹槽，用于安放線圈。

所述的第一外殼和第二外殼均呈U型，且相對設置，所述的第一外殼和第二外殼之間形成環(huán)形槽，所述的定子部件位于環(huán)形槽內，且所述的定子部件的外表面有若干矩形槽。

所述的轉子軸與所述的轉子銜鐵過盈配合。

所述的轉子軸呈圓柱狀，軸向和周向均布有小孔，且連通。

所述的前端蓋和后端蓋均呈正方形，一側分布有三個環(huán)形凹槽，最外邊的環(huán)形凹槽分別與套筒的內表面、第一外殼的外表面、第二外殼的外表面間隙配合。

所述的前端蓋、后端蓋、第一隔磁環(huán)、第二隔磁環(huán)、第三隔磁環(huán)、第一外殼、第二外殼和轉子軸均為不導磁材料制成的非導磁體；所述的硅鋼片、轉子銜鐵、第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、第三定子鐵芯以及第四定子鐵芯均為軟磁材料制成的導磁體。

為了解決變轉速液壓泵用高速電機電渦流損耗、軸承磨損，電機長時間運行發(fā)熱以及電機連接軸上的動密封限制轉速提高等問題，本實用新型提出一種結構簡單、成本低的采用插片式的帶螺旋狀齒槽的泵用濕式高速電機，定子部分采用插片式結構，大大減小了電渦流，其采用特有的軸向分相方式形成濕式耐高壓結構,將勵磁繞組與電機轉子腔隔離，同時將液壓泵回油路的低壓油引入轉子腔,對機械軸承形成潤滑作用,可大大延長軸承的使用壽命；循環(huán)的油液同時又可以對發(fā)熱的勵磁繞組起到冷卻作用,電機的整體壽命和連續(xù)工作時間得以提高；由于轉子腔的濕式耐高壓結構,電機連接軸上的動密封可以取消,該部分的摩擦阻力也不復存在,電機的轉速可以進一步得到提升。并且，轉子銜鐵采用螺旋狀齒槽結構，可以通過電機旋轉將油液從左腔引入到轉子銜鐵中，沿轉子銜鐵的周向運動，進入轉子右腔。本實用新型的有益效果主要體現在：1、本實用新型采用濕式結構，取消了電機連接軸上的動密封；2、本實用新型采用插片式結構，減小電機產生的電渦流，電機轉子銜鐵采用螺旋狀齒槽結構，利用電機的旋轉，可以快速地引入油液，并且使油液在轉子容腔內循環(huán)流動；3、油液進入轉子容腔，可以有效地吸收電機產生的熱量，潤滑軸承，增加電機的使用時間。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2a、2b為本實用新型轉子銜鐵的結構示意圖。

圖3為本實用新型第一、第四定子鐵芯的結構示意圖。

圖4為本實用新型第二、第三定子鐵芯的結構示意圖。

圖5為本實用新型硅鋼片的結構示意圖。

圖6為本實用新型隔磁環(huán)的結構示意圖。

圖7a、7b、7c為本實用新型鼠籠式環(huán)狀筒的結構示意圖。

圖8為本實用新型第一外殼、第二外殼的結構示意圖。

圖9為本實用新型轉子銜鐵的齒形結構圖。

圖10a、10b為本實用新型定子和轉子間齒形的初始位置圖。

圖11a、11b為本實用新型第一控制線圈通電時，定轉子間齒形的位置圖。

圖12a、12b為本實用新型第二控制線圈通電時，定轉子間齒形的位置圖。

圖13a、13b為本實用新型第三控制線圈通電時，定轉子間齒形的位置圖。具體實施方式

參照圖1至圖13b，帶螺旋狀齒槽的濕式高速電機，包括定子部分、轉子部分、前端蓋1和后端蓋12，所述的前、后端蓋1、12分別密封安裝在所述的定子部分的兩端，所述的定子部分位于所述的轉子部分外圈，并且所述的轉子部分的兩端分別與相應的前、后端蓋1、12軸接，所述的定子部分包括定子部件、第一外殼2、第二外殼6，所述的定子部分的兩端分別與相應的前、后端蓋1、12固接；

所述的轉子部分位于所述的定子部分的內圈，所述的轉子部分包括轉子軸23和轉子銜鐵24，所述的轉子軸23的外部套接并固定轉子銜鐵24，所述的轉子銜鐵24的外壁與所述的定子部分的內壁間隙配合，所述的轉子軸23的兩端分別支撐在相應的前后端蓋的軸承22、11上；

所述的轉子銜鐵24的外表面均布有螺旋式齒槽，所述的螺旋式齒槽的螺旋方向沿轉子銜鐵24軸線方向，且從徑向方向的橫截面上看，所述的螺旋式齒槽的開口大小跟所述定子部分的齒槽開口相同；所述的螺旋式齒槽的齒數與定子部件相同，且在外表面分布有兩個環(huán)形槽，兩個所述的環(huán)形槽將螺旋式齒槽隔開；所述的轉子銜鐵24被分割成三段式，并按順時針方向兩兩相差1/3齒距；

所述的定子部件包括鼠籠式環(huán)狀筒8、硅鋼片3、第一定子鐵芯19、第二定子鐵芯17、第三定子鐵芯15、第四定子鐵芯13、第一隔磁環(huán)18、第二隔磁環(huán)16、第三隔磁環(huán)14；所述的第一定子鐵芯19、第四定子鐵芯13的外側分別與所述的第一外殼2、第二外殼6通過密封圈9、10、20、21密封連接；所述的第一定子鐵芯19、第一隔磁環(huán)18、第二定子鐵芯17、第二隔磁環(huán)16、第三定子鐵芯15、第三隔磁環(huán)14、第四定子鐵芯13軸向依次排列，并且在配合處焊接形成套筒，所述的鼠籠式環(huán)形筒8位于套筒的外圈；

所述的第一隔磁環(huán)18、第二隔磁環(huán)16、第三隔磁環(huán)14的外部均對應繞制一個控制線圈4、5、7，其中控制線圈環(huán)繞在第一隔磁環(huán)18上組成電流勵磁的一相；控制線圈環(huán)繞在第二隔磁環(huán)16上組成電流勵磁的一相；控制線圈環(huán)繞在第三隔磁環(huán)13上組成電流勵磁的一相，總共形成三相。

所述的前端蓋1和后端蓋12的內側均布有兩個圓形凹槽，一對凹槽分別與第一外殼2、第二外殼6配合，并在配合處密封，另一對凹槽分別與第一軸承22、第二軸承11過盈配合。

所述的第一定子鐵芯19、第二定子鐵芯17、第三定子鐵芯15、第四定子鐵芯13、第一隔磁環(huán)18、第二隔磁環(huán)16、第三隔磁環(huán)14的均呈圓環(huán)狀，并且內表面均布有小齒，且齒形位置和齒數相同。

所述的鼠籠式環(huán)形筒8的外表面均勻分布有矩形凹槽，左右兩側分布有環(huán)形凸臺，兩側的凸臺與外表面接觸處往筒內方向均勻分布有矩形槽，所述的矩形槽的位置與外表面的矩形凹槽的位置在徑向圓周上相同。

所述的硅鋼片3呈矩形，內有三個矩形凹槽；所述的硅鋼片嵌入鼠籠式環(huán)狀筒的矩形凹槽內，與套筒外表面形成三個環(huán)形凹槽，用于安放線圈。

所述的第一外殼和第二外殼均呈U型，且相對設置，所述的第一外殼和第二外殼之間形成環(huán)形槽，所述的定子部件位于環(huán)形槽內，且所述的定子部件的外表面有若干矩形槽。

所述的轉子軸23與所述的轉子銜鐵24過盈配合。

所述的轉子軸23呈圓柱狀。

所述的前端蓋1和后端蓋12均呈正方形，一側分布有三個環(huán)形凹槽，最外邊的環(huán)形凹槽分別與套筒的內表面、第一外殼的外表面、第二外殼的外表面間隙配合。

所述的前端蓋、后端蓋、第一隔磁環(huán)、第二隔磁環(huán)、第三隔磁環(huán)、第一外殼、第二外殼和轉子軸均為不導磁材料制成的非導磁體；所述的硅鋼片、轉子銜鐵、第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、第三定子鐵芯以及第四定子鐵芯均為軟磁材料制成的導磁體。

本實施例以電機定轉子上均勻分布10個齒的結構為例，結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，當有油液從左端蓋1進油口通入轉子容腔中，通過轉子轉動自行帶動油液進入轉子銜鐵24的螺旋狀齒槽中，跟隨轉子周向轉動的同時，軸向移動，進入轉子容腔右側，與此同時，右側油液通過轉子軸中的通孔出去，此濕式結構既對轉子進行降溫，使轉子可以達到很高的轉速，增加電機的連續(xù)工作時間，也對定轉子部件進行潤滑，減小轉子高速旋轉所造成的摩擦損耗；在前端蓋1和后端蓋12環(huán)形凹槽外表面處分別放置密封圈20、9，以防止油液從電機的零部件中泄漏出來，而在第一外殼2、第二外殼6內表面分別放置密封圈21、10，第一定子鐵芯、第一隔磁環(huán)、第二定子鐵芯、第二隔磁環(huán)、第三定子鐵芯、第三隔磁環(huán)、第四定子鐵芯依次焊接形成套筒，使得線圈與充滿油液的轉子相隔，此結構簡單，可靠，使得系統(tǒng)在濕式狀態(tài)下仍然能夠工作。

第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、第三定子鐵芯、第四定子鐵芯、第一、第二、第三隔磁環(huán)的內圓周面開有數目相同且均勻分布的多個小齒，齒數越多，電機每相旋轉的角度越小，動態(tài)性能越好，非線性誤差越??；

轉子銜鐵24與轉子軸23過盈配合，轉子銜鐵24外圓周面上分布有齒槽，沿圓周面上看呈螺旋狀，且其外圓周面上的轉子齒和定子鐵芯齒數相同，整個轉子部件通過第一、第二軸承22、11分別支撐在前端蓋1和后端蓋12中，可繞中心軸線轉動；

為滿足電流控制磁通的要求，前端蓋1、后端蓋12、第一、第二外殼2、6、第一、第二、第三隔磁環(huán)18、16、14、鼠籠式環(huán)狀筒8和轉子軸23均為不導磁材料制成的非導磁體；所述的第一定子鐵芯、第二定子鐵芯、第三定子鐵芯、第四定子鐵芯、轉子銜鐵24、硅鋼片3均為軟磁材料制成的導磁體；

如圖9所示，以10齒為例，為實現高速電機的連續(xù)轉動，所述轉子銜鐵需分成三段，兩兩相差1/3齒距。轉子圓周面上一個齒距周期即為D，對應到軸線方向一個周期即為d，即轉子銜鐵21外圓周面上的圓環(huán)槽軸向距離a＝D/3＝d/3，轉子銜鐵24除去與第一定子鐵芯、第二定子鐵芯對應長度外每一段軸向長度均為nd(n＝1，2，3……)。

工作原理：如圖10a-13b所示，以單三拍控制為例，第一定子鐵芯19、第二定子鐵芯17、第二定子鐵芯15、第一定子鐵芯13分別和轉子銜鐵24形成六段環(huán)形的工作氣隙δ₁、δ₂、δ₃、δ₄、δ₅、δ₆，其工作原理遵循由磁性轉子鐵芯通過與由定子產生的脈沖電磁場相互作用而產生轉動的原理，定轉子齒的相對位置不同時，磁路的磁通也不同，在繞組通電時，轉子所轉動的位置是力求使通電相磁路的磁通為最大；如圖10a；當三個控制線圈都不通電時，轉子部件均處于初始位置，定轉子間的齒形位置圖如圖10b。如圖11a所示，當控制線圈4通入如圖11a所示的電流時，第一定子鐵芯19、第二定子鐵芯17分別和轉子銜鐵24形成兩段工作氣隙δ₁、δ₂，將產生如圖11a所示的磁路圖，此時轉子為了在各工作氣隙上產生的磁通最大而產生轉矩使得轉子部件轉動，最終轉子的穩(wěn)定平衡位置如圖11b；當控制線圈5通入如圖12a所示的電流時，此時，將在控制線圈5周圍產生控制磁場，磁路圖如圖12a,各工作氣隙上定轉子的穩(wěn)定平衡位置如圖12b所示；當第三控制線圈7通入如圖13a所示的電流時，在控制線圈7周圍產生控制磁場，磁路圖如圖13a所示，此時轉子銜鐵24為使磁通最大將產生一個轉矩，使得轉子部件轉動，此時第二定子鐵芯15和第一定子鐵芯13與轉子銜鐵24齒形重合，各工作氣隙上定轉子的齒形位置如圖13b所示,即本實用新型的初始位置；如此第一線圈4-第二線圈5-第三線圈7-第一線圈4單拍式循環(huán)通電，即可保證本實用新型的連續(xù)轉動。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。