專(zhuān)利名稱(chēng)：一種采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，特別涉及一種采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載的永磁同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的通用VVVF變頻器開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)永磁轉(zhuǎn)子溫升比定子溫升還要高的異?，F(xiàn)象，易造成釹鐵硼永磁體退磁，電機(jī)效率下降；有時(shí)甚至還會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象，電機(jī)突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變成熱量，使電機(jī)各部件發(fā)熱、溫度升高，同時(shí)電機(jī)溫度的升高還將導(dǎo)致效率以及其他一些效能指標(biāo)降低。且永磁電動(dòng)機(jī)采用變頻器調(diào)速，很可能使電機(jī)處于低速狀態(tài)下，這樣就使原有電動(dòng)機(jī)的通風(fēng)散熱比較困難。
實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，它是在永磁同步電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、通風(fēng)裝置，增加了變頻調(diào)速的功能，使之適于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載使用的要求。
本實(shí)用新型采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，包括機(jī)座、定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、端蓋及通風(fēng)裝置，其通風(fēng)裝置是在機(jī)座兩側(cè)的下方通風(fēng)孔內(nèi)安裝風(fēng)扇，所加風(fēng)扇的數(shù)量與電機(jī)的功率及低速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度有關(guān)；其內(nèi)風(fēng)路包括在各段轉(zhuǎn)子鐵心之間設(shè)置的若干徑向通風(fēng)道和在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部沿軸向設(shè)置的若干軸向通風(fēng)孔。本實(shí)用新型為降低制造成本，考慮變頻調(diào)速電機(jī)和工頻直接起動(dòng)電機(jī)通用一套轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子置于定子內(nèi)部，轉(zhuǎn)子鐵心沿軸向分段設(shè)置，各段間的間隙為徑向通風(fēng)道，在每段轉(zhuǎn)子鐵心上沿轉(zhuǎn)軸切向均勻設(shè)置徑向永磁體14，沿轉(zhuǎn)軸徑向均勻設(shè)置切向永磁體10，切向永磁體10的一端靠近轉(zhuǎn)子槽，另一端置于兩個(gè)徑向永磁體14之間，形成U型結(jié)構(gòu)；切向永磁體10與徑向永磁體14之間形成隔磁磁橋，在轉(zhuǎn)子鐵心上的切向永磁體10與徑向永磁體14之間開(kāi)有軸向通風(fēng)孔，軸向通風(fēng)孔軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸線的徑向距離范圍為102mm～180mm，優(yōu)選距離為140mm～150mm；轉(zhuǎn)子鐵心周?chē)鶆蛟O(shè)有轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子槽的截面形狀為矩形、凸形或梯形。為使嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵心中的永磁體不阻塞徑向通風(fēng)道的風(fēng)路，永磁體間的軸向定位采用如圖2所示結(jié)構(gòu)永磁體軸向長(zhǎng)度與分段的轉(zhuǎn)子鐵心相對(duì)應(yīng)，永磁體間采用非導(dǎo)磁材料制成的圓柱形或其他形狀的柱狀支撐件。變頻器是在通用變頻器上增加直流電抗器和交流電抗器，直接與電機(jī)相連。用來(lái)控制電機(jī)的變頻與調(diào)速功能。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)良好，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使轉(zhuǎn)子溫升達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，提高了電機(jī)效率和功率因數(shù)，且具有變頻調(diào)速的功能，使之適于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載使用的要求。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部永磁體間的軸向定位結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為徑向永磁體軸向定位結(jié)構(gòu)示意圖，b為切向永磁體軸向定位結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1轉(zhuǎn)軸，2出線盒，3機(jī)座，4定子鐵心，5轉(zhuǎn)子鐵心，6定子繞組，7端蓋，8軸承，9風(fēng)扇，10徑向永磁體，11軸向通風(fēng)孔，12轉(zhuǎn)子槽，13定子槽，14切向永磁體，15柱狀支撐件，16徑向通風(fēng)道。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步敘述本實(shí)用新型的內(nèi)容本實(shí)用新型的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括機(jī)座3、定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸1、端蓋7及通風(fēng)裝置，在機(jī)座3內(nèi)沿轉(zhuǎn)軸1的周向依次設(shè)有轉(zhuǎn)子鐵心5、定子鐵心4，定子繞組6置于定子鐵心4的兩端，轉(zhuǎn)軸1的兩端靠近端蓋7安裝有軸承8，風(fēng)扇9安裝在機(jī)座3兩側(cè)的下方，所加風(fēng)扇9的數(shù)量與電機(jī)的功率及低速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度有關(guān)；電機(jī)的內(nèi)風(fēng)路包括在各段轉(zhuǎn)子鐵心之間設(shè)置的若干徑向通風(fēng)道16和在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部沿軸向設(shè)置的若干軸向通風(fēng)孔11。
在實(shí)施例中通風(fēng)裝置中風(fēng)扇數(shù)量為每側(cè)各兩個(gè)，轉(zhuǎn)子置于定子內(nèi)部如圖1所示，轉(zhuǎn)子鐵心沿軸向分段設(shè)置，各段間的間隙為徑向通風(fēng)道16，其中各段轉(zhuǎn)子鐵心間的距離為10mm，即徑向通風(fēng)道16的徑向?qū)挾葹?0mm；如圖2所示，在轉(zhuǎn)子鐵心5上沿轉(zhuǎn)軸1切向均勻設(shè)置4個(gè)徑向永磁體14，沿轉(zhuǎn)軸1徑向均勻設(shè)置4個(gè)切向永磁體10，切向永磁體10的一端靠近轉(zhuǎn)子槽12，另一端置于兩個(gè)徑向永磁體14之間，切向永磁體10與徑向永磁體14之間形成隔磁磁橋，在轉(zhuǎn)子鐵心5上的切向永磁體10與徑向永磁體14之間開(kāi)有軸向通風(fēng)孔11，軸向通風(fēng)孔11的截面形狀為圓角矩形，其矩形長(zhǎng)度為57mm，寬度為26mm；通風(fēng)道11的軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸1軸線的徑向距離范圍為140mm，轉(zhuǎn)子鐵心5外部均勻設(shè)有轉(zhuǎn)子槽12，轉(zhuǎn)子槽12的截面形狀為矩形。圖3是本實(shí)施例中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部永磁體間的軸向定位結(jié)構(gòu)示意圖，其中10為切向永磁體，14為徑向永磁體，永磁體間采用非導(dǎo)磁材料制成的柱狀支撐件15為柱形。電機(jī)在工作過(guò)程中，借助于抽出式外加風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)壓作用，冷卻空氣自兩側(cè)端蓋的進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入電機(jī)后，一部分空氣吹過(guò)定子繞組端部進(jìn)入鐵心背部，另一部分則經(jīng)轉(zhuǎn)子和定子鐵心中的徑向通風(fēng)道后進(jìn)入背部，匯集后被機(jī)座下部的抽出式外加風(fēng)扇抽出。利用強(qiáng)迫對(duì)流使機(jī)內(nèi)的空氣與四周的空氣進(jìn)行熱量的交換。
本實(shí)用新型的永磁同步電動(dòng)機(jī)通風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)是通過(guò)外加風(fēng)扇及改進(jìn)電機(jī)的內(nèi)風(fēng)路來(lái)實(shí)現(xiàn)。風(fēng)扇9安裝在機(jī)座3兩側(cè)的下方，電機(jī)的內(nèi)風(fēng)路是在各段轉(zhuǎn)子之間設(shè)有若干徑向通風(fēng)道16和在轉(zhuǎn)子內(nèi)部沿軸向設(shè)有若干軸向通風(fēng)孔11。電機(jī)在工作過(guò)程中，借助于抽出式外加風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)壓作用，冷卻空氣自兩側(cè)端蓋的進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)入電機(jī)后，一部分空氣吹過(guò)定子繞組端部進(jìn)入鐵心背部，另一部分則經(jīng)轉(zhuǎn)子和定子鐵心中的徑向通風(fēng)道后進(jìn)入背部，匯集后被機(jī)座下部的抽出式外加風(fēng)扇抽出。利用強(qiáng)迫對(duì)流使機(jī)內(nèi)的空氣與四周的空氣進(jìn)行熱量的交換。軸向通風(fēng)孔11的位置要采取優(yōu)化磁路和風(fēng)路的方法來(lái)確定(1)求出壓頭1)求出轉(zhuǎn)子壓頭Hp=Σi=1nHT,HT=ρ(u22-u12)/2]]>式中u1，u2——溝道進(jìn)，出口的圓周速度，HT——各部分的轉(zhuǎn)子壓頭，ρ——流體密度，Hp—轉(zhuǎn)子壓頭；2)外加風(fēng)扇壓頭H＝zq2-Hp式中z------流阻，Hp—轉(zhuǎn)子壓頭，q——流阻的風(fēng)量；(2)估算流量所需冷卻介質(zhì)總的體積流量，按能量守恒關(guān)系，由下式計(jì)算qv＝∑ph/ca/Δτa式中∑ph------須由冷卻介質(zhì)帶走的損耗；ca------冷卻介質(zhì)的比熱容；對(duì)于空氣，按一般情況，ca＝1100J/(m3.℃)；Δτa------冷卻介質(zhì)通過(guò)電機(jī)后的溫升；(3)求流阻(z為局部阻力)本通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)計(jì)算系根據(jù)下列假定a)沿程損失很小可以忽略不計(jì)；b)定子、轉(zhuǎn)子間氣隙的流體流入很少，故忽略。
(4)計(jì)算1)估計(jì)所用總的體積流量qv＝∑ph/ca/Δτa＝1.45m3/s2)氣流的軸向速度若軸兩端加入對(duì)稱(chēng)式風(fēng)扇，設(shè)兩邊流量相等，則
vm=1.2*qvπ4(D22-D12)]]>得出vm＝140.9m/s式中D1、D2——轉(zhuǎn)子的內(nèi)、外徑；3)由流體連續(xù)性方程Q＝v*A，求出所需開(kāi)口面積A＝5323mm2式中Q——流體的體積流量，v——流體的流動(dòng)速度，A——流體流入的面積；4)外加風(fēng)扇的壓力H＝ρ(v2tu2-v1tu1)＝1214.5式中u1，u2------葉輪內(nèi)、外徑處的線速度，v1tv2t——葉輪內(nèi)、外徑處的圓周速度；5)轉(zhuǎn)子自身所具有的壓頭由H＝zq2-Hp，求出HpHp＝60.8(mm水柱)由Hp=ρ(u22-u12)/2,]]>u1＝4.6m/s求出u2＝10.99m/s6)確定風(fēng)溝的位置由u=πDn60]]>式中u按上述第5)步中的u2代入，求出D＝140mm軸向通風(fēng)孔11的位置對(duì)磁通及漏磁系數(shù)的影響匯總見(jiàn)附表1，(注D指軸向通風(fēng)孔11軸心與電機(jī)軸心的距離)JS系列三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與本實(shí)用新型的永磁同步電動(dòng)機(jī)主要性能數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)附表2。
附表1

附表2
權(quán)利要求1.一種采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，包括機(jī)座、定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、端蓋及通風(fēng)裝置，其特征在于通風(fēng)裝置是在機(jī)座兩側(cè)的下方通風(fēng)孔內(nèi)安裝風(fēng)扇，其內(nèi)風(fēng)路包括在各段轉(zhuǎn)子鐵心之間設(shè)置的若干徑向通風(fēng)道和在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部沿軸向設(shè)置的若干軸向通風(fēng)孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子置于定子內(nèi)部，轉(zhuǎn)子鐵心沿軸向分段設(shè)置，各段間的間隙為徑向通風(fēng)道；每段轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部沿轉(zhuǎn)軸切向均勻設(shè)置徑向永磁體(14)，沿轉(zhuǎn)軸徑向均勻設(shè)置切向永磁體(10)，切向永磁體(10)的一端靠近轉(zhuǎn)子槽，另一端置于兩個(gè)徑向永磁體(14)之間，切向永磁體(10)與徑向永磁體(14)之間形成隔磁磁橋，在轉(zhuǎn)子鐵心上的切向永磁體(10)與徑向永磁體(14)之間開(kāi)有軸向通風(fēng)孔，轉(zhuǎn)子鐵心周?chē)鶆蛟O(shè)有轉(zhuǎn)子槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的軸向通風(fēng)道軸線與電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸線的徑向距離范圍為102mm～180mm，優(yōu)選距離為140mm～150mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的永磁體的軸向長(zhǎng)度與分段的轉(zhuǎn)子鐵心相對(duì)應(yīng)，永磁體間設(shè)有柱狀支撐件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子槽的截面形狀為矩形、凸形或梯形。
專(zhuān)利摘要一種采用永磁體的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，屬于永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。包括機(jī)座、定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、端蓋及通風(fēng)裝置，通風(fēng)裝置是在機(jī)座兩側(cè)的下方通風(fēng)孔內(nèi)安裝風(fēng)扇，其內(nèi)風(fēng)路包括在各段轉(zhuǎn)子鐵心之間設(shè)置的若干徑向通風(fēng)道和在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部沿軸向設(shè)置的若干軸向通風(fēng)孔。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)良好，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使轉(zhuǎn)子溫升達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，提高了電機(jī)效率和功率因數(shù)，且具有變頻調(diào)速的功能，使之適于風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載使用的要求。
文檔編號(hào)H02K1/32GK2852507SQ200520091960
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者唐任遠(yuǎn), 趙清, 于慎波, 吳延忠, 周廣旭 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)