一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，根據(jù)稀土永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)綜合分析、計(jì)算，設(shè)計(jì)出的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，不僅提高了電機(jī)的牽入轉(zhuǎn)矩，而且有效地抑制了諧波轉(zhuǎn)矩，降低鐵損耗。尤其將主要用于起動(dòng)的轉(zhuǎn)子鼠籠條替換為大小槽匹配設(shè)計(jì)，減小了齒槽效應(yīng)，增大了轉(zhuǎn)子的有效利用面積，使電機(jī)效率提高、功率因數(shù)增大、最大轉(zhuǎn)矩增加，為轉(zhuǎn)子齒、軛節(jié)省空間，可以對(duì)電機(jī)整體尺寸進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法能得以實(shí)現(xiàn)，改善電機(jī)的起動(dòng)性能和工作特性。
【專利說(shuō)明】—種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子,具體為一種新型高效節(jié)能自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，屬于電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)作為世界上稀土材料儲(chǔ)藏量最大的國(guó)家，大力研究和推廣應(yīng)用具有高效、大功率密度和低損耗等特點(diǎn)的新型稀土永磁同步電機(jī)，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0003]自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)是一種異步起動(dòng)同步運(yùn)行的高效節(jié)能電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的鼠籠條主要用于起動(dòng)，轉(zhuǎn)子中內(nèi)置永磁體磁鋼。對(duì)于中小型電動(dòng)機(jī)帶重載工況，轉(zhuǎn)子鼠籠條通常會(huì)選擇趨膚效應(yīng)較強(qiáng)的深槽籠型和雙籠型，使電機(jī)在起動(dòng)時(shí)，由于趨膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)增大，從而增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減小起動(dòng)電流；在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)減小到正常值，使其具有較高的效率。
[0004]這樣設(shè)計(jì)的電機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)子漏抗大，深槽籠型和雙籠型占用了轉(zhuǎn)子大量的空間，不利于電機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與生產(chǎn)加工，電機(jī)面臨很大的工藝問(wèn)題，增加了生產(chǎn)成本，在電機(jī)節(jié)材、性能優(yōu)化和工作特性方面，尚存在缺陷。
[0005]目前，在英國(guó)有關(guān)研究中有簡(jiǎn)短報(bào)道提出大小槽匹配設(shè)計(jì)來(lái)改善電機(jī)性能，但無(wú)深入分析，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中未見(jiàn)相關(guān)研究，本發(fā)明通過(guò)細(xì)致研究，提出的大小槽匹配設(shè)計(jì)與英國(guó)大小槽配合結(jié)構(gòu)不同，在原理樣機(jī)上采用上述結(jié)構(gòu)效果顯著。
[0006]中國(guó)專利CN2541988Y，名稱《自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)新型轉(zhuǎn)子》提出了的方法僅提到通過(guò)鼠籠條實(shí)現(xiàn)電機(jī)異步起動(dòng)，但不含有大小槽匹配設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的思路；中國(guó)專利CN102111052A，名稱《高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方法》提出了通過(guò)變換阻尼繞組的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，截然不同于本專利的大小槽匹配設(shè)計(jì)固定方式起動(dòng)；中國(guó)專利CN201478968U，名稱《一種正弦波電流自起動(dòng)三相稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)》雖然提出的利用非均勻氣隙的凸極結(jié)構(gòu)來(lái)抵消由于永磁體所帶來(lái)的磁路不對(duì)稱性，提高了電機(jī)的起動(dòng)新能與效率，但是也未涉及大小槽匹配設(shè)計(jì)來(lái)改善電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)；中國(guó)專利CN2775926Y，名稱《新型自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)》僅提出的一種采用深槽結(jié)構(gòu)來(lái)代替隔磁磁橋的方法，其電機(jī)的結(jié)構(gòu)與本專利有明顯差異，并且在上述專利也未提到大小槽匹配設(shè)計(jì)。
[0007]本發(fā)明在廣泛吸收國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料和研究成果的基礎(chǔ)上，仿真分析不同工藝條件、不同極對(duì)數(shù)自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，提出了一種具有合理漏磁、采用大小槽匹配設(shè)計(jì)的自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在電機(jī)節(jié)材、性能優(yōu)化和工作特性方面，收到很好的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009]為了解決現(xiàn)有技術(shù)造成的材料浪費(fèi)、電機(jī)機(jī)械強(qiáng)度差和漏磁通大，以及稀土永磁同步電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和牽入轉(zhuǎn)矩匹配的關(guān)鍵問(wèn)題，本發(fā)明提出一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子。深槽籠型和雙籠型占用了轉(zhuǎn)子大量的空間，不利于電機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與生產(chǎn)加工，電機(jī)面臨很大的工藝問(wèn)題，增加了生產(chǎn)成本，在電機(jī)節(jié)材、性能優(yōu)化和工作特性方面，尚存在缺陷。
[0010]技術(shù)方案
[0011]一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括永磁體磁鋼3、永磁體磁鋼槽4、隔磁磁橋5、中心軸6和轉(zhuǎn)子鐵芯7,永磁體磁鋼3放置于永磁體磁鋼槽4內(nèi)，永磁體磁鋼槽4為一字形，構(gòu)成轉(zhuǎn)子2極的V型磁鋼；永磁體磁鋼3之間設(shè)有隔磁磁橋5 ;其特征在于還包括大槽I和小槽2，所述的大槽I為閉口三角形槽，小槽2為開(kāi)口三角形槽，兩者數(shù)量相同，槽型方向相反，均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周上。
[0012]大槽I的高度和轉(zhuǎn)子的半徑的比例滿足0.1?0.3。
[0013]永磁體磁鋼槽4的幾何中心點(diǎn)到轉(zhuǎn)子中心的距離與轉(zhuǎn)子半徑的比例滿足0.4?
0.5。
[0014]大槽1、小槽2內(nèi)放置單根鑄銅或者鑄鋁導(dǎo)體。
[0015]永磁體磁鋼3和永磁體磁鋼槽4采用過(guò)盈配合。
[0016]永磁體磁鋼的數(shù)量與大、小槽的數(shù)量總和不滿足倍數(shù)關(guān)系。
[0017]轉(zhuǎn)子鐵芯7由冷軋硅鋼片疊壓而成。
[0018]有益效果
[0019]本發(fā)明根據(jù)稀土永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)綜合分析、計(jì)算，設(shè)計(jì)出的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，不僅提高了電機(jī)的牽入轉(zhuǎn)矩，而且有效地抑制了諧波轉(zhuǎn)矩，降低鐵損耗。尤其將主要用于起動(dòng)的轉(zhuǎn)子鼠籠條替換為大小槽匹配設(shè)計(jì)，減小了齒槽效應(yīng)，增大了轉(zhuǎn)子的有效利用面積，使電機(jī)效率提高、功率因數(shù)增大、最大轉(zhuǎn)矩增加，為轉(zhuǎn)子齒、軛節(jié)省空間，可以對(duì)電機(jī)整體尺寸進(jìn)行優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法能得以實(shí)現(xiàn)，改善電機(jī)的起動(dòng)性能和工作特性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1本發(fā)明自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖
[0021]圖2本發(fā)明自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)樣機(jī)示意圖
[0022]1-大槽；2_小槽；3_永磁體磁鋼；4_永磁體磁鋼槽；5_隔磁磁橋；6_中心軸；7轉(zhuǎn)子鐵芯。
【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0024]稀土永磁同步電機(jī)起動(dòng)過(guò)程復(fù)雜，本發(fā)明在用狀態(tài)分量法分析稀土永磁同步電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的基礎(chǔ)上，用有限元磁場(chǎng)分析技術(shù)計(jì)算瞬態(tài)參數(shù)，提高了動(dòng)態(tài)過(guò)程計(jì)算精度，解決了稀土永磁同步電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和牽入轉(zhuǎn)矩匹配的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0025]—種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括大槽1、小槽2、永磁體磁鋼3、永磁體磁鋼槽4、隔磁磁橋5、中心軸6和轉(zhuǎn)子鐵芯7，大槽I為閉口三角形槽，小槽2為開(kāi)口三角形槽，各為14個(gè)，槽型方向相反，均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周上，大槽、小槽內(nèi)放置單根鑄鋁導(dǎo)體；大槽I的高度和轉(zhuǎn)子的半徑的比例為0.21，磁體磁鋼槽4的幾何中心點(diǎn)到轉(zhuǎn)子中心的距離與轉(zhuǎn)子半徑的比例為0.44。[0026]在轉(zhuǎn)子沖片上沖有6個(gè)“一字形”永磁體磁鋼槽4,永磁體磁鋼3放置于永磁體磁鋼槽4內(nèi)，構(gòu)成轉(zhuǎn)子2極的V型磁鋼，磁極結(jié)構(gòu)為表貼式，相鄰三個(gè)“一字形”永磁體磁鋼充磁方向一致構(gòu)成一個(gè)極，與另外的三個(gè)“一字形”永磁體磁鋼充磁方向相反；永磁體磁鋼3和永磁體磁鋼槽4采用過(guò)盈配合；永磁體磁鋼3之間設(shè)有隔磁磁橋5，轉(zhuǎn)子中心為中心軸6，轉(zhuǎn)子鐵芯7由冷軋硅鋼片疊壓而成。
[0027]通過(guò)采用大小三角形阻尼繞組之間的配合使得阻尼繞組之間磁阻分布均勻，并且在電機(jī)正常工作定轉(zhuǎn)子之間磁力線相互耦合時(shí)有一定的傾斜角度，使得電機(jī)在起動(dòng)時(shí)更加平緩。
[0028]通過(guò)合理采用大小三角形阻尼繞組，有效的降低阻尼繞組的截面積，從而大大減少阻尼繞組材料的使用。
[0029]大小槽配合的三角形形狀，工藝性更好，對(duì)加工儀器的要求更低，更容易實(shí)現(xiàn)，使電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)稱中磁極的徑向位置絕對(duì)固定，不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)或偏移，磁場(chǎng)穩(wěn)定，從而使得電機(jī)性能更加穩(wěn)定。
[0030]轉(zhuǎn)子上有磁鋼槽孔，槽孔之間留有漏磁磁路，軛部為主磁路，永磁體磁鋼插入轉(zhuǎn)子鐵芯槽孔內(nèi)；轉(zhuǎn)子采用內(nèi)置徑向式磁路結(jié)構(gòu)時(shí)的隔磁磁橋，隔磁磁橋尺寸分布合理，減小了漏磁系數(shù)，提高電機(jī)的功率密度。
[0031]電機(jī)轉(zhuǎn)子為2極，磁極結(jié)構(gòu)為內(nèi)置式。通過(guò)計(jì)算分析，合理設(shè)計(jì)V型磁鋼之間以及與大小槽相互之間的位置，達(dá)到較好的匹配效果，使隔磁橋的尺寸既能滿足空載漏磁系數(shù)的要求，又有足夠的強(qiáng)度，能夠充分利用轉(zhuǎn)子空間結(jié)構(gòu)，減少制造加工方面的困難，提高電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度，降低電機(jī)制造成本。
【權(quán)利要求】
1.一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括永磁體磁鋼(3)、永磁體磁鋼槽(4)、隔磁磁橋(5)、中心軸(6)和轉(zhuǎn)子鐵芯(7),永磁體磁鋼(3)放置于永磁體磁鋼槽⑷內(nèi)，永磁體磁鋼槽(4)為一字形，構(gòu)成轉(zhuǎn)子2極的V型磁鋼；永磁體磁鋼(3)之間設(shè)有隔磁磁橋(5)；其特征在于還包括大槽(I)和小槽(2)，所述的大槽(I)為閉口三角形槽，小槽(2)為開(kāi)口三角形槽，兩者數(shù)量相同，槽型方向相反，均勻分布在轉(zhuǎn)子圓周上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的大槽(I)的高度和轉(zhuǎn)子的半徑的比例滿足0.1~0.3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的永磁體磁鋼槽⑷的幾何中心點(diǎn)到轉(zhuǎn)子中心的距離與轉(zhuǎn)子半徑的比例滿足0.4~0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的大槽(I)、小槽(2)內(nèi)放置單根鑄銅或者鑄鋁導(dǎo)體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的永磁體磁鋼(3)和永磁體磁鋼槽(4)采用過(guò)盈配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的永磁體磁鋼的數(shù)量與大、小槽的數(shù)量總和不滿足倍數(shù)關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自起動(dòng)稀土永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子鐵芯(7)由冷軋硅鋼片疊壓而成。
【文檔編號(hào)】H02K1/27GK104022611SQ201410286093
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】賀夢(mèng)穎, 竇滿峰, 龐基, 包艷艷, 符榮, 汪遠(yuǎn)林 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)