本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種具有復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子的制造方法及其具有該轉(zhuǎn)子的永磁同步電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù):
電機(jī)是使用電能的大戶(hù),據(jù)統(tǒng)計(jì)測(cè)算,我國(guó)電機(jī)保有量約17億千瓦,總耗電量約3萬(wàn)億千瓦時(shí),占全社會(huì)總用電量的64%,其中工業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)總用電量為2.6萬(wàn)億千瓦時(shí),工業(yè)用電動(dòng)機(jī)消耗電能占其工業(yè)用電消耗的75%,在工業(yè)部門(mén)中各電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)消耗電能的比例為:泵類(lèi)23%,風(fēng)機(jī)16%,空壓機(jī)18%,制冷壓縮機(jī)7%,輸送帶2%,其他電機(jī)為34%,即風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)、壓縮機(jī)類(lèi)共占總消耗的63%。
國(guó)家在推進(jìn)節(jié)能減排、組織實(shí)施“十大節(jié)能工程”時(shí),把“電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程”列入其中。首先推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)建設(shè),使我國(guó)中小型異步電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)的能效限定值和能效等級(jí)向國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系靠攏。并相應(yīng)地建立了我國(guó)強(qiáng)制性電動(dòng)機(jī)能效限定值和能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。主要有:gb18613-2012《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》、gb30253-2013《永磁同步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》。在兩個(gè)電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中,均將能效等級(jí)分為3級(jí)、2級(jí)及1級(jí)三個(gè)等級(jí),其中1級(jí)最高(相當(dāng)于iec60034-30標(biāo)準(zhǔn)中ie4等級(jí)),2級(jí)其次,確認(rèn)為高效電機(jī)(相當(dāng)于iec60034-30標(biāo)準(zhǔn)中ie3等級(jí)),3級(jí)最低(相當(dāng)于iec30034-30標(biāo)準(zhǔn)中的ie2等級(jí))并強(qiáng)制規(guī)定到2017年9月,1級(jí)能效電動(dòng)機(jī)應(yīng)予以淘汰并不準(zhǔn)使用。在4年多高效電動(dòng)機(jī)研發(fā)和電機(jī)能效提升的實(shí)踐中,異步電動(dòng)機(jī)能效要達(dá)到1級(jí)(ie4)幾乎是不可能的。而永磁電動(dòng)機(jī)卻是普遍能達(dá)到1級(jí)(ie4)等級(jí),甚至更高。而最近ie又批準(zhǔn)了ie5等級(jí)能效值,意味著,我國(guó)中小型電機(jī)的能效限定值和能效等級(jí)又將提升一級(jí)。為此,人們將永磁電動(dòng)機(jī)作為我國(guó)二十一世紀(jì)中小型電機(jī)研發(fā)的領(lǐng)頭羊產(chǎn)品。
從我國(guó)電機(jī)系統(tǒng)的角度看,系統(tǒng)運(yùn)行效率很低。以水泵為例,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和居民生活領(lǐng)域,水泵等負(fù)載機(jī)械應(yīng)用數(shù)量很大。據(jù)統(tǒng)計(jì),水泵配套電機(jī)占電機(jī)總量的23%,年耗電量占發(fā)電量的20%。在普通裝備中,水泵所占比例是高的。然而,目前水泵類(lèi)產(chǎn)品電能利用率非常低,實(shí)際運(yùn)行效率不到50%,系統(tǒng)運(yùn)行效率不到30%,每年我國(guó)在水泵類(lèi)負(fù)載為此要浪費(fèi)電力100億千瓦·時(shí)。在一些負(fù)載中需要調(diào)節(jié)水泵的流量,過(guò)去常采用閥門(mén)、擋板等調(diào)節(jié)流量,這樣做系統(tǒng)運(yùn)行效率明顯下降。
降低系統(tǒng)能耗的一種有效方法就是采用變頻調(diào)速技術(shù),其節(jié)能效果十分明顯。
電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期驅(qū)動(dòng)一個(gè)出水口可變的閥門(mén)而運(yùn)行于一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)速,其水的流量是通過(guò)閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)的。由于電動(dòng)機(jī)恒速運(yùn)行于高壓頭,故關(guān)小閥門(mén)可減少流量,但減少能耗的數(shù)值甚小。
從圖1中可看到,a點(diǎn)為水泵原來(lái)的工作點(diǎn),如果現(xiàn)在需要減少水的流量。在圖1(a)的水流量的節(jié)流控制圖中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變,工作點(diǎn)由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),此時(shí)的功率為:
pb=hb﹒qb=1.2ha﹒0.8ha=0.96pa
即當(dāng)水泵水的流量降低到原來(lái)的80%時(shí),功率僅降為原來(lái)的96%,只下降了4%。如果通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量,如圖1(b)所示的水流量的節(jié)流控制圖,則工作點(diǎn)由a點(diǎn)變?yōu)閏點(diǎn),相應(yīng)的功率為:
pc=hc﹒qc=0.7ha﹒0.8qa=0.56pa
與調(diào)節(jié)閥門(mén)方式節(jié)流相比,節(jié)電率為40%。
可見(jiàn),通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)水泵流量,具有十分顯著的節(jié)電效果。當(dāng)然采用變頻調(diào)速后,變頻調(diào)速器本身也要消耗所帶負(fù)載的5%~8%的電能,對(duì)于包含水泵、電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速器的電機(jī)系統(tǒng)來(lái)講,這一點(diǎn)也應(yīng)考慮的,即使這樣,水泵采用變頻調(diào)速的節(jié)能效果依然是十分明顯的。
基于此,在泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)類(lèi)產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)電機(jī)的能效提升和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能改造中,采用變頻調(diào)速器調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)水的流量和水壓得到了廣泛的應(yīng)用。但是,原來(lái)與三相異步電動(dòng)機(jī)配套的變頻調(diào)速器與三相永磁同步電動(dòng)機(jī)不能配套,所以在永磁同步電動(dòng)機(jī)替代三相異步電動(dòng)機(jī)的同時(shí),必須同時(shí)把應(yīng)用于永磁同步電動(dòng)機(jī)的同步變頻器同時(shí)取代原來(lái)的異步電動(dòng)機(jī)配套的變頻調(diào)速器,使用戶(hù)進(jìn)行節(jié)能改造的成本增加近一倍。之所以異步電動(dòng)機(jī)配套的變頻調(diào)速器不能用于永磁同步電動(dòng)機(jī),主要是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的機(jī)理不一樣所致。用于異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速器是通過(guò)改變定子電壓和頻率來(lái)調(diào)速,而用于永磁同步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速器是控制永磁電動(dòng)機(jī)電樞的直軸分量id和交軸分量ig,通過(guò)矢量控制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。因此,如果要讓用于三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速器能正常驅(qū)動(dòng)及調(diào)節(jié)三相永磁同步電動(dòng)機(jī),就應(yīng)該在三相永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上除了有永磁體建立磁場(chǎng)外,還應(yīng)該具有產(chǎn)生足夠異步轉(zhuǎn)矩的阻尼籠。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:為解決異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速器與永磁同步電動(dòng)機(jī)不能通用調(diào)速的不足,提供一種具有復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子的制造方法及其具有該轉(zhuǎn)子的永磁同步電動(dòng)機(jī),以達(dá)到異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速器與永磁同步電動(dòng)機(jī)通用的目的。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所要采用的技術(shù)方案是:一種具有復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子,包括主軸、熱套在所述主軸上的轉(zhuǎn)子鐵芯以及沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯圓周方向設(shè)置的多個(gè)瓦片狀永磁體形成的磁極,瓦片狀永磁體采用粘貼的方式固定在轉(zhuǎn)子鐵芯上,所述瓦片狀永磁體包括多個(gè)沿轉(zhuǎn)子鐵芯軸向無(wú)縫拼接的瓦片狀磁鋼元,每個(gè)瓦片狀磁鋼元的充磁方向磁極一致,所述瓦片狀磁鋼元包括多片沿轉(zhuǎn)子鐵芯周向無(wú)縫拼接的磁鋼,相鄰所述磁極的極性相反,且每一極瓦片狀永磁體間留有間隙形成空氣隔磁槽,上述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子鐵芯形成了永磁磁場(chǎng);所述轉(zhuǎn)子鐵芯外側(cè)設(shè)有鑄鋁而成的阻尼籠,所述阻尼籠包括一體連接的阻尼桿和阻尼環(huán),所述轉(zhuǎn)子鐵芯外壁上沿周向設(shè)有多條與所述轉(zhuǎn)子鐵芯軸向一致的阻尼槽,所述阻尼槽內(nèi)鑄鋁形成所述阻尼桿。
阻尼環(huán)截面面積仍達(dá)到同規(guī)格異步電動(dòng)機(jī)阻尼環(huán)截面面積的70%-85%。當(dāng)定子電流通電后,轉(zhuǎn)子鐵芯上即形成滯后于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子電勵(lì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),具有較強(qiáng)的異步轉(zhuǎn)矩。在轉(zhuǎn)子鐵芯上具有了永磁磁場(chǎng)和滯后的電勵(lì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),即所謂的復(fù)合磁場(chǎng)。
瓦片狀永磁體的數(shù)量與永磁同步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)成整數(shù)倍,每個(gè)瓦片狀永磁體均粘貼在轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓表面上,且每個(gè)瓦片狀永磁體與轉(zhuǎn)子鐵芯的軸中心線平行,每一極采用若干片磁鋼拼接而成,每一片磁鋼間緊靠首先形成瓦片狀磁鋼元,然后由瓦片狀磁鋼元沿軸向無(wú)縫拼接形成磁極,相鄰磁極間留有空氣隔磁槽,空氣隔磁槽在10-25mm左右,既作為磁鋼極間隔磁,又作為定子磁場(chǎng)切割阻尼桿的通道,采用這種方式制作的磁極一方面可以將整體的瓦片狀磁極分解為多片進(jìn)行加工,然后進(jìn)行拼接節(jié)省原材料,另一方面,每一片瓦形狀磁鋼尺寸和體積變小,在磁鋼生產(chǎn)過(guò)程的壓制成形工序時(shí),能夠提高磁鋼密度,使磁性能保留能力增強(qiáng),有效降低退磁現(xiàn)象。
具體的,所述阻尼槽為刀形槽。刀形槽阻尼槽內(nèi)鑄鋁形成阻尼桿,并在阻尼桿端部形成阻尼環(huán)。
作為優(yōu)選,瓦片狀磁鋼元為等半徑瓦片狀磁鋼元,所述瓦片狀磁鋼元的外緣和內(nèi)緣具有相同的半徑以及不同的圓心。由于瓦片狀永磁體是由多片相同的瓦片狀磁鋼元拼接而成,因此,瓦片狀永磁體也是等半徑瓦片狀永磁體。
作為優(yōu)選,瓦片狀磁鋼元為同心瓦片狀磁鋼元,所述瓦片狀磁鋼元的外緣和內(nèi)緣具有相同的圓心以及不同的半徑。由于瓦片狀永磁體是由多片相同的瓦片狀磁鋼元拼接而成,因此,瓦片狀永磁體也是同心瓦片狀永磁體。
進(jìn)一步,所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外周面上對(duì)應(yīng)設(shè)置每塊所述磁鋼的位置均對(duì)應(yīng)設(shè)有一條凹槽,所述凹槽沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向延伸至所述轉(zhuǎn)子鐵芯全長(zhǎng),凹槽的寬度一般為5-8mm左右。由于瓦片狀永磁體是通過(guò)樹(shù)脂粘貼在轉(zhuǎn)子鐵芯上的,設(shè)置凹槽可以增加瓦片狀永磁體和轉(zhuǎn)子鐵芯外圓周面的粘貼面積。
進(jìn)一步,所述轉(zhuǎn)子鐵芯的軸線方向上的兩端分別安裝有隔磁板,所述隔磁板通過(guò)鐵芯穿心螺桿緊固在所述轉(zhuǎn)子鐵芯上。隔磁板采用鋁板,防止磁力線傳到主軸上影響主軸的工作和壽命。
進(jìn)一步,還包括護(hù)套,所述護(hù)套套設(shè)在所述瓦片狀永磁體的外圓周上。轉(zhuǎn)子鐵芯做外圓,設(shè)置不銹鋼護(hù)套,熱套后過(guò)盈收緊。
一種具有復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子的制造方法,包括以下步驟,
步驟1:制造組成轉(zhuǎn)子鐵芯的多張轉(zhuǎn)子沖片,在轉(zhuǎn)子沖片的外圓周上沖有多條徑向的阻尼桿孔;阻尼桿孔為刀片形深槽。
步驟2:將步驟1中的多張轉(zhuǎn)子沖片壓裝在一起,所有阻尼桿孔拼合在一起形成了阻尼槽,疊裝后的阻尼槽為斜槽,并在阻尼槽內(nèi)進(jìn)行鑄鋁,形成由阻尼桿和阻尼環(huán)連成一體的阻尼籠;阻尼桿鑄在阻尼槽內(nèi),阻尼桿的兩端分別通過(guò)鑄鋁形成的阻尼環(huán)連成一體,從而形成籠狀的阻尼籠。
步驟3:將步驟2中獲得的轉(zhuǎn)子鐵芯進(jìn)行加熱后,熱套在主軸上,并使轉(zhuǎn)子鐵芯位于主軸的鐵芯檔;
步驟4:將套設(shè)在主軸上的轉(zhuǎn)子鐵芯進(jìn)行精車(chē)外圓工序;阻尼環(huán)外徑端面保留不車(chē)削,而轉(zhuǎn)子鐵芯部分進(jìn)行車(chē)削,精車(chē)后外圓直徑滿(mǎn)足公式:外圓直徑=定子鐵芯沖片內(nèi)徑-2×永磁電機(jī)單邊氣隙-2×磁鋼厚度。
步驟5:在轉(zhuǎn)子鐵芯的外周面上粘貼每塊磁鋼的位置上均對(duì)應(yīng)銑出一條凹槽,所述凹槽沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯的軸向延伸至所述轉(zhuǎn)子鐵芯全長(zhǎng);具體的,在磁鋼粘貼處沿軸向中心線開(kāi)槽。
步驟6:在精車(chē)外圓表面上粘貼瓦片狀永磁體,其中,每一極的所述瓦片狀永磁體的制作過(guò)程:首先由多塊磁鋼沿轉(zhuǎn)子鐵芯外圓圓周表面無(wú)縫拼接形成瓦片狀磁鋼元,然后再由多個(gè)瓦片狀磁鋼元沿轉(zhuǎn)子鐵芯軸向無(wú)縫拼接形成所述瓦片狀永磁體;
步驟7:瓦片狀永磁體粘貼完后,將護(hù)套熱套在瓦片狀永磁體的外圓周上,冷卻后收縮過(guò)盈收緊;護(hù)套為采用由1cr18ni9材料拉拔而成的不銹鋼護(hù)套。
步驟8:在轉(zhuǎn)子鐵芯的軸線方向上的兩端分別安裝隔磁板,并通過(guò)鐵芯穿心螺桿將隔磁板緊固在轉(zhuǎn)子鐵芯上。
一種永磁同步電動(dòng)機(jī),包括上述的具有復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子,還包括由內(nèi)向外依次套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子外側(cè)的定子和電機(jī)殼,所述定子包括定子繞組和定子鐵芯,所述電機(jī)殼的外周面上設(shè)有接線盒,所述電機(jī)殼軸向的兩端均封設(shè)有端蓋,且一側(cè)所述端蓋的外側(cè)設(shè)有風(fēng)扇,所述風(fēng)扇上罩設(shè)有風(fēng)扇罩。
具體的,所述定子鐵芯采用斜槽,所述轉(zhuǎn)子采用直槽。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)子鐵芯是基于相同功率和極數(shù)的三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯沖片、轉(zhuǎn)子鐵芯和阻尼籠,轉(zhuǎn)子鐵芯按異步電動(dòng)機(jī)一般的工藝壓裝而成并在阻尼桿孔中鑄鋁,并同時(shí)鑄成阻尼環(huán),形成聯(lián)接一體的阻尼籠。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的一種具有復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子的制造方法及其具有該轉(zhuǎn)子的永磁同步電動(dòng)機(jī),采用具有永磁磁場(chǎng)和滯后的電勵(lì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成的復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子,這樣永磁同步電動(dòng)機(jī)既能與矢量控制的同步電動(dòng)機(jī)專(zhuān)用變頻調(diào)速器配合正常起動(dòng)和調(diào)速,又能和調(diào)壓、調(diào)頻的異步電動(dòng)機(jī)專(zhuān)用變頻調(diào)速器配套,正常起動(dòng)和調(diào)速。同時(shí),當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí),能抵御因脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩、紋波轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的速度波動(dòng),明顯改變了變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的低速平穩(wěn)性,增強(qiáng)了在恒功率區(qū)弱磁擴(kuò)速的能力。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是調(diào)速運(yùn)行節(jié)能原理圖;
圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是轉(zhuǎn)子的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是轉(zhuǎn)子鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是等半徑瓦片狀磁鋼元的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6是同心瓦片狀磁鋼元的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7是轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)示意圖(58槽未全部示出);
圖8是阻尼桿孔/阻尼槽的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖9是定子鐵芯的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖10是定子和轉(zhuǎn)子裝配的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖11是定子沖片的結(jié)構(gòu)示意圖(72槽未全部示出)。
圖中:1、主軸,2、轉(zhuǎn)子鐵芯,3、阻尼環(huán),4、永磁體,41、磁鋼元,42、磁鋼,5、護(hù)套,6、隔磁板,7、定子鐵芯,8、轉(zhuǎn)子沖片,81、阻尼桿孔,82、阻尼槽,9、隔磁槽,10、阻尼桿,11、定子槽,12、扣片,13、扣片槽,14、壓圈,15、凹槽,16、定子沖片,17、轉(zhuǎn)子。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。此圖為簡(jiǎn)化的示意圖,僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu),因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
如圖2-8所示,一種具有復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子17,包括主軸1、熱套在所述主軸1上的轉(zhuǎn)子鐵芯2以及沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯2圓周方向設(shè)置的多個(gè)瓦片狀永磁體4形成的磁極,瓦片狀永磁體4采用粘貼的方式固定在轉(zhuǎn)子鐵芯2上,所述瓦片狀永磁體4包括多個(gè)沿轉(zhuǎn)子鐵芯2軸向無(wú)縫拼接的瓦片狀磁鋼元41,每個(gè)瓦片狀磁鋼元41的充磁方向磁極一致,所述瓦片狀磁鋼元41包括多塊沿轉(zhuǎn)子鐵芯2周向無(wú)縫拼接的磁鋼42,相鄰所述磁極的極性相反,且每一極瓦片狀永磁體4間留有間隙形成空氣隔磁槽9,上述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子鐵芯2形成了永磁磁場(chǎng);所述轉(zhuǎn)子鐵芯2外側(cè)設(shè)有鑄鋁而成的阻尼籠,所述阻尼籠包括一體連接的阻尼桿10和阻尼環(huán)3,所述轉(zhuǎn)子鐵芯2外壁上沿周向設(shè)有多條與所述轉(zhuǎn)子鐵芯2軸向一致的阻尼槽82,所述阻尼槽82內(nèi)鑄鋁形成所述阻尼桿10。
阻尼環(huán)3截面面積仍達(dá)到同規(guī)格異步電動(dòng)機(jī)阻尼環(huán)3截面面積的70%-85%。當(dāng)定子電流通電后,轉(zhuǎn)子鐵芯2上即形成滯后于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子17電勵(lì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),具有較強(qiáng)的異步轉(zhuǎn)矩。在轉(zhuǎn)子鐵芯2上具有了永磁磁場(chǎng)和滯后的電勵(lì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),即所謂的復(fù)合磁場(chǎng)。
瓦片狀永磁體4的數(shù)量與永磁同步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)成整數(shù)倍,每個(gè)瓦片狀永磁體4均粘貼在轉(zhuǎn)子鐵芯2的外圓表面上,且每個(gè)瓦片狀永磁體4與轉(zhuǎn)子鐵芯2的軸中心線平行,每一極采用若干片磁鋼42拼接而成,每一片磁鋼42間緊靠首先形成瓦片狀磁鋼元41,然后由瓦片狀磁鋼元41沿軸向無(wú)縫拼接形成磁極,相鄰磁極間留有空氣隔磁槽9,空氣隔磁槽9在10-25mm左右,既作為磁鋼42極間隔磁,又作為定子磁場(chǎng)切割阻尼桿10的通道,采用這種方式制作的磁極一方面可以將整體的瓦片狀磁極分解為多片進(jìn)行加工,然后進(jìn)行拼接節(jié)省原材料,另一方面,在拼接時(shí),相鄰磁鋼42互相擠壓,能夠提高磁鋼42密度,使磁性能保留能力增強(qiáng),有效降低退磁現(xiàn)象。
具體的,轉(zhuǎn)子鐵芯2是由多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片8壓裝而成的,轉(zhuǎn)子沖片8上設(shè)有的阻尼桿孔81,阻尼桿孔81為刀形孔,當(dāng)轉(zhuǎn)子沖片8壓裝在一起時(shí),阻尼桿孔81就形成了阻尼槽82,且所述阻尼槽82也為刀形槽。刀形的阻尼槽82內(nèi)鑄鋁形成阻尼桿10,并在阻尼桿10端部形成阻尼環(huán)3。
瓦片狀永磁體4由多個(gè)瓦片狀磁鋼元41組成,瓦片狀磁鋼元41包括弧形的內(nèi)緣和弧形的外緣,內(nèi)緣和外緣具有等半徑和同心兩種結(jié)構(gòu)。
作為優(yōu)選,瓦片狀磁鋼元41為等半徑瓦片狀磁鋼元41,所述瓦片狀磁鋼元41的外緣和內(nèi)緣具有相同的半徑以及不同的圓心。由于瓦片狀永磁體4是由多片相同的瓦片狀磁鋼元41拼接而成,因此,瓦片狀永磁體4也是等半徑瓦片狀永磁體4。如圖5所示,外緣和內(nèi)緣半徑均為r,內(nèi)緣的圓心為o',外緣的圓心為o,兩圓心之間的距離為h。
作為優(yōu)選,瓦片狀磁鋼元41為同心瓦片狀磁鋼元41,所述瓦片狀磁鋼元41的外緣和內(nèi)緣具有相同的圓心以及不同的半徑。由于瓦片狀永磁體4是由多片相同的瓦片狀磁鋼元41拼接而成,因此,瓦片狀永磁體4也是同心瓦片狀永磁體4。如圖6所示,外緣和內(nèi)緣圓心均為o,內(nèi)緣的半徑為r1,外緣的半徑為r2。
所述轉(zhuǎn)子鐵芯2的外周面上對(duì)應(yīng)設(shè)置每塊所述磁鋼42的位置均對(duì)應(yīng)沖有一條凹槽15,所述凹槽15沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯2的軸向延伸至所述轉(zhuǎn)子鐵芯2全長(zhǎng),凹槽15的寬度小于磁鋼42的寬度。由于瓦片狀永磁體4是通過(guò)樹(shù)脂粘貼在轉(zhuǎn)子鐵芯2上的,設(shè)置凹槽15可以增加瓦片狀永磁體4和轉(zhuǎn)子鐵芯2外圓周面的粘貼面積。
如圖3-4所示,一個(gè)瓦片狀永磁體由4片瓦片狀磁鋼元41組成,一片瓦片狀磁鋼元41由3片磁鋼42組成,那么整個(gè)瓦片狀永磁體4就由12片磁鋼42按照3*4矩陣方式拼接而成,并且12片磁鋼42對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵芯2的位置上均沖有一條凹槽15,且同一列的磁鋼42的凹槽15可以沿轉(zhuǎn)子鐵芯2軸向上下連通。
所述轉(zhuǎn)子鐵芯2的軸線方向上的兩端分別安裝有隔磁板6,所述隔磁板6通過(guò)鐵芯穿心螺桿緊固在所述轉(zhuǎn)子鐵芯2上。
還包括護(hù)套5,所述護(hù)套5套設(shè)在所述瓦片狀永磁體4的外圓周上。轉(zhuǎn)子鐵芯2做外圓,設(shè)置不銹鋼護(hù)套5,熱套后過(guò)盈收緊。
一種具有復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子17的制造方法,包括以下步驟,
步驟1:制造組成轉(zhuǎn)子鐵芯2的多張轉(zhuǎn)子沖片8,在轉(zhuǎn)子沖片8的外圓周上開(kāi)設(shè)多條徑向的阻尼桿孔81;阻尼桿孔81為刀片形深槽。如圖7和圖8所示。
步驟2:將步驟1中的多張轉(zhuǎn)子沖片8壓裝在一起,所有阻尼桿孔81拼合在一起形成了阻尼槽82,并在阻尼槽82內(nèi)進(jìn)行鑄鋁,形成由阻尼桿10和阻尼環(huán)3連成一體的阻尼籠;阻尼桿10鑄在阻尼槽82內(nèi),阻尼桿10的兩端分別通過(guò)鑄鋁形成的阻尼環(huán)3連成一體,從而形成籠狀的阻尼籠。
步驟3:將步驟2中獲得的轉(zhuǎn)子鐵芯2進(jìn)行加熱后,熱套在主軸1上,并使轉(zhuǎn)子鐵芯2位于主軸1的鐵芯檔;
步驟4:將套設(shè)在主軸1上的轉(zhuǎn)子鐵芯2進(jìn)行精車(chē)外圓工序;阻尼環(huán)3外徑端面保留不車(chē)削,而轉(zhuǎn)子鐵芯2部分進(jìn)行車(chē)削,精車(chē)后外圓直徑滿(mǎn)足公式:外圓直徑=定子鐵芯7沖片內(nèi)徑-2×永磁電機(jī)單邊氣隙-2×磁鋼42厚度。
步驟5:在轉(zhuǎn)子鐵芯2的外周面上粘貼每塊磁鋼42的位置上均對(duì)應(yīng)銑出一條凹槽15,所述凹槽15沿所述轉(zhuǎn)子鐵芯2的軸向延伸至所述轉(zhuǎn)子鐵芯2全長(zhǎng);
步驟6:在精車(chē)外圓表面上粘貼瓦片狀永磁體4,其中,每一極的所述瓦片狀永磁體4的制作過(guò)程:首先由多塊磁鋼42沿轉(zhuǎn)子鐵芯2外圓圓周表面無(wú)縫拼接形成瓦片狀磁鋼元41,然后再由多個(gè)瓦片狀磁鋼元41沿轉(zhuǎn)子鐵芯2軸向無(wú)縫拼接形成所述瓦片狀永磁體4;
步驟7:瓦片狀永磁體4粘貼完后,將護(hù)套5熱套在瓦片狀永磁體4的外圓周上,冷卻后收縮過(guò)盈收緊;護(hù)套5為采用由1cr18ni9材料拉拔而成的不銹鋼護(hù)套5。
步驟8:在轉(zhuǎn)子鐵芯2的軸線方向上的兩端分別安裝隔磁板6,并通過(guò)鐵芯穿心螺桿將隔磁板6緊固在轉(zhuǎn)子鐵芯2上。
一種永磁同步電動(dòng)機(jī),包括上述的具有復(fù)合磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子,還包括由內(nèi)向外依次套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子17外側(cè)的定子和電機(jī)殼,所述定子包括定子繞組和定子鐵芯7,所述電機(jī)殼的外周面上設(shè)有接線盒,所述電機(jī)殼軸向的兩端均封設(shè)有端蓋,且一側(cè)所述端蓋的外側(cè)設(shè)有風(fēng)扇,所述風(fēng)扇上罩設(shè)有風(fēng)扇罩。
如圖9-11所示,所述定子鐵芯7采用斜槽,所述轉(zhuǎn)子鐵芯2采用直槽。定子鐵芯7由多片定子沖片16沖壓而成,定子鐵芯7內(nèi)圈均勻設(shè)有軸向的定子槽11,定子鐵芯7的定子槽11為72槽,定子鐵芯7的外圓周上設(shè)有9槽的用于安裝扣片12的扣片槽13,定子鐵芯7兩端面上設(shè)有定子鐵芯7壓圈14,扣片12端部扣在壓圈14上,轉(zhuǎn)子鐵芯2的阻尼槽82為58槽。定子槽11與轉(zhuǎn)子槽即阻尼槽82的比例在電磁計(jì)算時(shí)經(jīng)過(guò)優(yōu)化調(diào)整。
本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子鐵芯2是基于相同功率和極數(shù)的三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯2沖片、轉(zhuǎn)子鐵芯2和阻尼籠,轉(zhuǎn)子鐵芯2按異步電動(dòng)機(jī)一般的工藝壓裝而成并在阻尼桿孔81中鑄鋁,并同時(shí)鑄成阻尼環(huán)3,形成聯(lián)接一體的阻尼籠。
如圖4所示,轉(zhuǎn)子的高度h0為210mm,誤差范圍為0-2.5mm,護(hù)套5的外徑φ1為282.6mm,護(hù)套5的內(nèi)徑φ2為278mm;永磁體4的外徑φ3與護(hù)套5的內(nèi)徑φ2相等為278mm,永磁體4的內(nèi)徑φ4為264mm,阻尼環(huán)3的高度h為20mm,阻尼環(huán)3的斷面為梯形,且阻尼環(huán)3外側(cè)的內(nèi)緣和外緣上設(shè)有r5的圓弧倒角,且阻尼環(huán)3的內(nèi)圈和外圈沿軸向傾斜角度α為4°,阻尼環(huán)外側(cè)的寬度d為38mm,阻尼環(huán)3外徑φ8為281mm,阻尼環(huán)3外徑φ8大于永磁體4的外徑φ3;阻尼槽82的深度l為24.8mm。
如圖7-8所示,轉(zhuǎn)子沖片8的外徑φ5為285mm,轉(zhuǎn)子沖片8的內(nèi)徑φ6為85mm,內(nèi)徑φ6與主軸1尺寸匹配,轉(zhuǎn)子沖片8沖壓形成的轉(zhuǎn)子鐵芯2精車(chē)后的外徑φ7為283.8mm,此時(shí)阻尼槽82深度l0較大為34.1mm,在此基礎(chǔ)上繼續(xù)切掉l1的深度,且l1為9.3mm,形成深度l為24.8mm的阻尼槽82,阻尼槽82分為上下兩段,上段槽內(nèi)寬度d1為3.7mm,下段的頂部槽內(nèi)寬度d2為4.7mm,下段的底部槽內(nèi)寬度d3為2.6mm,且下段的深度l2為17.6mm。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示,通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容,相關(guān)的工作人員完全可以在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi),進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容,必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。