本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空壓機(jī)用變頻驅(qū)動(dòng)半封式永磁同步電機(jī)。

背景技術(shù)：

目前，螺桿空氣壓縮機(jī)市場競爭異常激烈，低價(jià)競爭愈演愈烈，一些具有開發(fā)能力的壓縮機(jī)制造廠家，也在不斷創(chuàng)新開發(fā)新的、具有競爭力的產(chǎn)品，來創(chuàng)造新的亮點(diǎn)，主要推出壓縮機(jī)節(jié)能產(chǎn)品并配套上高效率（2級能效）或超高效率（1級能效）變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)，將作為新一代節(jié)能型空壓機(jī)組產(chǎn)品全面開發(fā)并逐步推向市場。

根據(jù)市場調(diào)查，目前永磁壓縮機(jī)技術(shù)日趨成熟，但也參差不齊，一般的產(chǎn)品損耗大、效率低，高端產(chǎn)品又成本高價(jià)格較貴，大眾市場難以接受。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有方法的不足，提供一種損耗小、效率高且成本較低的空壓機(jī)用變頻驅(qū)動(dòng)半封式永磁同步電機(jī)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的方案是：

一種空壓機(jī)用變頻驅(qū)動(dòng)半封式永磁同步電機(jī)，包括定子組件，所述定子組件包括定子鐵心和設(shè)置在所述定子鐵心上的定子槽，所述定子槽為梨形槽，所述定子槽有多個(gè)，多個(gè)所述定子槽沿所述定子鐵心的圓周方向均布設(shè)置，所述永磁同步電機(jī)的基準(zhǔn)頻率為150Hz，所述定子鐵心的長度為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子鐵心的長度的40%~50%，所述定子槽的面積為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子槽的面積的1.60~1.80倍。

優(yōu)選地，所述定子槽高為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子槽的槽高的1.55~1.75倍，所述定子槽的槽底圓的半徑為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子槽的槽底圓的半徑的1.05~1.15倍，所述定子槽的槽寬為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子槽的槽寬的0.75~0.95倍。

優(yōu)選地，所述永磁同步電機(jī)還包括轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子鐵心和嵌設(shè)在所述轉(zhuǎn)子鐵心中的與所述永磁同步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)成整數(shù)倍的多個(gè)磁鋼，多個(gè)所述磁鋼按照極性沿所述轉(zhuǎn)子鐵心的圓周方向?qū)ΨQ設(shè)置，相鄰兩極所述磁鋼之間設(shè)有隔磁結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述隔磁結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子鐵心上且位于相鄰兩個(gè)所述磁鋼之間的隔磁孔，所述隔磁孔的邊緣與相鄰一側(cè)的所述磁鋼之間設(shè)有間隙。

進(jìn)一步地，每一極所述磁鋼的磁通量偏差不大于2%。

進(jìn)一步地，所述磁鋼在所述轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)靠近所述轉(zhuǎn)子鐵心的外圓周面。

進(jìn)一步地，空壓機(jī)包括陽轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子鐵心套設(shè)在所述陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，所述轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)孔與所述陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相配合。

進(jìn)一步地，所述磁鋼表面噴涂有Ni5Cu10Ni5b復(fù)合涂層。

優(yōu)選地，所述永磁同步電機(jī)的氣隙長度為1.0~4.0。

優(yōu)選地，所述永磁同步電機(jī)包括機(jī)座，所述機(jī)座一端封閉，另一端開口并與空壓機(jī)連接，所述定子組件設(shè)置在所述機(jī)座內(nèi)。

由于上述方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有方法相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型的空壓機(jī)用變頻驅(qū)動(dòng)半封式永磁同步電機(jī)通過提高電機(jī)的基準(zhǔn)頻率，減少定子鐵心的長度可使電機(jī)的成本降低，同時(shí)可減少定子鐵耗，從而提高電機(jī)的效率；通過增加定子槽的面積，可減少電機(jī)的銅耗，進(jìn)一步提高了電機(jī)的效率。

附圖說明

附圖1為本實(shí)用新型的空壓機(jī)用變頻驅(qū)動(dòng)半封式永磁同步電機(jī)的定子組件的結(jié)構(gòu)示意圖（只示意出部分定子槽）；

附圖2為本實(shí)用新型的空壓機(jī)用變頻驅(qū)動(dòng)半封式永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為附圖2中A處局部放大圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來對本實(shí)用新型的方法方案作進(jìn)一步的闡述。

本實(shí)用新型的空壓機(jī)包括空壓機(jī)本體和用于驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)運(yùn)行的變頻驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)，永磁同步電機(jī)包括機(jī)座，機(jī)座一端封閉，另一端開口并通過法蘭與空壓機(jī)連接，即永磁同步電機(jī)和空壓機(jī)共用一端蓋，二者形成半封式的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的永磁同步電機(jī)還包括定子組件和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子組件。

定子組件設(shè)置在機(jī)座內(nèi)。如圖1所示，定子組件包括定子鐵心1，定子鐵心1上設(shè)有定子槽11，定子槽11有多個(gè)，沿定子鐵心1的圓周方向均布分布。本實(shí)施例中，定子槽11呈梨形結(jié)構(gòu)。

為了使永磁同步電機(jī)與空壓機(jī)相配套，且為了降低永磁同步電機(jī)的成本，該永磁同步電機(jī)的基準(zhǔn)頻率由一般的50Hz提高為150Hz，但基準(zhǔn)頻率提高后，在其他參數(shù)保持不變的情況下，定子鐵耗將增大，定子鐵耗可根據(jù)下式計(jì)算：

其中：為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取2.5~2.0；

為單位重量鐵心的損耗；

為磁感應(yīng)強(qiáng)度；

和均為基準(zhǔn)頻率，為改變之前的基準(zhǔn)頻率，為50Hz，為提高后的基準(zhǔn)頻率，為150Hz。

在、、均保持不變的情況下，永磁同步電動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)頻率由50Hz提高至150Hz時(shí)，定子鐵心在重量相同條件下，定子鐵耗將增加即4.17倍。

將定子鐵心1的長度縮短可使定子鐵耗相應(yīng)減少，從而使永磁同步電機(jī)的效率提高，同時(shí)還可以使永磁同步電機(jī)的成本降低，根據(jù)電磁綜合計(jì)算，定子鐵心1的長度為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子鐵心的長度的40%~50%時(shí)，可使定子鐵耗控制在要求范圍內(nèi)，使永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到1級能效。

本實(shí)施例中，以Y2 200L2-2 37kw電機(jī)為例，當(dāng)電機(jī)基準(zhǔn)頻率提高為150Hz時(shí)，定子鐵耗將增加即4.17倍，定子鐵心1的長度由185mm縮短為85mm，定子鐵心1的重量減少26.78kg，使定子鐵耗下降44.1%，綜合計(jì)算定子鐵耗要比Y2 200L2-2 37kw電機(jī)的定子鐵耗增加2.46倍，定子鐵耗仍在要求范圍內(nèi)，永磁同步電機(jī)的效率可達(dá)到1級能效。

為了減少銅耗，進(jìn)一步提高永磁同步電機(jī)的效率，可增加定子槽11的面積，以同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子槽的面積為參考，該實(shí)用新型的定子槽的面積為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子槽的面積的1.60~1.80倍時(shí)最佳。

定子槽11的基本尺寸包括槽高、槽底圓半徑、槽寬，本實(shí)施例中，通過改變這些參數(shù)值來使定子槽11的面積增加1.60~1.80倍，具體為定子槽11的槽高為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子槽的槽高的1.55~1.75倍，定子槽11的槽底圓的半徑為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子槽的槽底圓的半徑的1.05~1.15倍，定子槽11的槽寬為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)的定子槽的槽寬的0.75~0.95倍。

以Y2 200L2-2 異步電機(jī)為例，定子槽的槽高由29mm增加到41mm，槽底圓直徑由12.2mm變?yōu)?3.5mm，槽寬由9.2mm變?yōu)?mm。本實(shí)用新型的定子槽面積相比Y2 200L2-2 異步電機(jī)的定子槽面積增加了180.15mm2，增幅達(dá)69.38%，按照槽滿率78%計(jì)算，槽內(nèi)導(dǎo)體總面積增加140.52mm2，經(jīng)電磁計(jì)算，銅耗由Y2 200L2-2 異步電機(jī)的680.6w大幅降低至401.82w，降幅達(dá)40.96%。

轉(zhuǎn)子組件套裝在空壓機(jī)的陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上。如圖2和圖3所示，轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子鐵心21和嵌設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵心21中的與永磁同步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)成整數(shù)倍的多個(gè)磁鋼22，多個(gè)磁鋼22按照極性沿轉(zhuǎn)子鐵心21的圓周方向?qū)ΨQ設(shè)置，轉(zhuǎn)子鐵心21的內(nèi)徑與空壓機(jī)的陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相配合。本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子鐵心21的內(nèi)孔為錐孔，為了減少轉(zhuǎn)子鐵心21的磨損，同時(shí)為便利錐孔的加工，在轉(zhuǎn)子鐵心21的內(nèi)孔與陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有鋼套。

轉(zhuǎn)子鐵心21呈餅式結(jié)構(gòu)，使其運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較小，轉(zhuǎn)子組件在使用前需依次進(jìn)行靜平衡和動(dòng)平衡試驗(yàn)。

相鄰兩個(gè)磁鋼22之間設(shè)有隔磁結(jié)構(gòu)，隔磁結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子鐵心21上且位于相鄰兩個(gè)磁鋼22之間的隔磁孔231，隔磁孔231的邊緣與相鄰一側(cè)的磁鋼22之間均設(shè)有間隙232，間隙232的寬度為2~4mm，該隔磁孔231和間隙232均可起到隔磁的作用，從而形成復(fù)合隔磁結(jié)構(gòu)，隔磁效果更佳，同時(shí)每一極磁鋼22的磁通量偏差不大于2%，這使得每一極磁力線都對稱，這樣，磁力線就不會(huì)泄漏到陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，從而可防止磁力線沿陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸進(jìn)入空壓機(jī)內(nèi)部，磁化螺桿，從而影響空壓機(jī)的使用壽命。

磁鋼22在轉(zhuǎn)子鐵心21內(nèi)靠近轉(zhuǎn)子鐵心21的外圓周面，這樣，使得磁鋼22的用量較少，可節(jié)約成本，而且由于磁鋼22是內(nèi)嵌在轉(zhuǎn)子鐵心21中，磁鋼22不容易從轉(zhuǎn)子鐵心21中脫出，提高了該永磁同步電機(jī)的可靠性。

另外，通過減少雜散損耗也可以提高永磁同步電機(jī)的效率，減少雜散損耗可通過調(diào)整永磁同步電機(jī)的氣隙長度來實(shí)現(xiàn)，經(jīng)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)永磁同步電機(jī)的長度增加0.1mm時(shí)，由于雜散損耗的下降可使效率提高1.5%，該永磁同步電機(jī)的氣隙長度為1.0~4.0，具體數(shù)值可根據(jù)永磁同步電機(jī)的規(guī)格設(shè)定。

一種具體的實(shí)施例，永磁同步電機(jī)的氣隙長度由0.8增加到1.0時(shí)，同時(shí)調(diào)整了定子鐵心1的斜槽的距離，使雜散損耗由316.16w減少至171.51w。

為了提高永磁同步電機(jī)的過載能力，以應(yīng)對空壓機(jī)頻繁帶載啟動(dòng)，該永磁同步電機(jī)的服務(wù)系數(shù)為1.15，失步轉(zhuǎn)矩達(dá)到2.2倍及以上。同時(shí)要求磁鋼22的內(nèi)稟矯頑力不小于1990KA/m，并對磁鋼22進(jìn)行150℃/5h的磁穩(wěn)定工藝，同時(shí)在磁鋼22外表面噴涂Ni5Cu10Ni5b復(fù)合涂層進(jìn)行防氧化。

綜上，本實(shí)用新型的永磁同步電機(jī)經(jīng)過鐵耗、鋼耗、雜散損耗的調(diào)整和優(yōu)化，使得該永磁同步電機(jī)的效率較高，其能效限定值能夠達(dá)到1級能效的要求，具體可通過減少定子鐵心的長度使定子鐵耗減小，通過增加定子槽的面積使銅耗減少，通過增加氣隙長度使雜散損耗減少；另外，該永磁同步電機(jī)的隔磁措施使磁力線不會(huì)泄漏到陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上，從而可防止磁力線沿陽轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸進(jìn)入空壓機(jī)內(nèi)部，磁化螺桿，提高了空壓機(jī)的可靠性及使用壽命；而且，該永磁同步電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力，可應(yīng)對空壓機(jī)頻繁帶載啟動(dòng)。

上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的方法構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)方法的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。