一種采用異步電機(jī)定子的永磁電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)于節(jié)能環(huán)保事業(yè)投入的不斷加大，各行各業(yè)對(duì)于節(jié)能減排也愈加重視，由于我國(guó)電機(jī)行業(yè)的能耗占到總能耗的70%以上，因此提高電機(jī)的能效等級(jí)就成為降低能源消耗的重要手段。中國(guó)中小型電機(jī)行業(yè)政策從國(guó)家層面主要就是推廣節(jié)能高效電機(jī)。節(jié)能高效電機(jī)與普通電機(jī)相比，損耗平均下降20%、效率提高2%-7% ;超高效電機(jī)則比節(jié)能高效電機(jī)效率平均再提高2%。高效節(jié)能電機(jī)目前主要有如下幾種:采用低損耗和優(yōu)化設(shè)計(jì)的高效異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等等。
[0003]高效異步電機(jī)在工作原理上，與傳統(tǒng)低效率異步電機(jī)完全相同，區(qū)別在于采用更低損耗的硅鋼片，并且在磁負(fù)荷和電流負(fù)荷等與損耗正相關(guān)的若干參數(shù)設(shè)計(jì)方面，取值更低，這種設(shè)計(jì)的核心思想是用更多更好的材料換取效率的提高。在價(jià)格方面，要比傳統(tǒng)低效率異步電機(jī)貴10-20%。
[0004]永磁同步電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)都屬于同步電機(jī)，其區(qū)別在于供電波形。永磁同步電機(jī)采用正弦波供電，而無(wú)刷直流電機(jī)采用方波供電，二者由于運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速，因此轉(zhuǎn)子沒(méi)有轉(zhuǎn)差功率，相比異步電機(jī)至少提高效率2_3%，再加之定子損耗的優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此在效率指標(biāo)方面，可以在不增加材料消耗的情況下，大幅提高電機(jī)效率，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，普遍能夠達(dá)到國(guó)家2級(jí)以上能效等級(jí)。由于采用了永磁材料，整機(jī)價(jià)格會(huì)比異步電機(jī)貴20-30%。
[0005]開關(guān)磁阻電機(jī)，與無(wú)刷直流電機(jī)類似，屬于自控式電機(jī)，需要控制器配套，沒(méi)有轉(zhuǎn)差功率，也能夠?qū)崿F(xiàn)較高的效率，同時(shí)轉(zhuǎn)子沒(méi)有永磁材料，因此在價(jià)格和可靠性方面略優(yōu)。缺點(diǎn)是需要配套控制器的支持，在定速驅(qū)動(dòng)工況，相比能夠直接電網(wǎng)運(yùn)行的異步電機(jī)和自啟動(dòng)永磁電機(jī)，整體價(jià)格偏高。
[0006]以上幾種電機(jī)雖然運(yùn)行原理不同，但是其設(shè)計(jì)的核心思想都是通過(guò)優(yōu)化磁路結(jié)構(gòu)或者采用低損耗的鐵磁材料等手段，降低電機(jī)損耗，從而提高效率。在推廣方式上，主要采用的是購(gòu)買新電機(jī)，替換傳統(tǒng)的低效率異步電機(jī)，從節(jié)能效果和操作便利性的角度來(lái)開，這種購(gòu)置新電機(jī)的方式無(wú)疑是最佳選擇，但是考慮到眾多工業(yè)企業(yè)存在大量需要替換的低效率異步電機(jī)，如果都采用這種新購(gòu)置高效率電機(jī)的方法，無(wú)疑在采購(gòu)經(jīng)費(fèi)方面壓力很大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為了克服傳統(tǒng)異步電機(jī)存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種采用異步電機(jī)定子的永磁電機(jī)。
[0008]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種采用異步電機(jī)定子的永磁電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸5，定子沖片I上設(shè)有定子槽及繞組2，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子沖片3上設(shè)有永磁體。
[0009]所述用于具有自啟動(dòng)能力的定速驅(qū)動(dòng)工況的轉(zhuǎn)子沖片3上內(nèi)設(shè)有內(nèi)置式永磁體6，轉(zhuǎn)子沖片3邊緣設(shè)有轉(zhuǎn)子槽及鼠籠條4。
[0010]所述用于變頻器供電的變速驅(qū)動(dòng)工況的轉(zhuǎn)子沖片3內(nèi)部設(shè)有轉(zhuǎn)子支承筋板8，轉(zhuǎn)子沖片外邊緣設(shè)有表貼式永磁體7。
[0011 ] 所述轉(zhuǎn)子沖片3上設(shè)有永磁體槽，永磁體槽內(nèi)嵌放永磁體。
[0012]本實(shí)用新型的采用異步電機(jī)定子的永磁電機(jī)，在傳統(tǒng)異步電機(jī)基礎(chǔ)上，利用原有電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，僅僅將轉(zhuǎn)子鐵心部分替換，就可以提高電機(jī)運(yùn)行效率。針對(duì)變頻器供電的變速驅(qū)動(dòng)工況，將原有異步電機(jī)轉(zhuǎn)子更換為僅帶永磁體的轉(zhuǎn)子；對(duì)于直接工頻電網(wǎng)供電的定速驅(qū)動(dòng)工況，將原有異步電機(jī)轉(zhuǎn)子更換為帶鼠籠和永磁體的轉(zhuǎn)子，從而具備自啟動(dòng)能力；如果待改造的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軛部結(jié)構(gòu)空間較大，也可以在原有電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上加工出永磁體槽，并完成永磁體的嵌放，從而最大程度上保留原有電機(jī)結(jié)構(gòu)，降低改造成本。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是傳統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是傳統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖(帶有自啟動(dòng)能力)。
[0016]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例二電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖(帶有自啟動(dòng)能力)。
[0017]圖中:1、定子沖片，2、定子槽及繞組，3、轉(zhuǎn)子沖片，4、轉(zhuǎn)子槽及鼠籠條，5、轉(zhuǎn)軸，6、內(nèi)置式永磁體，7、表貼式永磁體，8、轉(zhuǎn)子支撐筋板。
【具體實(shí)施方式】
[0018]傳統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，定子沖片I上設(shè)有定子槽及繞組2 ;傳統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖2所示，轉(zhuǎn)子沖片3外緣設(shè)有轉(zhuǎn)子槽和鼠籠條4，中心設(shè)有轉(zhuǎn)軸5。
[0019]本實(shí)用新型實(shí)施例一永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖3所示，在利用圖1所示原有定子和繞組的情況下，將圖2所示的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子替換為圖3所示轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子沖片3上內(nèi)設(shè)有內(nèi)置式永磁體6，轉(zhuǎn)子沖片3邊緣設(shè)有轉(zhuǎn)子槽及鼠籠條4，該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)適用于具有自啟動(dòng)能力的定速驅(qū)動(dòng)工況，也就是原有異步電動(dòng)機(jī)直接工頻電網(wǎng)，不需要調(diào)速的場(chǎng)合。
[0020]本實(shí)用新型實(shí)施例二永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖4所示，在利用圖1所示原有定子和繞組的情況下，將圖2所示的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子替換為圖4所示轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子沖片3內(nèi)部設(shè)有轉(zhuǎn)子支承筋板8，轉(zhuǎn)子沖片外邊緣設(shè)有表貼式永磁體7。該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)適用于不需要自啟動(dòng)能力的變速驅(qū)動(dòng)工況，此時(shí)需要變頻器供電。
[0021]其主要原理如下:異步電機(jī)能夠正常運(yùn)行，核心在于定轉(zhuǎn)子繞組排布，如果繞組下線合理，定子繞組流過(guò)三相對(duì)稱交流電，就會(huì)在定子側(cè)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而在轉(zhuǎn)子繞組或鼠籠內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，雙邊磁場(chǎng)相互作用即可穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。異步電動(dòng)機(jī)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速始終超前于轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁場(chǎng)，只有產(chǎn)生轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)子才能產(chǎn)生感應(yīng)電流進(jìn)而旋轉(zhuǎn)出力。將傳統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子更換為圖3所示帶有永磁體的轉(zhuǎn)子以后，電機(jī)首先利用轉(zhuǎn)子鼠籠條產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，在接近同步轉(zhuǎn)速后利用永磁同步轉(zhuǎn)矩牽入同步運(yùn)行，通過(guò)對(duì)永磁體用量和尺寸合理設(shè)計(jì)，使得在原有異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中感應(yīng)電壓與端口供電電壓匹配，就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)空載電流和額定電流的合理化，進(jìn)而保證電機(jī)的穩(wěn)定帶載運(yùn)行。將傳統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子更換為圖4所示轉(zhuǎn)子后，在變頻器激勵(lì)磁場(chǎng)的作用下，電機(jī)逐漸加速到給定轉(zhuǎn)速，可以實(shí)現(xiàn)相同的驅(qū)動(dòng)效果。
[0022]本實(shí)用新型在傳統(tǒng)異步電機(jī)基礎(chǔ)上，僅僅更換帶有永磁體的轉(zhuǎn)子，就可以提高電機(jī)運(yùn)行效率?，F(xiàn)在工業(yè)企業(yè)使用最多的老舊異步電機(jī)主要是我國(guó)上個(gè)世紀(jì)70-90年代設(shè)計(jì)生產(chǎn)的Y系列、Y2系列、J02系列等異步電機(jī)，這些電機(jī)由于采用了統(tǒng)一設(shè)計(jì)，因此在對(duì)效率影響最大的核心電磁方案方面，即使不同廠家生產(chǎn)的電機(jī)，只要型號(hào)相同，則定轉(zhuǎn)子沖片和繞組線規(guī)等核心參數(shù)方面也完全相同，區(qū)別僅僅體現(xiàn)在機(jī)械安裝尺寸方面。正是基于以上特點(diǎn)，本實(shí)用新型在充分研宄這些系列電機(jī)電磁方案的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同規(guī)格電機(jī)，設(shè)計(jì)制造了與其配套的帶有永磁體的轉(zhuǎn)子。這樣就可以利用原有電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，僅僅將轉(zhuǎn)子鐵心部分替換，就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效運(yùn)行。針對(duì)變頻器供電的變速驅(qū)動(dòng)工況，將原有異步電機(jī)轉(zhuǎn)子更換為僅帶永磁體的轉(zhuǎn)子；而對(duì)于直接工頻電網(wǎng)供電的定速驅(qū)動(dòng)工況，將原有異步電機(jī)轉(zhuǎn)子更換為帶鼠籠和永磁體的轉(zhuǎn)子，從而具備自啟動(dòng)能力；如果異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軛部結(jié)構(gòu)空間較大，也可以在原有電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上加工出永磁體槽，并完成永磁體的嵌放，從而最大程度上保留原有電機(jī)結(jié)構(gòu)，降低改造成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用異步電機(jī)定子的永磁電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸(5)，定子沖片(I)上設(shè)有定子槽及繞組(2)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子沖片(3)上設(shè)有永磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用異步電機(jī)定子的永磁電機(jī)，其特征在于:所述用于具有自啟動(dòng)能力的定速驅(qū)動(dòng)工況的轉(zhuǎn)子沖片(3 )上內(nèi)設(shè)有內(nèi)置式永磁體(6 )，轉(zhuǎn)子沖片(3 )邊緣設(shè)有轉(zhuǎn)子槽及鼠籠條(4 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用異步電機(jī)定子的永磁電機(jī)，其特征在于:所述用于變頻器供電的變速驅(qū)動(dòng)工況的轉(zhuǎn)子沖片(3)內(nèi)部設(shè)有轉(zhuǎn)子支承筋板(8)，轉(zhuǎn)子沖片外邊緣設(shè)有表貼式永磁體(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用異步電機(jī)定子的永磁電機(jī)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子沖片(3)上設(shè)有永磁體槽，永磁體槽內(nèi)嵌放永磁體。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種采用異步電機(jī)定子的永磁電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，定子沖片上設(shè)有定子槽及繞組，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子沖片上設(shè)有永磁體。本實(shí)用新型在傳統(tǒng)異步電機(jī)基礎(chǔ)上，利用原有電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，僅僅將轉(zhuǎn)子鐵心部分替換就可以提高電機(jī)運(yùn)行效率。針對(duì)變頻器供電的變速驅(qū)動(dòng)工況，將原有異步電機(jī)轉(zhuǎn)子更換為僅帶永磁體的轉(zhuǎn)子；對(duì)于直接工頻電網(wǎng)供電的定速驅(qū)動(dòng)工況，將原有異步電機(jī)轉(zhuǎn)子更換為帶鼠籠和永磁體的轉(zhuǎn)子，從而具備自啟動(dòng)能力；如果待改造的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軛部結(jié)構(gòu)空間較大，也可以在原有電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上加工出永磁體槽，并完成永磁體的嵌放，從而最大程度上保留原有電機(jī)結(jié)構(gòu)，降低改造成本。
【IPC分類】H02K21-46, H02K1-27
【公開號(hào)】CN204559354
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520155859
【發(fā)明人】李慶旭, 馮濤
【申請(qǐng)人】大連冠力電機(jī)科技有限公司, 李慶旭, 馮濤
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日