專利名稱：永磁自啟動同步電機轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及永磁同步電機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種永磁自啟動 同步電機轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
IEC60034-3國際標(biāo)準(zhǔn)中指出全世界工業(yè)用電動機消耗了總發(fā)電量的 30~40%，其系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能潛力可達到30 60%;國際能源署電動機工作組報告 電動機通過改善效率結(jié)合變頻調(diào)速可以節(jié)約世界范圍內(nèi)7%的電能，其中1/4 1/3的節(jié)約可來自于改善電動機的效率。
據(jù)統(tǒng)計，2007年中國國內(nèi)市場銷售的高效電機占電動機總銷量的1%左右。 98%以上電機產(chǎn)品是普通效率電動機，比美國的高效電機效率低3%，比超高 效電機效率低5%;風(fēng)機、泵、壓縮機產(chǎn)品效率比國外先進水平低3 5個百分 點；電機傳動調(diào)速及系統(tǒng)控制技術(shù)差距較大，系統(tǒng)效率比國外先進水平低 20~30%，電機系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大。
推廣高效節(jié)能電動機、稀土永磁電動機，高效風(fēng)機、泵、壓縮機，高效傳 動系統(tǒng)等。更新淘汰低效電動機及高耗電設(shè)備；采用高效節(jié)能電機及系統(tǒng)相關(guān) 節(jié)電設(shè)備新裝電機系統(tǒng)。逐步限制并禁止落后低效產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售和使用。 對老舊設(shè)備更新改造，重點是高耗電中小型電機^1風(fēng)機、泵類系統(tǒng)的更新改造 及定流量系統(tǒng)的合理匹配。
三相感應(yīng)電動機又分籠型和繞線型轉(zhuǎn)子兩種，而籠型感應(yīng)電動機具有成本較低，可靠性好，維護簡單，通過調(diào)速驅(qū)動易于控制等優(yōu)點，且三相籠型感應(yīng)
電動機消耗的電能占全部工業(yè)電動機消耗電能的90%以上。
在工業(yè)行業(yè)， 一臺籠型感應(yīng)電動機每年可能消耗的能源相當(dāng)于設(shè)備成本的 5~10倍，電動機使用年限約12~20年，其可能消耗的總能源費用相當(dāng)于電動 機成本的60 200倍，占全壽命周期成本的70%左右。此外，維護費用指所有 備品配件費及人工費，通常占壽命周期成本的10~20%。
由于感應(yīng)電動機在額定負(fù)載點效率最高，在低負(fù)載率下效率和功率因數(shù)降 低較多，因此即使是高效感應(yīng)電動機，在實際運行時的效率也是很低的。而高 效高起動轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機可以替代大一個至兩個功率等級的感應(yīng)電動機， 并可在整個運行過程中都保持高效率和高功率因數(shù)，節(jié)電率可達到20%左右。 因此，在某些特殊場合,高效高起動轉(zhuǎn)矩永磁同步電動機將以其優(yōu)良的性能替代 異步電動機。
對于大型電機而言，由于其發(fā)熱量較大，需要采用有效措施來降低電機溫 度，而采用軸向，徑向通風(fēng)，合理設(shè)計電機的風(fēng)路，可以實現(xiàn)。但是，對于大 型內(nèi)嵌永磁體的永磁電機，永磁體占據(jù)了電機轉(zhuǎn)子的相當(dāng)一部分空間，因此如
何合理設(shè)計電機轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)孔的形狀及擺放^:.置是極其重要的。
現(xiàn)有的永磁自啟動同步電機轉(zhuǎn)子多采用單極W形布置的永磁體，因為其 在一定的轉(zhuǎn)子空間里，所含有的永磁體更多，所以其軸向通風(fēng)孔更需要滿足通 風(fēng)散熱的需求，而往往滿足了通風(fēng)散熱的需求之后，卻容易造成轉(zhuǎn)子局部磁飽 和，使得電機的電磁性能不佳。 '
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種永磁自啟動同步電機轉(zhuǎn)子，在滿足電機通風(fēng)要求的前提下，通過合理放置轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)孔，來盡量避免電機轉(zhuǎn)子局部磁飽
和，從而提高電機性能。
本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種永磁自啟動同步電機轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子每極采用四塊呈W形布置的永磁體,
四塊永磁體中兩外側(cè)永磁體和兩內(nèi)側(cè)永磁體分別構(gòu)成的兩V形區(qū)域，每個V
形區(qū)域中設(shè)有一通風(fēng)孔，其特征在于所述通風(fēng)孔由兩半圓及兩半圓圓弧端點
連線構(gòu)成，所述通風(fēng)孔相對兩半圓圓心連線對稱，通風(fēng)孔靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓
的圓心設(shè)置在V形區(qū)域頂角的角平分線上，通風(fēng)孔以靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓
心為旋轉(zhuǎn)中心向外側(cè)永磁體和內(nèi)側(cè)永磁體中較短的一側(cè)偏轉(zhuǎn)設(shè)置。
本實用新型中，所述通風(fēng)孔的兩半圓采用不同的半徑，靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半
圓的半徑小于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的半徑，以滿足電機通風(fēng)的要求。
通風(fēng)孔偏轉(zhuǎn)設(shè)置的偏轉(zhuǎn)角滿足l夕卜頂^^J^WK^ —力ffl^^^MK^x9o度，
外側(cè)永磁體的長度
以獲得較高的定子繞組反電動勢及氣隙磁密，使得磁鋼的利用率增大。
本實用新型，通過對通風(fēng)孔進行偏轉(zhuǎn)，在保證電機良好的通風(fēng)效果的前提 下，得到了較高的定子繞組反電動勢及氣隙磁密'，使得磁鋼的利用率增大，電 機性能得到了很大程度的提高。
圖1為采用W形永磁體的4極電機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為通風(fēng)孔未偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子一極的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型通風(fēng)孔偏轉(zhuǎn)后的轉(zhuǎn)子一極的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
參見圖1，本實施例中的永磁自啟動轉(zhuǎn)子為4極，每極采用四塊呈W形布 置的永磁體，以其中一極為例，包括外側(cè)永磁體11、外側(cè)永磁12，內(nèi)側(cè)永磁 體21和外側(cè)永磁體22。在實際制造中，為了使制造比較簡便，往往相鄰兩極 間相鄰的兩外側(cè)永磁體采用一體結(jié)構(gòu)，如外側(cè)永磁體11和外側(cè)永磁體12，這 是本領(lǐng)域的常規(guī)手段，在此不再累述。
外側(cè)永磁體11和內(nèi)側(cè)永磁體21以及外側(cè)永磁體21和內(nèi)側(cè)永磁體22之間 分別構(gòu)成了一 V形區(qū)域，其他各極相鄰的外側(cè)永磁體和內(nèi)側(cè)永磁體之間同樣也 構(gòu)成了一 V形區(qū)域，為了解決電機的散熱要求，'V形區(qū)域中必須設(shè)置通風(fēng)孔， 例如外側(cè)永磁體11和內(nèi)側(cè)永磁體21之間設(shè)置的通風(fēng)孔3。
為了具體說明通風(fēng)孔的結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式，將轉(zhuǎn)子的一極放大后做具體說 明。參見圖2、圖3，通風(fēng)孔3由兩半圓及兩半圓圓弧端點連線構(gòu)成，兩半圓 的圓心分別為01和02，兩半圓的半徑不同，圓心在Ol的半圓的半徑小于圓 心在02的半圓的半徑，即靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的半徑小于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸孔的半 圓的半徑，進而滿足電機通風(fēng)的要求。
通風(fēng)孔3相對圓心Ol和02連線對稱，即兩半圓之間的部分為等腰梯形， 因此通風(fēng)孔3的面積5 = 0.5*"*(及12 +及22) + 0.5*(7 1 + / 2)*6 (其中，Rl、 R2分別 為兩半圓的半徑，e為圓心01和02之間的距離)。半徑Rl和R2以及圓心 01和02之間的距離e的大小取決與轉(zhuǎn)子半徑的大小，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 根據(jù)通風(fēng)要求進行選取，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知選取規(guī)則的，而且通風(fēng) 孔3面積的確定不是本實用新型的重點，同樣不再進行闡述。
若通風(fēng)孔3不進行偏轉(zhuǎn)，則如圖2所示，兩半圓的圓心Ol和02均處于外側(cè)永磁體11和內(nèi)側(cè)永磁體21構(gòu)成的V形區(qū)域的頂角角平分線4上，這樣設(shè) 置定子繞組反電動勢及氣隙磁密較小，磁鋼的利用率較低，電機性能相對較差。 而本實用新型中，將通風(fēng)孔3進行了偏轉(zhuǎn)，圓心Ol始終處于角平分線4上， 以圓心Ol為旋轉(zhuǎn)中心將通風(fēng)孔3向內(nèi)側(cè)永磁體21 —側(cè)偏轉(zhuǎn)了一定角度，向內(nèi) 側(cè)永磁體21 —側(cè)偏轉(zhuǎn)是因為本實施例中外側(cè)永磁體11的長度大于內(nèi)側(cè)永磁體 21的長度，若內(nèi)側(cè)永磁體21的長度大于外側(cè)永磁體11的長度則向外側(cè)永磁體 ll一側(cè)偏轉(zhuǎn)，即向內(nèi)側(cè)永磁體和外側(cè)永磁體長度較短的一側(cè)進行偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)角 m一"-^。。度(a為外側(cè)永磁體的長度，b為內(nèi)側(cè)永磁體的長度)，在轉(zhuǎn)子半徑 確定il， Ol設(shè)置在角平分線4的何處可通過實驗獲得，找到最佳位置后即可 獲得較高的定子繞組反電動勢及氣隙磁密，使得磁鋼的利用率增大，電機性能 得到了很大的提高。
另外，本實施例中僅僅是示例性地以4極轉(zhuǎn)子進行說明，并非對本實用 新型的限制，對于6極或者更多極的轉(zhuǎn)子本實用新型也是適用的，也應(yīng)落入本 實用新型的保護范圍中。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu) 點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實 施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神 和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入 要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種永磁自啟動同步電機轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子每極采用四塊呈W形布置的永磁體，四塊永磁體中兩外側(cè)永磁體和兩內(nèi)側(cè)永磁體分別構(gòu)成的兩V形區(qū)域，每個V形區(qū)域中設(shè)有一通風(fēng)孔，其特征在于所述通風(fēng)孔由兩半圓及兩半圓圓弧端點連線構(gòu)成，所述通風(fēng)孔相對兩半圓圓心連線對稱，通風(fēng)孔靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓心設(shè)置在V形區(qū)域頂角的角平分線上，通風(fēng)孔以靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓心為旋轉(zhuǎn)中心向外側(cè)永磁體和內(nèi)側(cè)永磁體中較短的一側(cè)偏轉(zhuǎn)設(shè)置。
2. 如權(quán)利要求1所述的永磁自啟動同步電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述通 風(fēng)孔的兩半圓的半徑不相同。
3. 如權(quán)利要求1所述的永磁自啟動同步電機轉(zhuǎn)子，其特征在于靠近轉(zhuǎn) 子軸孔的半圓的半徑小于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的半徑。
4. 如權(quán)利要求l所述的永磁自啟動同步電機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述通風(fēng)孔偏轉(zhuǎn)設(shè)置的偏轉(zhuǎn)角等于l夕卜側(cè)JA^^⑧^^ —^側(cè)h乂皿^^^^lx90度。 風(fēng)fL偏將議直tl」1廂特用寺丁 外側(cè)永磁體的長度 漢°
專利摘要本實用新型提供一種永磁自啟動同步電機轉(zhuǎn)子，在滿足電機通風(fēng)要求的前提下，來盡量避免電機轉(zhuǎn)子局部磁飽和。該轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子每極采用四塊呈W形布置的永磁體，四塊永磁體中兩外側(cè)永磁體和兩內(nèi)側(cè)永磁體分別構(gòu)成的兩V形區(qū)域，每個V形區(qū)域中設(shè)有一通風(fēng)孔，其特征在于所述通風(fēng)孔由兩半圓及兩半圓圓弧端點連線構(gòu)成，所述通風(fēng)孔相對兩半圓圓心連線對稱，通風(fēng)孔靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓心設(shè)置在V形區(qū)域頂角的角平分線上，通風(fēng)孔以靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓心為旋轉(zhuǎn)中心向外側(cè)永磁體和內(nèi)側(cè)永磁體中較短的一側(cè)偏轉(zhuǎn)設(shè)置。本實用新型通過對通風(fēng)孔進行偏轉(zhuǎn)，得到了較高的定子繞組反電動勢及氣隙磁密，使得磁鋼的利用率增大，電機性能得到了很大程度的提高。
文檔編號H02K1/32GK201294443SQ20082016870
公開日2009年8月19日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者馮雪晴, 劉立軍 申請人:東元總合科技(杭州)有限公司