異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)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)領(lǐng)域，具體而言，涉及異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人民生活水平的快速提高，我們對(duì)能源的需求越來越大，資源對(duì)外的依賴程度也日益嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國一次能源消費(fèi)量居世界第二位。能源問題不僅對(duì)經(jīng)濟(jì)影響大，也必然引起一些列環(huán)保問題，因此能源問題已經(jīng)成為了影響我國發(fā)展的戰(zhàn)略性問題。電能作為最主要的二次能源，也必然是最主要的節(jié)能對(duì)象，其中異步電動(dòng)機(jī)是最為普遍的用電設(shè)備，約占全國用電總量的60%。
[0003]異步電動(dòng)機(jī)又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)，包括鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組不同步，轉(zhuǎn)子繞組要從電網(wǎng)吸收部分電能勵(lì)磁，消耗電網(wǎng)電能，這部分電能在轉(zhuǎn)子繞組中發(fā)熱消耗，使得電機(jī)的效率降低、電能損耗較大，并且工作溫升大，電機(jī)的壽命較短，造成使用成本增加。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供了一種異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，使上述問題得到改善。
[0005]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，包括:
[0007]機(jī)殼，所述機(jī)殼設(shè)置有空腔；
[0008]定子，所述定子設(shè)置在所述空腔內(nèi)并與所述機(jī)殼固定連接，所述定子的內(nèi)側(cè)纏繞設(shè)置有定子繞組；
[0009]鼠籠轉(zhuǎn)子，所述鼠籠轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述定子的內(nèi)側(cè)并通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸與所述機(jī)殼連接，所述定子繞組靠近所述鼠籠轉(zhuǎn)子，所述鼠籠轉(zhuǎn)子包括鼠籠圈、轉(zhuǎn)子疊片、磁鋼和銅條；
[0010]所述鼠籠圈為兩個(gè)，分別設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子疊片的兩端，所述鼠籠圈的一側(cè)與所述轉(zhuǎn)子疊片的端部貼合，所述鼠籠圈的外徑與所述轉(zhuǎn)子疊片的外徑相等，所述鼠籠圈的中間部分設(shè)置有用于穿設(shè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的第一通孔，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一端與所述機(jī)殼固定連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸貫穿所述轉(zhuǎn)子疊片和所述第一通孔且?guī)?dòng)所述鼠籠轉(zhuǎn)子繞自身軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)子疊片和兩個(gè)所述鼠籠圈的邊緣部分均設(shè)置有多個(gè)第二通孔；
[0011]所述定子內(nèi)側(cè)與所述轉(zhuǎn)子疊片之間設(shè)置有氣隙，所述轉(zhuǎn)子疊片上設(shè)置有四個(gè)橫截面為矩形的通槽，所述通槽貫穿所述轉(zhuǎn)子疊片，所述磁鋼嵌設(shè)在所述通槽內(nèi)，所述磁鋼的一端與其中一個(gè)所述鼠籠圈固定連接；
[0012]所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心線到所述磁鋼的距離大于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的直徑，多個(gè)所述通槽旋轉(zhuǎn)對(duì)稱；
[0013]所述銅條為多個(gè)，所述銅條的兩端穿過所述第二通孔并分別與兩個(gè)所述鼠籠圈固定連接。
[0014]機(jī)殼的空腔用于放置定子和鼠籠轉(zhuǎn)子，使二者在內(nèi)部穩(wěn)定工作；定子繞組在交流電的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，銅條用于切割定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線并形成電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)鼠籠轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)鼠籠轉(zhuǎn)子的速度接近旋轉(zhuǎn)磁場的變化速度時(shí)，磁鋼與旋轉(zhuǎn)磁場作用將鼠籠轉(zhuǎn)子拉入同步速度，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的同步運(yùn)行，同步運(yùn)動(dòng)時(shí)，銅條不再切割磁力線。磁鋼產(chǎn)生的磁場發(fā)揮作用使得異步電機(jī)最終可以形成永磁同步電機(jī)，既能發(fā)揮永磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，又可以解決永磁電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)需要加裝驅(qū)動(dòng)器的問題，降低永磁電動(dòng)機(jī)的制作使用成本。
[0015]異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)原理:當(dāng)電機(jī)接入三相交流電源時(shí)，三相定子繞組流過三相對(duì)稱電流產(chǎn)生三相磁動(dòng)勢并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；該旋轉(zhuǎn)磁場與銅條有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，銅條產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流；根據(jù)電磁力定律，載流的銅條在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)鼠籠轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；鼠籠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場時(shí)，磁鋼產(chǎn)生的磁場與旋轉(zhuǎn)磁場發(fā)生作用，牽引鼠籠轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同步運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)銅條不再切割磁力線，形成永磁同步電動(dòng)機(jī)，即采用異步電機(jī)的起動(dòng)方法起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電機(jī)軸上帶機(jī)械負(fù)載時(shí)，便向外輸出機(jī)械能。
[0016]進(jìn)一步地，所述通槽和所述磁鋼一一對(duì)應(yīng)且均為四個(gè)，所述通槽的其中一條棱靠近所述轉(zhuǎn)子疊片的邊緣。
[0017]通槽的一條棱靠近轉(zhuǎn)子疊片的邊緣，在該位置處沒有銅條，通槽兩側(cè)的銅條之間留有磁路，使磁鋼產(chǎn)生的磁場與定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相對(duì)應(yīng)并相互作用；在起動(dòng)時(shí)的大差轉(zhuǎn)率的條件下，銅條能夠感應(yīng)出大電流，產(chǎn)生感應(yīng)的推力，該推力大于永磁鐵的吸力，因此，電機(jī)可以帶動(dòng)負(fù)載起動(dòng)。
[0018]進(jìn)一步地，所述銅條為12根，相鄰的兩個(gè)所述通槽之間均設(shè)置有3根所述銅條，所述鼠籠圈為純銅環(huán)，所述銅條的兩端分別與兩個(gè)所述鼠籠圈鉚接。
[0019]銅條均勻分布在轉(zhuǎn)子疊片的四周，各部分產(chǎn)生的感應(yīng)推力較為平均，可以平穩(wěn)地推動(dòng)鼠籠轉(zhuǎn)子起動(dòng)；鼠籠圈由純銅材料制成，銅條與其冷鉚連接，冷鉚保證轉(zhuǎn)子疊片的硅鋼片之間緊密壓實(shí)，使得感應(yīng)鼠籠的電阻低、電流大，鼠籠圈要有足夠的面積，使銅條的電流循環(huán)流過形成回路。
[0020]進(jìn)一步地，相鄰的兩個(gè)所述磁鋼之間相互垂直，每個(gè)所述磁鋼到所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心線的距離均相等，四個(gè)所述磁鋼旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的角度為90°。
[0021]四個(gè)磁鋼均不穿過轉(zhuǎn)動(dòng)軸，磁鋼的一個(gè)磁極與定子形成的磁場相互靠近，磁鋼與定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場之間的距離較小，可以充分利用磁鋼的磁性，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩更大，電機(jī)的最大功率增加；當(dāng)磁鋼的靠近定子的一條棱位于定子產(chǎn)生的磁場的其中一個(gè)磁極的中間部位時(shí)，定子產(chǎn)生的該磁極的一半對(duì)磁鋼的一個(gè)磁極產(chǎn)生推力，另一半對(duì)磁鋼的另一個(gè)磁極產(chǎn)生吸力，推力和吸力共同作用，產(chǎn)生最大扭矩，將鼠籠轉(zhuǎn)子拉入同步速度，鼠籠轉(zhuǎn)子與定子形成的旋轉(zhuǎn)磁場同步運(yùn)行。
[0022]進(jìn)一步地，相對(duì)的兩個(gè)所述磁鋼的靠近所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一側(cè)磁極相同，相鄰的兩個(gè)所述磁鋼的靠近所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一側(cè)磁極相反。
[0023]由于定子繞組形成的磁場的N極、S極在環(huán)形方向上交替，因此需要將磁鋼的靠近定子的一側(cè)的磁極交替變化，適應(yīng)定子繞組產(chǎn)生的磁場，相鄰的兩個(gè)磁鋼的磁極方向不同，但受到的磁力相同，電機(jī)可以平穩(wěn)運(yùn)行。
[0024]進(jìn)一步地，位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心線左上方和右下方的磁鋼為橫向設(shè)置，位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心線左下方和右上方的磁鋼為豎向設(shè)置。
[0025]四個(gè)磁鋼的方位按照逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)形成反“卍”字形，“卍”字形中間的兩條連線是指將相對(duì)的兩個(gè)磁鋼虛擬相連，不具有任何意義；電機(jī)按照逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，該電機(jī)可以發(fā)揮出比純異步電機(jī)高出20%的功率，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，只能比純異步電機(jī)高出10%的功率，因此，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的磁鋼更加適合于電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使用，提高電機(jī)的功率。
[0026]進(jìn)一步地，位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心線左上方和右下方的磁鋼為豎向設(shè)置，位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸心線左下方和右上方的磁鋼為橫向設(shè)置。
[0027]四個(gè)磁鋼的方位按照順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)形成“田”字形，電機(jī)按照順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，該電機(jī)可以發(fā)揮出比純異步電機(jī)高出20 %的功率，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，只能比純異步電機(jī)高出10%的功率，因此，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的磁鋼更加適合于電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使用，提高電機(jī)的功率。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和順時(shí)針旋轉(zhuǎn)兩種旋向的磁鋼分別適用于電機(jī)的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，用戶可以根據(jù)需要選擇磁鋼旋向適合的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，使電機(jī)的功率達(dá)到最大，最大程度地發(fā)揮電機(jī)的性能，節(jié)省能源。
[0028]進(jìn)一步地，所述磁鋼的長度大于所述定子的疊片長度，所述磁鋼的長度與所述定子的疊片長度之差為5mm-10mm。
[0029]磁鋼的長度比定子的疊片長度長5mm-10mm，使得定子繞組產(chǎn)生的磁場被充分利用，增強(qiáng)電機(jī)的磁能力，電機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩達(dá)到最大。
[0030]進(jìn)一步地，所述磁鋼的長度小于所述通槽的長度，所述磁鋼的一端與其中一個(gè)所述鼠籠圈固定連接，所述磁鋼的另一端與另外一個(gè)所述鼠籠圈留有間隙。
[0031]磁鋼的長度小于通槽的長度，便于鼠籠圈與轉(zhuǎn)子疊片貼合，進(jìn)而方便銅條與鼠籠圈之間的鉚接。
[0032]進(jìn)一步地，所述磁鋼為釹鐵硼強(qiáng)磁鋼，所述銅條的外側(cè)設(shè)置有氧化層，所述轉(zhuǎn)子疊片由D470硅鋼片疊放而成。
[0033]釹鐵硼強(qiáng)磁鋼采用釹鐵硼材料制成，具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜和較好的抗退磁性，銅條的外側(cè)設(shè)置氧化層，可以通過銅條表面氧化處理的方式，減少轉(zhuǎn)子疊片的硅鋼片之間的短路電流，感應(yīng)電流經(jīng)鼠籠圈形成較大的循環(huán)，經(jīng)過銅條的大電流可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子疊片的硅鋼片采用D470牌號(hào)，減少鐵損，發(fā)熱量減少，因此可以去除風(fēng)扇等排熱部件，減少風(fēng)阻，提高電機(jī)的效率1%