一種稀土永磁同步電動機的製作方法

2023-10-04 02:34:59

專利名稱：一種稀土永磁同步電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及電工技術領域，尤其是一種稀土永磁同步電動機的轉子溫升研究領域。
背景技術：
稀土永磁同步電動機具有體積小、重量輕、效率高等特點，在工業、科研領域有廣泛的應用。理論上稀土永磁同步電動機正常工作時轉子上無基波損耗，轉子溫升應該較低。但在實際的稀土永磁同步電動機研究過程中，多次試驗發現由於永磁體渦流損耗導致了轉子溫升較高。舉例來說，現有技術中採用較多的釹鐵硼永磁材料的電阻率為1.44×10-6Ω.m，具有一定的導電性，會在交變磁場中產生渦流損耗，從而產生熱量，而釹鐵硼的導熱率為7.7cal/m.h.℃，傳熱性差，加上釹鐵硼磁鋼容易氧化、生鏽，使磁鋼上的熱量更難以向外傳導，加劇了轉子上的溫升。轉子溫度過高，會對釹鐵硼永磁體造成去磁的危險，影響電機正常工作。但是在現有技術中，由於普遍忽視了稀土永磁同步電機的轉子溫升，故沒有有效的設備或方法用於解決該問題。

發明內容為了克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種內轉子的、單三相的稀土永磁同步電動機，採用的是單轉子結構。本發明沒有採用新的散熱結構，僅從降低電機中永磁體渦流損耗入手，對永磁體進行處理，簡單有效的降低了電機轉子溫升。
本發明由定子和轉子兩大部分構成。定子由機殼、定子鐵芯5、電樞繞組12組成，其作用是產生交變磁場，並支撐整個電機。機殼由殼體6和前端蓋9、後端蓋1、後軸承室2構成。所述的轉子由一個轉子鐵芯8、鑄鋁鼠籠13、永磁體14和轉軸10組成，永磁體14嵌在轉子鐵芯8上。轉子鐵芯8安裝在轉軸10上。轉軸10放置在固定於前端蓋9的軸承11和後軸承室2的軸承3上。
本發明將整段的永磁體14按徑向分為若干個小段，或按切向分為若干個層，段與段之間、層與層之間通過絕緣的粘接劑貼合，從而減少由於釹鐵硼永磁體14的導電性而在交變磁場中產生的渦流損耗，降低轉子溫升。
作為本發明的一種優選方案，本發明在永磁體14各段或各層表面上進行電泳技術處理，在各段或各層永磁體表面上產生一定厚度的環氧塗覆層，使永磁體獲得良好的耐腐蝕性，不易氧化、生鏽，從而更容易向外傳遞熱量。
作為本發明的另一種優選方案，本發明採用牌號不低於33UH的釹鐵硼永磁材料，這樣的釹鐵硼永磁材料磁性能良好、導熱率大，比較一般採用的導熱率為7.7cal/m.h.℃、傳熱性較差的釹鐵硼材料，能夠加快永磁體上熱量的傳遞，從而降低轉子溫升。
本發明解決了長期運行狀況下稀土永磁同步電動機的轉子溫升過高問題，長時運行時，電機轉子溫升低、效率高，性能良好，確保了稀土永磁同步電動機在石油、化工等需防爆場合運行的安全性，有效節約能源。


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圖1本發明的結構示意2本發明所述的電機轉子結構3本發明所述的永磁體分段示意4本發明所述的永磁體分層示意圖具體實施方式
本發明所述的高效率、低溫升的稀土永磁同步電動機由定子和轉子兩大部分構成。定子由機殼、定子鐵芯5、電樞繞組12組成，其作用是產生交變磁場，並支撐整個電機。所述的轉子由一個轉子鐵芯8、鑄鋁鼠籠13、永磁體14和轉軸10組成，永磁體14嵌裝在轉子鐵芯8上，轉子鐵芯8安裝在轉軸10上，轉軸10放置在分別固定於前端蓋9、後軸承室2的前軸承3、後軸承11上，後軸承室2在後端蓋1中。
定子上的主要部件機殼由殼體6和前端蓋9、後端蓋1構成。殼體6為電機磁路的一部分，採用導磁材料製造，如10號鋼。電機前端蓋9、後端蓋1採用質量較輕、機械性能較好的鑄鐵或ZL-12，表面採用陽極化處理，殼體表面採用法蘭處理。
定子鐵芯5是由定子衝片疊壓而成，定子採取斜槽。定子衝片採用性能良好的軟磁材料，如DW310，磁感應強度不低於2特斯拉。
電樞繞組12嵌繞在定子鐵芯5的斜槽內，用來產生電勢和通過電流，實現電能與機械能的轉換。電機繞組選用聚醯亞胺QY-2耐高溫導線，繞組間選用C級絕緣材料，這樣可使電機繞組的耐高溫性能高達220攝氏度。電樞繞組12採用諧波含量較少的雙層短距分布繞組。雙層短距分布繞組根據需要選擇不同的跨距，可以減少某一高次諧波，又使基波電勢減少不大，從而有效改善了氣隙磁場的波形，減少諧波損耗，降低溫升。繞組由引出線7引出。
轉子上的主要部件轉子鐵芯8是由轉子衝片疊壓而成，轉子衝片材料同定子衝片，永磁體14按徑向分為多個小段，或按切向分為多個層， 並在段與段之間、層與層之間的表面上採取電泳技術處理，產生一定厚度的環氧塗覆層，防止永磁體14的氧化、生鏽。在轉子鐵芯8與永磁體14的粘接面上塗一層厭氧膠，將永磁體14嵌入轉子鐵芯8中，形成恆定磁場。永磁體14均採用高性能的釹鐵硼材料，牌號不低於33UH，剩磁不小於1.1T，矯頑力大於680000A/m，可耐150攝氏度高溫。
轉子鐵芯8裝在轉軸10上，轉軸10採用高強度、不導磁材料，如30CrMnSi。轉軸10放置在分別固定於前端蓋9的前軸承11、後端蓋1的後軸承3上。
對於異步電機，增大氣隙會增大漏磁，使勵磁電流增大，效率降低，而對於稀土永磁同步電機，加大氣隙，則可增大高次諧波氣隙磁場磁阻和諧波漏抗，減少其磁鏈的交鏈程度，削弱諧波電流，降低定轉子表面損耗和諧波損耗等雜散損耗，有助於降低轉子溫升。在分析電機溫升問題的基礎上，本發明採用0.1釐米的氣隙，以降低諧波損耗，降低溫升。
為防止外界灰塵、雜質飛進電機內部影響電機性能，在電機引出線7處加絕緣套，並在絕緣套與殼體6接觸處及端蓋9、1與殼體6接觸處塗膠，增加密封性。
將三相交流電源接至引出線7，則有電流通過定子電樞繞組12，在電樞繞組12中形成圓形旋轉磁場。轉子上釹鐵硼永磁體形成恆定的永磁場，轉子磁場跟隨定子磁場旋轉，轉子轉動方向同圓形旋轉磁場的旋轉方向，正常狀態下，轉子轉速很快與定子圓形旋轉磁場的轉速相同，達到同步速，實現了交流電能向機械能的轉換。
權利要求
1.一種稀土永磁同步電動機，包括定子和轉子，定子包括機殼、定子鐵芯(5)、電樞繞組(12)，機殼由殼體(6)和前端蓋(9)、後端蓋(1)、後軸承室(2)構成；轉子包括一個轉子鐵芯(8)、鑄鋁鼠籠(13)、永磁體(14)和轉軸(10)；永磁體(14)嵌在轉子鐵芯(8)上，轉子鐵芯(8)安裝在轉軸(10)上，轉軸(10)放置在固定於前端蓋(9)的軸承(11)和後軸承室(2)的軸承(3)上，其特徵在於所述的永磁體(14)按徑向分為若干個小段，段與段之間通過絕緣的粘接劑貼合。
2.一種稀土永磁同步電動機，包括定子和轉子，定子包括機殼、定子鐵芯(5)、電樞繞組(12)，機殼由殼體(6)和前端蓋(9)、後端蓋(1)、後軸承室(2)構成；轉子包括一個轉子鐵芯(8)、鑄鋁鼠籠(13)、永磁體(14)和轉軸(10)；永磁體(14)嵌在轉子鐵芯(8)上，轉子鐵芯(8)安裝在轉軸(10)上，轉軸(10)放置在固定於前端蓋(9)的軸承(11)和後軸承室(2)的軸承(3)上，其特徵在於所述的永磁體(14)按切向分為若干個層，層與層之間通過絕緣的粘接劑貼合。
3.根據權利要求1或2所述的一種稀土永磁同步電動機，其特徵在於所述的永磁體(14)各段或各層表面上覆蓋有一定厚度的環氧塗覆層。
4.根據權利要求1或2所述的一種稀土永磁同步電動機，其特徵在於所述的永磁體(14)採用牌號不低於33UH的釹鐵硼永磁材料。
全文摘要
一種稀土永磁同步電動機，將電極轉子中整段的永磁體14按徑向分為若干個小段，或按切向分為若干個層，段與段、層與層之間通過絕緣的粘接劑貼合，從而減少由於釹鐵硼永磁體14的導電性而在交變磁場中產生的渦流損耗，解決了長期運行狀況下稀土永磁同步電動機的轉子溫升過高問題，確保了安全性，有效節約能源。
文檔編號H02K15/03GK1848613SQ20061004194
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月20日 優先權日2006年3月20日
發明者竇滿峰, 嚴靜妮 申請人:西北工業大學