一種自起動稀土永磁同步電機轉子的製作方法

2023-09-23 06:20:05 1

一種自起動稀土永磁同步電機轉子的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種自起動稀土永磁同步電機轉子，根據稀土永磁同步電機結構特點，通過綜合分析、計算，設計出的新型轉子結構，不僅提高了電機的牽入轉矩，而且有效地抑制了諧波轉矩，降低鐵損耗。尤其將主要用於起動的轉子鼠籠條替換為大小槽匹配設計，減小了齒槽效應，增大了轉子的有效利用面積，使電機效率提高、功率因數增大、最大轉矩增加，為轉子齒、軛節省空間，可以對電機整體尺寸進行優化的設計方法能得以實現，改善電機的起動性能和工作特性。
【專利說明】—種自起動稀土永磁同步電機轉子
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種自起動稀土永磁同步電機轉子,具體為一種新型高效節能自起動稀土永磁同步電機轉子結構，屬於電機【技術領域】。
【背景技術】
[0002]我國作為世界上稀土材料儲藏量最大的國家，大力研究和推廣應用具有高效、大功率密度和低損耗等特點的新型稀土永磁同步電機，具有重要的理論意義和應用價值。
[0003]自起動稀土永磁同步電機是一種異步起動同步運行的高效節能電機，其中轉子結構中的鼠籠條主要用於起動，轉子中內置永磁體磁鋼。對於中小型電動機帶重載工況，轉子鼠籠條通常會選擇趨膚效應較強的深槽籠型和雙籠型，使電機在起動時，由於趨膚效應，轉子電阻自動增大，從而增大起動轉矩，減小起動電流；在正常運行時，轉子電阻自動減小到正常值，使其具有較高的效率。
[0004]這樣設計的電機，結構複雜、轉子漏抗大，深槽籠型和雙籠型佔用了轉子大量的空間，不利於電機的結構優化與生產加工，電機面臨很大的工藝問題，增加了生產成本，在電機節材、性能優化和工作特性方面，尚存在缺陷。
[0005]目前，在英國有關研究中有簡短報導提出大小槽匹配設計來改善電機性能，但無深入分析，國內文獻中未見相關研究，本發明通過細緻研究，提出的大小槽匹配設計與英國大小槽配合結構不同，在原理樣機上採用上述結構效果顯著。
[0006]中國專利CN2541988Y，名稱《自起動永磁同步電動機新型轉子》提出了的方法僅提到通過鼠籠條實現電機異步起動，但不含有大小槽匹配設計，實現抑制轉矩脈動的思路；中國專利CN102111052A，名稱《高效自起動永磁同步電動機軟起動方法》提出了通過變換阻尼繞組的方法來實現軟起動，截然不同於本專利的大小槽匹配設計固定方式起動；中國專利CN201478968U，名稱《一種正弦波電流自起動三相稀土永磁同步電動機》雖然提出的利用非均勻氣隙的凸極結構來抵消由於永磁體所帶來的磁路不對稱性，提高了電機的起動新能與效率，但是也未涉及大小槽匹配設計來改善電機的齒槽轉矩，從而實現平滑起動；中國專利CN2775926Y，名稱《新型自起動永磁同步電動機》僅提出的一種採用深槽結構來代替隔磁磁橋的方法，其電機的結構與本專利有明顯差異，並且在上述專利也未提到大小槽匹配設計。
[0007]本發明在廣泛吸收國內外相關資料和研究成果的基礎上，仿真分析不同工藝條件、不同極對數自起動稀土永磁同步電機的轉子結構，提出了一種具有合理漏磁、採用大小槽匹配設計的自起動稀土永磁同步電機新型轉子結構，在電機節材、性能優化和工作特性方面，收到很好的效果。

【發明內容】

[0008]要解決的技術問題
[0009]為了解決現有技術造成的材料浪費、電機機械強度差和漏磁通大，以及稀土永磁同步電機起動轉矩和牽入轉矩匹配的關鍵問題，本發明提出一種自起動稀土永磁同步電機轉子。深槽籠型和雙籠型佔用了轉子大量的空間，不利於電機的結構優化與生產加工，電機面臨很大的工藝問題，增加了生產成本，在電機節材、性能優化和工作特性方面，尚存在缺陷。
[0010]技術方案
[0011]一種自起動稀土永磁同步電機轉子，包括永磁體磁鋼3、永磁體磁鋼槽4、隔磁磁橋5、中心軸6和轉子鐵芯7,永磁體磁鋼3放置於永磁體磁鋼槽4內，永磁體磁鋼槽4為一字形，構成轉子2極的V型磁鋼；永磁體磁鋼3之間設有隔磁磁橋5 ;其特徵在於還包括大槽I和小槽2，所述的大槽I為閉口三角形槽，小槽2為開口三角形槽，兩者數量相同，槽型方向相反，均勻分布在轉子圓周上。
[0012]大槽I的高度和轉子的半徑的比例滿足0.1?0.3。
[0013]永磁體磁鋼槽4的幾何中心點到轉子中心的距離與轉子半徑的比例滿足0.4?
0.5。
[0014]大槽1、小槽2內放置單根鑄銅或者鑄鋁導體。
[0015]永磁體磁鋼3和永磁體磁鋼槽4採用過盈配合。
[0016]永磁體磁鋼的數量與大、小槽的數量總和不滿足倍數關係。
[0017]轉子鐵芯7由冷軋矽鋼片疊壓而成。
[0018]有益效果
[0019]本發明根據稀土永磁同步電機結構特點，通過綜合分析、計算，設計出的新型轉子結構，不僅提高了電機的牽入轉矩，而且有效地抑制了諧波轉矩，降低鐵損耗。尤其將主要用於起動的轉子鼠籠條替換為大小槽匹配設計，減小了齒槽效應，增大了轉子的有效利用面積，使電機效率提高、功率因數增大、最大轉矩增加，為轉子齒、軛節省空間，可以對電機整體尺寸進行優化的設計方法能得以實現，改善電機的起動性能和工作特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1本發明自起動稀土永磁同步電機轉子結構設計示意圖
[0021]圖2本發明自起動稀土永磁同步電機結構樣機示意圖
[0022]1-大槽；2_小槽；3_永磁體磁鋼；4_永磁體磁鋼槽；5_隔磁磁橋；6_中心軸；7轉子鐵芯。
【具體實施方式】
[0023]現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述:
[0024]稀土永磁同步電機起動過程複雜，本發明在用狀態分量法分析稀土永磁同步電機動態響應的基礎上，用有限元磁場分析技術計算瞬態參數，提高了動態過程計算精度，解決了稀土永磁同步電機起動轉矩和牽入轉矩匹配的關鍵問題。
[0025]—種自起動稀土永磁同步電機轉子結構如圖1所示，包括大槽1、小槽2、永磁體磁鋼3、永磁體磁鋼槽4、隔磁磁橋5、中心軸6和轉子鐵芯7，大槽I為閉口三角形槽，小槽2為開口三角形槽，各為14個，槽型方向相反，均勻分布在轉子圓周上，大槽、小槽內放置單根鑄鋁導體；大槽I的高度和轉子的半徑的比例為0.21，磁體磁鋼槽4的幾何中心點到轉子中心的距離與轉子半徑的比例為0.44。[0026]在轉子衝片上衝有6個「一字形」永磁體磁鋼槽4,永磁體磁鋼3放置於永磁體磁鋼槽4內，構成轉子2極的V型磁鋼，磁極結構為表貼式，相鄰三個「一字形」永磁體磁鋼充磁方向一致構成一個極，與另外的三個「一字形」永磁體磁鋼充磁方向相反；永磁體磁鋼3和永磁體磁鋼槽4採用過盈配合；永磁體磁鋼3之間設有隔磁磁橋5，轉子中心為中心軸6，轉子鐵芯7由冷軋矽鋼片疊壓而成。
[0027]通過採用大小三角形阻尼繞組之間的配合使得阻尼繞組之間磁阻分布均勻，並且在電機正常工作定轉子之間磁力線相互耦合時有一定的傾斜角度，使得電機在起動時更加平緩。
[0028]通過合理採用大小三角形阻尼繞組，有效的降低阻尼繞組的截面積，從而大大減少阻尼繞組材料的使用。
[0029]大小槽配合的三角形形狀，工藝性更好，對加工儀器的要求更低，更容易實現，使電機在轉動過稱中磁極的徑向位置絕對固定，不會發生滑動或偏移，磁場穩定，從而使得電機性能更加穩定。
[0030]轉子上有磁鋼槽孔，槽孔之間留有漏磁磁路，軛部為主磁路，永磁體磁鋼插入轉子鐵芯槽孔內；轉子採用內置徑向式磁路結構時的隔磁磁橋，隔磁磁橋尺寸分布合理，減小了漏磁係數，提高電機的功率密度。
[0031]電機轉子為2極，磁極結構為內置式。通過計算分析，合理設計V型磁鋼之間以及與大小槽相互之間的位置，達到較好的匹配效果，使隔磁橋的尺寸既能滿足空載漏磁係數的要求，又有足夠的強度，能夠充分利用轉子空間結構，減少製造加工方面的困難，提高電機的機械強度，降低電機製造成本。
【權利要求】
1.一種自起動稀土永磁同步電機轉子，包括永磁體磁鋼(3)、永磁體磁鋼槽(4)、隔磁磁橋(5)、中心軸(6)和轉子鐵芯(7),永磁體磁鋼(3)放置於永磁體磁鋼槽⑷內，永磁體磁鋼槽(4)為一字形，構成轉子2極的V型磁鋼；永磁體磁鋼(3)之間設有隔磁磁橋(5)；其特徵在於還包括大槽(I)和小槽(2)，所述的大槽(I)為閉口三角形槽，小槽(2)為開口三角形槽，兩者數量相同，槽型方向相反，均勻分布在轉子圓周上。
2.根據權利要求1所述的一種自起動稀土永磁同步電機轉子，其特徵在於所述的大槽(I)的高度和轉子的半徑的比例滿足0.1~0.3。
3.根據權利要求1所述的一種自起動稀土永磁同步電機轉子，其特徵在於所述的永磁體磁鋼槽⑷的幾何中心點到轉子中心的距離與轉子半徑的比例滿足0.4~0.5。
4.根據權利要求1所述的一種自起動稀土永磁同步電機轉子，其特徵在於所述的大槽(I)、小槽(2)內放置單根鑄銅或者鑄鋁導體。
5.根據權利要求1所述的一種自起動稀土永磁同步電機轉子，其特徵在於所述的永磁體磁鋼(3)和永磁體磁鋼槽(4)採用過盈配合。
6.根據權利要求1所述的一種自起動稀土永磁同步電機轉子，其特徵在於所述的永磁體磁鋼的數量與大、小槽的數量總和不滿足倍數關係。
7.根據權利要求1所述的一種自起動稀土永磁同步電機轉子，其特徵在於所述的轉子鐵芯(7)由冷軋矽鋼片疊壓而成。
【文檔編號】H02K1/27GK104022611SQ201410286093
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】賀夢穎, 竇滿峰, 龐基, 包豔豔, 符榮, 汪遠林 申請人:西北工業大學