一種永磁同步電動機的製作方法

2023-07-03 17:08:01 2

專利名稱：一種永磁同步電動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電機製造領域中一種永磁同步電動機的研究製造。
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，在國民經濟各領域中具 有廣泛的用途。但在實際使用中，經過一段時間使用後，其性能會顯著下降，甚至不能正常 工作。究其原因，是其轉子溫升過高，使轉子中所用釹鐵硼永磁體造成失磁所至。釹鐵硼永 磁材料的電阻率為1. 44X 10—6 Q . m，具有一定的導電性，其在交變磁場中會產生渦流損耗， 從而產生熱量。而釹鐵硼的導熱率為7. 7cal/m. h. °C，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，加劇了轉子的溫升。過高的轉子溫升，會造成釹鐵 硼永磁體退磁的危險，影響電機正常工作的壽命。 目前，對解決稀土永磁同步電動機轉子溫升，確保釹鐵硼永磁體不退磁的途徑主 要有 申請(專利)號200610041946. 8， 一種稀土永磁同步電動機。其將電極轉子中整 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。從增強轉子永磁體間的絕緣，減少渦流發熱解決問題； 申請(專利)號03258885. 2，帶有通風槽的稀土永磁同步電動機。其在磁鋼和隔 磁套之間設有軸向通風槽，轉子表面設有螺旋通風槽。從改進轉子通風結構，加強通風冷卻 降溫解決問題； 申請(專利)號00226188. X，稀土永磁同步電動機。其從改變定轉子鐵芯和磁鋼 槽結構，採用高導磁、低損耗矽鋼片和高磁能積、高矯頑力釹鐵硼材料。從定轉子結構改變 和選用優質材料上解決空載損耗，降低溫升解決問題。 上述三種方法，分別從某一個方面來解決轉子溫升問題，雖然取得了一定效果，但 沒有從根本上徹底解決問題，因轉子溫升過高，造成釹鐵硼永磁體失磁，影響永磁同步電動 機使用壽命的可能性依然存在。

發明內容為從根本上解決永磁同步電動機使用中轉子溫升過高問題，確保其使用壽命，本
實用新型提供一種永磁同步電動機，其從轉子採用新的外循環通風冷卻結構，增強轉子通
風冷卻降溫效果；增強永磁體絕緣層，減少渦流發熱，提高電動機的使用壽命。 作為本實用新型的進一步改進，採用分體式磁極，以及選用優質釹鐵硼永磁體材
料，增強導磁率。 本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是一種永磁同步電機，其由定子和 轉子兩大部件組成，所述的定子部件由機殼、定子鐵芯、電樞繞組組成，所述的轉子部件包 括轉子軸、隔磁套、磁極、永磁體以及絕緣襯墊，所述的隔磁套、磁極依次設置在空心軸的外部，所述的永磁體設置在兩相鄰磁極之間，在永磁體的兩端設置所述的絕緣襯墊，所述的轉 子軸為空心軸，在該空心軸內部為兩頭相貫通的內通風孔，在所述的轉子軸上沿該轉子軸 徑向設置有與空心軸內通風孔相連通的外通風孔，在所述的隔磁套上沿徑向設置有隔磁套 通風孔，在所述的磁極上沿徑向設置有磁極通風孔，所述的隔磁套通風孔和磁極通風孔與 所述的內通風孔相連通，三者形成軸向與徑向交叉的輻射式散熱結構。 在所述永磁體外側絕緣襯墊上設置有用於徑向壓緊的銅製楔條，在軸向兩端設置 有用於壓緊的絕緣擋板，在該絕緣擋板的外側設置有端環，在所述的磁極的外周面上設置 有一環形狹槽，在該狹槽內設置有銅片，所述的銅片、銅質楔條、以及端環聯接固定後共同 構成轉子啟動籠。 所述的磁極為由多塊磁極構成的分體式磁極，每塊分體式磁極的中部採用通孔螺 栓與所述的隔磁套固定，在兩端採用其橫截面形狀呈"8"字形的八字銷與所述的隔磁套固 定。 在所述隔磁套上開設有與所述的空芯軸徑向內通風孔相連通的多條環形槽；在每
條環形槽內開設有所述的隔磁套通風孔。 所述永磁體，其由磁性能良好，導熱率大的優質稀土釹鐵硼永磁材料製成，每個磁 極由多塊組成，其橫截面形狀呈扇形。所述銅質楔條，其寬度大於永磁體橫截面寬度，其長 度大於分體式磁極的軸向長度。 與現有技術相比，本實用新型的有益效果是 1、本實用新型的轉子部件的轉子軸採用空心結構，同時在轉子軸的徑向上開設有 徑向外通風孔，該徑向外通風孔與軸向內通風孔導通，同時在轉子部件的隔磁套以及磁極 上均開設有與轉子軸外通風孔相導通的隔磁套通風孔以及磁極通風孔，所以，在轉子部件 上形成了軸向與徑向交叉的並以轉子軸為中心的向外輻射的散熱結構，從而很好的控制了 電機在運行時的溫升，降低了釹鐵硼永磁體退磁的危險，同時，在永磁體的兩端採用絕緣襯 墊，增強永磁體絕緣層，減少渦流發熱，延長了電機正常工作的壽命。 2、本實用新型採用在轉子上設置隔磁套以及採用分體式磁極，減少了漏磁係數， 使得電機效率、功率因素顯著提高。 3、現有的電機轉子一般採用矽鋼片衝片疊壓而成，而啟動籠一般由鋁壓鑄成型， 本實用新型轉子由導磁性良好的分體式磁極組成，啟動籠由銅製楔條組成，在2(TC時，鋁的 電阻率為0. 0283 Q . . mm7m，銅的電阻率為0. 0172 Q . . mm7m，鋁的電阻率為銅的1. 6倍。當 電機定子通入三相交流電的瞬間，在定子線圈中即立刻產生啟動轉矩而使整個電機轉子沿 著旋轉磁場方向迅速旋轉起來，顯而易見，對相同大小的電機啟動籠，由於銅製啟動籠的感 應電流要遠大於鋁製啟動籠的感應電流，電流越大，其在旋轉磁場中的受到的電磁力就越 大，即啟動轉矩就越大，啟動就越快，定子線圈內啟動電流就越小，電機的啟動空載特性就 越好。 綜上，本實用新型永磁同步電機具有溫升低、效率高、性能好、易與普通三相異步 電機定子相配、節能降耗的顯著優點，徹底解決了永磁同步電機長期運行因溫升過高而造 成釹鐵硼永磁體易失磁，影響其運行性能的技術問題。確保了其在國民經濟各領域中的廣 泛可靠應用。
以下結合附圖和實施例，對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型的結構圖； 圖2是轉子縱剖面構造圖； 圖3是圖2的左視圖； 圖4是隔磁套與分體式磁極組合件縱剖面構造圖； 圖5是圖4的左視圖； 圖6是隔磁套縱剖面構造圖； 圖7是圖6的左視圖； 圖8是單個分體式磁極的縱剖面構造圖； 圖9是圖8的左視圖； 圖10是單個永磁體主視圖； 圖11是圖10的左視圖。 圖12為本實用新型電機35KW的特性曲線圖。 圖13為本實用新型電機315KW的特性曲線圖。 圖中1.定子鐵芯，2.電樞繞組，3.殼體，4.端蓋，5.軸承蓋，6.防護罩，7.軸承， 8.風葉，9.熱電阻傳感器，IO.銅質楔條，ll.空芯軸，12.隔磁套，13.分體式磁極，14.通 孔螺栓，15.絕緣擋板，16.端環，17.永磁體，18.銅片，19.鍵，20.絕緣襯墊，21.八字銷， 22.外通風孔，23.內通風孔，24.隔磁套通風孔，25.永磁體通孔，26.狹槽，27.螺釘，28.環形槽。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。 在圖1中，永磁同步電機，由定子和轉子兩大部件組成。定子部件由機殼和定子鐵 芯1、電樞繞組2組成。機殼由殼體3、端蓋4、軸承蓋5、防護罩6組成，其結構與普通三相 異步電機基本相同。普通三相異步電機的定子可與本實用新型的轉子部件直接相配，組成 永磁同步電機，這是本實用新型的一大特點；本實用新型的另一大特點在於轉子部件的結 構改變，在圖2和圖3中，空芯軸11、隔磁套12、分體式磁極13，由裡至外順序同軸組裝。每 塊分體式磁極13用通孔螺栓14，按圖4和圖5徑向等角度聯接固定在隔磁套12的外圓上； 在其兩端，分別用八字銷21，使分體式磁極13與隔磁套12緊密配合。隔磁套12與空芯軸 11之間，在保證隔磁套12內孔內的每條環形槽28與空芯軸11的徑向內通風孔23的軸向 間距對準的前提下，用鍵19將其聯接固定。在相鄰的兩塊分體式磁極13之間分別裝永磁 體17，並使每相鄰的兩塊永磁體17之間同極性相對。永磁體17由多塊組成。其下端與隔 磁套12接觸處加絕緣襯墊20，上端加絕緣襯墊20後，用銅質楔條10將其徑向壓緊；在每塊 分體式磁極13的兩端，用螺釘27將絕緣擋板15固定在其上面，防止永磁體17軸向彈出。 在分體式磁極13的每條狹槽26內嵌入銅片18。在絕緣擋板15外邊裝端環16，採用焊接 或鉚接的方法，將端環16與銅質楔條10和銅片18聯接固定起來，形成轉子啟動籠，為在交 變磁場中產生感應電流形成迴路。裝配好的轉子部件，通過裝在其空芯軸11兩端的軸承7， 與裝配好的定子部件組裝，同時裝上熱電阻傳感器9冷卻風葉8，防護罩6。[0037] 為使轉子部件形成外通風結構，如圖2所示，空芯軸11中心，沿軸向鑽有一兩頭相 貫通的外通風孔22，在其中間部位，沿軸向鑽有多排徑向等角度分布，與外通風孔22相連 通的徑向內通風孔23，製成具有外通風冷卻通道的空芯軸11 ;如圖6和圖7所示，隔磁套12 由非導磁材料製成，其中心鑽成與空芯軸11外圓直徑相配的內孔，內孔內開有鍵槽，和與 內孔同軸，軸向間距與空芯軸ll徑向內通風孔23相等的多條環形槽28，在每條環形槽28 內，徑向等角度鑽有隔磁套通風孔24，用於安裝通孔螺栓14。如圖4所示，通孔螺栓14，其 外部製成螺紋，中心沿軸向鑽有一兩頭相貫通的通風孔。 如圖8和圖9所示，由多塊條狀導磁性材料組成，其橫截面呈扇形，縱切面呈矩形 的分體式磁極13，在其扇形對稱中心，沿軸向鑽有一排與隔磁套12每條環形槽28內隔磁套 通風孔24相配的同此題通孔25，用於安裝通孔螺栓14和提供通風通道；和開有一條軸向 貫通，徑向不貫通的徑向狹槽26，在其兩側開兩條對稱短狹槽。 如圖5所示，八字銷21其橫截面形呈"8"形，縱向形狀，兩頭呈兩個不完整的圓柱 形，中間呈長方體，其使隔磁套12與分體式磁極13組裝後徑向配合緊密，且不發生徑向竄 動。 為提高永磁體17導磁性能，如圖10與圖11所示，永磁體17，用磁性能良好，導熱 率大的優質稀土釹鐵硼永磁材料製成，其橫截面形狀呈扇形；為減少永磁體17渦流發熱， 在其與隔磁套12和銅質楔條10接觸處增放了絕緣襯墊20。 銅質楔條IO，其寬度大於永磁體17橫截面寬度，目的在於可插入分體式磁極13的 楔槽內，壓緊永磁體17 ;其長度做成大於分體式磁極13的軸向長度。用於和銅片18與端 環16構成轉子啟動籠。 圖12、圖13為採用GB/T 1029-1993《三相同步電機試驗方法》對本實用新型電機 檢測所到的的負載特性曲線圖，從圖中可知，本實用新型電機的效率明顯高於普通的三相 同步電機，
權利要求一種永磁同步電動機，其由定子和轉子兩大部件組成，所述的定子部件由機殼、定子鐵芯(1)、電樞繞組(2)組成，所述的轉子部件包括轉子軸(11)、隔磁套(12)、磁極(13)、永磁體(17)以及絕緣襯墊(20)，所述的隔磁套(12)、磁極(13)依次設置在空心軸(11)的外部，所述的永磁體(17)設置在兩相鄰磁極(13)之間，在永磁體(17)的兩端設置所述的絕緣襯墊(20)，其特徵在於所述的轉子軸(11)為空心軸，在該空心軸(11)內部為兩頭相貫通的內通風孔(23)，在所述的轉子軸(11)上沿該轉子軸(11)徑向設置有與空心軸內通風孔(23)相連通的外通風孔(22)，在所述的隔磁套(12)上沿徑向設置有隔磁套通風孔(24)，在所述的磁極(13)上沿徑向設置有磁極通風孔(25)，所述的隔磁套通風孔(24)和磁極通風孔(25)與所述的內通風孔(23)相連通，三者形成軸向與徑向交叉的輻射式散熱結構。
2. 根據權利要求1所述的永磁同步電動機，其特徵在於在所述永磁體(17)外側絕緣 襯墊(20)上設置有用於徑向壓緊的銅製楔條(IO)，在軸向兩端設置有用於壓緊的絕緣擋 板(15)，在該絕緣擋板(15)的外側設置有端環(16)，在所述的磁極(13)的外周面上設置 有一環形狹槽(26)，在該狹槽(26)內設置有銅片(18)，所述的銅片(18)、銅質楔條(10)、 以及端環(16)聯接固定後共同構成轉子啟動籠。
3. 根據權利要求1或2所述的永磁同步電動機，其特徵在於所述的磁極(13)為由 多塊磁極構成的分體式磁極，每塊分體式磁極的中部採用通孔螺栓(14)與所述的隔磁套 (12)固定，在兩端採用其橫截面形狀呈"8"字形的八字銷(21)與所述的隔磁套(12)固定。
4. 根據權利要求l所述的一種永磁同步電動機，其特徵是在所述隔磁套(12)上開設 有與所述的空芯軸(11)徑向內通風孔(23)相連通的多條環形槽(28);在每條環形槽(28) 內開設有所述的隔磁套通風孔(24)。
5. 根據權利要求l所述的一種永磁同步電動機，其特徵是所述的永磁體(17)的每個 磁極由多塊組成，其橫截面形狀呈扇形。
6. 根據權利要求2所述的一種永磁同步電動機，其特徵是所述銅質楔條(IO)，其寬度 大於永磁體(17)橫截面寬度，其長度大於分體式磁極(13)的軸向長度。
專利摘要本實用新型公開了一種永磁同步電機，其由定子和轉子兩大部件組成，定子部件由機殼、定子鐵芯、電樞繞組組成，轉子軸為空心軸，在該空心軸內部為兩頭相貫通的內通風孔，在轉子軸上沿該轉子軸徑向設置有與空心軸內通風孔相連通的外通風孔，在隔磁套上沿徑向設置有隔磁套通風孔，在磁極上沿徑向設置有磁極通風孔，隔磁套通風孔和磁極通風孔與內通風孔相連通，三者形成軸向與徑向交叉的輻射式散熱結構。與現有技術相比，本實用新型很好的控制了電機在運行時的溫升，降低了釹鐵硼永磁體退磁的危險，同時，減少渦流發熱，延長了電機正常工作的壽命。
文檔編號H02K21/12GK201499071SQ20092023433
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月5日 優先權日2009年8月5日
發明者廖傳德, 朱設華, 金亦石 申請人:南通金馳機電有限公司