[實(shí)用新型]一種內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820151465.7
• 申請(qǐng)日: 2008-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201312221Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚丙雷;張寶強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電科電機(jī)科技有限公司
• 主分類號(hào): H02K21/02
• 分類號(hào): H02K21/02;H02K21/14;H02K1/27
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 白璧華;金碎平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，特別涉及到永磁同步電動(dòng)機(jī)的一種永磁體內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)是具有自起動(dòng)能力的永磁同步電動(dòng)機(jī)，依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與籠形轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，而在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、力能指標(biāo)高、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于石油、紡織等行業(yè)中。

自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)6～10極等多極電機(jī)，大都采用切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，永磁體為“1”字型放置，轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

按照磁通在磁路中所經(jīng)的路徑磁導(dǎo)最小的原則，在靠近軸的一端永磁體發(fā)出的磁通經(jīng)過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯軛部與轉(zhuǎn)軸形成回路，所以這種磁路轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)漏磁系數(shù)較大，需采取相應(yīng)的隔磁措施，這樣，制造工藝較為復(fù)雜，開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)和制造成本偏高。

同時(shí)，對(duì)于永磁電機(jī)來(lái)說(shuō)，其極弧系數(shù)的大小一方面影響氣隙基波磁通與氣隙總磁通的比值，即影響永磁材料的利用率；另外，其大小還影響諧波的含量。而切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的相鄰兩極永磁體的跨距為整距，極弧系數(shù)不能調(diào)節(jié)，所以電機(jī)諧波含量較多，由此不僅能引起電機(jī)起動(dòng)時(shí)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且還能使永磁電機(jī)的附加損耗增加，電機(jī)效率降低。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程，自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上帶有起動(dòng)籠，使得轉(zhuǎn)子安放永磁體的空間有限，因而會(huì)產(chǎn)生永磁體擺放困難，用量不足，造成永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能、牽入性能以及運(yùn)行性能不甚理想，不能發(fā)揮永磁同步電動(dòng)機(jī)優(yōu)良的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)克服已有自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)切向式轉(zhuǎn)子磁路漏磁系數(shù)大、加工工藝復(fù)雜以及制造成本高等缺陷，能夠提高電動(dòng)機(jī)的牽入同步能力、磁阻轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)；同時(shí)，該結(jié)構(gòu)提供了更多的永磁體擺放空間，從而可以減小電機(jī)的體積，提高電機(jī)的功率密度。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子槽(1)、永磁體(2)、隔磁套(3)、轉(zhuǎn)軸(4)，其特征在于：將切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁體(2)在磁化方向長(zhǎng)度1/2處分成兩部分，并間隔開(kāi)形成“八”字形，形成準(zhǔn)切向式擺放結(jié)構(gòu)；同時(shí)，將一塊徑向式永磁體放置在兩個(gè)極間，一個(gè)極下兩塊準(zhǔn)切向永磁體與一塊徑向式永磁體共三塊形成“U”形磁路混體式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)子起動(dòng)籠與永磁體槽之間、準(zhǔn)切向永磁體與徑向永磁體之間設(shè)有隔磁磁橋，利用鐵芯材料的飽合性以減少永磁電機(jī)的漏磁通。另外，由于永磁體的相對(duì)磁導(dǎo)率與空氣基本相同，徑向永磁體的存在使得永磁體發(fā)出的磁通不再經(jīng)由電機(jī)轉(zhuǎn)子軛部及電機(jī)轉(zhuǎn)軸形成漏磁回路，而是經(jīng)轉(zhuǎn)子軛、轉(zhuǎn)子齒、氣隙、定子齒、定子軛、定子齒、氣隙、轉(zhuǎn)子齒以及轉(zhuǎn)子軛，再返回到永磁體，從而形成主磁通回路，在轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸之間無(wú)須采用隔磁裝置(隔磁套)。與切向式轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)相比，漏磁通減少，漏磁系數(shù)減小，在減少永磁材料用量的同時(shí)，去除了隔磁裝置，進(jìn)一步減少了永磁電機(jī)的制造成本。

由于該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)準(zhǔn)切向永磁體為兩塊，所以能夠通過(guò)調(diào)節(jié)永磁電機(jī)一個(gè)極下永磁體所跨的轉(zhuǎn)子槽數(shù)來(lái)控制電機(jī)的極弧系數(shù)，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的氣隙波形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使之盡量接近正弦波，削弱諧波含量，減少電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降低永磁電機(jī)的附加損耗，提高電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的效率，同時(shí)也提高電機(jī)永磁材料的利用率，進(jìn)一步降低永磁同步電動(dòng)機(jī)的制造成本。

因?yàn)樽云饎?dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵芯上設(shè)有起動(dòng)籠，如果單純采用徑向或切向裝置，則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)永磁體空間不足等問(wèn)題。采用本實(shí)用新型提出的新型轉(zhuǎn)子磁路，則在電機(jī)轉(zhuǎn)子上為永磁電機(jī)永磁體的擺放提供了充足的空間，進(jìn)而能夠開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出高性能的永磁同步電動(dòng)機(jī)。

本實(shí)用新型的有益效果：1、使用本實(shí)用新型的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以減少永磁電機(jī)的漏磁通，降低漏磁系數(shù)，提高永磁材料的利用率，節(jié)省了永磁電機(jī)的有效成本，縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期；2、可以控制永磁電機(jī)的極弧系數(shù)，對(duì)永磁電機(jī)的氣隙波形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少電機(jī)起動(dòng)時(shí)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行時(shí)的附加損耗，同時(shí)也降低了電機(jī)的振動(dòng)與噪聲，減少了永磁電機(jī)的體積，提高了永磁電機(jī)的功率密度；3、解決了普通永磁電機(jī)永磁體安放空間不足的問(wèn)題，采用本轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以為永磁體的安放提供充足的空間，以擺放合適數(shù)量的永磁體，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出來(lái)性能優(yōu)良的永磁電機(jī)。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)普通切向式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；