[發明專利]具有復合磁場的轉子、制造方法及其永磁同步電動機

在審

• 申請號: 201710231915.7
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107070030A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 周志民;呂生國
• 申請（專利權）人: 江蘇祝爾慷電機節能技術有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K15/03;H02K21/14;H02K21/02
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙)32258
• 代理人: 于桂賢

技術領域

本發明涉及電動機技術領域，特別是涉及一種具有復合磁場的轉子結構、轉子的制造方法及其具有該轉子的永磁同步電動機。

背景技術

電機是使用電能的大戶，據統計測算，我國電機保有量約17億千瓦，總耗電量約3萬億千瓦時，占全社會總用電量的64％，其中工業領域的電機總用電量為2.6萬億千瓦時，工業用電動機消耗電能占其工業用電消耗的75％，在工業部門中各電機驅動系統消耗電能的比例為：泵類23％，風機16％，空壓機18％，制冷壓縮機7％，輸送帶2％，其他電機為34％，即風機、泵類、壓縮機類共占總消耗的63％。

國家在推進節能減排、組織實施“十大節能工程”時，把“電機系統節能工程”列入其中。首先推進標準平臺建設，使我國中小型異步電動機和永磁同步電動機的能效限定值和能效等級向國際行業標準體系靠攏。并相應地建立了我國強制性電動機能效限定值和能效等級標準。主要有：GB18613-2012《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》、GB30253-2013《永磁同步電動機能效限定值及能效等級》。在兩個電動機標準中，均將能效等級分為3級、2級及1級三個等級，其中1級最高(相當于IEC60034-30標準中IE4等級)，2級其次，確認為高效電機(相當于IEC60034-30標準中IE3等級)，3級最低(相當于IEC30034-30標準中的IE2等級)并強制規定到2017年9月，1級能效電動機應予以淘汰并不準使用。在4年多高效電動機研發和電機能效提升的實踐中，異步電動機能效要達到1級(IE4)幾乎是不可能的。而永磁電動機卻是普遍能達到1級(IE4)等級，甚至更高。而最近IE又批準了IE5等級能效值，意味著，我國中小型電機的能效限定值和能效等級又將提升一級。為此，人們將永磁電動機作為我國二十一世紀中小型電機研發的領頭羊產品。

從我國電機系統的角度看，系統運行效率很低。以水泵為例，在工業、農業和居民生活領域，水泵等負載機械應用數量很大。據統計，水泵配套電機占電機總量的23％，年耗電量占發電量的20％。在普通裝備中，水泵所占比例是高的。然而，目前水泵類產品電能利用率非常低，實際運行效率不到50％，系統運行效率不到30％，每年我國在水泵類負載為此要浪費電力100億千瓦·時。在一些負載中需要調節水泵的流量，過去常采用閥門、擋板等調節流量，這樣做系統運行效率明顯下降。

降低系統能耗的一種有效方法就是采用變頻調速技術，其節能效果十分明顯。

電動機長期驅動一個出水口可變的閥門而運行于一個恒定的轉速，其水的流量是通過閥門來調節的。由于電動機恒速運行于高壓頭，故關小閥門可減少流量，但減少能耗的數值甚小。

從圖1中可看到，A點為水泵原來的工作點，如果現在需要減少水的流量。在圖1(a)的水流量的節流控制圖中電動機的轉速不變，工作點由A點移動到B點，此時的功率為：

P_B＝H_B﹒Q_B＝1.2H_A﹒0.8H_A＝0.96P_A

即當水泵水的流量降低到原來的80％時，功率僅降為原來的96％，只下降了4％。如果通過改變電動機的轉速來調節流量，如圖1(b)所示的水流量的節流控制圖，則工作點由A點變為C點，相應的功率為：

P_C＝H_C﹒Q_C＝0.7H_A﹒0.8Q_A＝0.56P_A

與調節閥門方式節流相比，節電率為40％。

可見，通過改變電動機的轉速來調節水泵流量，具有十分顯著的節電效果。當然采用變頻調速后，變頻調速器本身也要消耗所帶負載的5％～8％的電能，對于包含水泵、電動機、變頻調速器的電機系統來講，這一點也應考慮的，即使這樣，水泵采用變頻調速的節能效果依然是十分明顯的。