專利名稱：：一種異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，是一種性能優(yōu)良、運(yùn)行可靠性高、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的異歩起動(dòng)永磁同歩電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有技術(shù)屮，異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)高電機(jī)效率、高功率因數(shù)被人們認(rèn)知。但由于它可靠性不高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，至今不能夠大規(guī)模工廠化生產(chǎn)。異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子與異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)是一致的，不同點(diǎn)在轉(zhuǎn)子方面。現(xiàn)有技術(shù)異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的可靠性不高，原因是電機(jī)轉(zhuǎn)子隔磁磁橋的機(jī)械失效造成的。一、現(xiàn)有技術(shù)異步起動(dòng)永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和造成轉(zhuǎn)子可靠性低的原因(一)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式1、徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，標(biāo)號(hào)1為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，標(biāo)號(hào)2為導(dǎo)磁齒，標(biāo)號(hào)3為隔磁磁橋，標(biāo)號(hào)4為永磁體，標(biāo)號(hào)5為轉(zhuǎn)軸，標(biāo)號(hào)7為永磁體槽。2、切向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中，標(biāo)號(hào)l為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，標(biāo)號(hào)2為導(dǎo)磁齒，標(biāo)號(hào)4為永磁體，標(biāo)號(hào)5為轉(zhuǎn)軸。3、混合式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖中，標(biāo)號(hào)1為轉(zhuǎn)于導(dǎo)條，標(biāo)號(hào)2為導(dǎo)磁齒，標(biāo)號(hào)4為永磁體，標(biāo)號(hào)5為轉(zhuǎn)軸，標(biāo)號(hào)7為永磁體槽。以上轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)摘引機(jī)械工業(yè)出版社出版的《現(xiàn)代永磁電機(jī)理論與設(shè)計(jì)》(P165-P167)(二)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)缺陷1、轉(zhuǎn)子的機(jī)械失效點(diǎn)…-隔磁磁橋下面以圖1(b)，徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行分析如圖4和圖5所示，圖中F是定子磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子切線方向的反作用力。由于定子鐵芯對(duì)轉(zhuǎn)子磁極所產(chǎn)生的反作用力F，使永磁體在力F的作用下在極靴中向右產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。在永磁體與極靴發(fā)生作用和反作用中，極靴中就產(chǎn)生了諸力N,f,N2f2N3f3N4f4。在隔磁磁橋A處，其受力f1和N1，使隔磁磁橋產(chǎn)生拉伸和彎曲變形；在隔磁磁橋B處，受力f3和支承反力Nj勺作用。力f3使隔磁磁橋產(chǎn)生壓縮和彎曲變形，N3使隔磁磁橋產(chǎn)生拉伸和彎曲變形。N2f2N4f4對(duì)隔磁磁橋不發(fā)生直接作用。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條對(duì)隔磁磁橋A、B的分布反作用力q,對(duì)隔磁磁橋向外的彎曲變形起抵抗作用。在圖5中，由于永磁體外側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯是導(dǎo)磁材料，定子磁場(chǎng)對(duì)由它所導(dǎo)出的磁場(chǎng)反作用力F，也作用在永磁體極靴兩端的隔磁磁橋上。由于隔磁磁橋外側(cè)是鑄鋁轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，它的硬度又遠(yuǎn)低于硅鋼片的硬度，因此，隔磁磁橋外側(cè)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，在電機(jī)正反向負(fù)載條件下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，使得鑄鋁轉(zhuǎn)子導(dǎo)條產(chǎn)生塑性變形，隔磁磁橋隨之發(fā)生疲勞斷裂。從而使得異歩起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械失效。上面分析的是圖1(b)徑向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，按照上述方法對(duì)其它同類異歩起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究，不難得出除本發(fā)明異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)外，其它同類異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的隔磁磁橋都受有不同的集中力，在長(zhǎng)時(shí)間負(fù)載條件下，均會(huì)造成疲勞破壞。2、轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，造成生產(chǎn)效率降低，生產(chǎn)成木提高，這些也是影響異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)工廠化生產(chǎn)的閑素。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為克服以上技術(shù)的不足，提供了一種異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)改變隔磁磁橋所受力的大小和方向，確保隔磁磁橋在負(fù)載情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，降低成本，提高電機(jī)效率。本發(fā)明的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，包括有定子和轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子是由圓柱形的永磁轉(zhuǎn)子和圓筒形的異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子組成，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子緊固在永磁轉(zhuǎn)子外；所述的永磁轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)軸、均勻分布在轉(zhuǎn)軸四周的瓦狀形的n個(gè)永磁體和n個(gè)非導(dǎo)磁體組成，永磁體和非導(dǎo)磁體相間分布，相對(duì)的兩個(gè)永磁體極性相反，n為大于等于2的偶數(shù)；所述的異歩起動(dòng)轉(zhuǎn)子是由若干個(gè)間隔分布的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和導(dǎo)磁齒組成，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的底部為隔磁磁橋。本發(fā)明的異歩起動(dòng)永磁同歩電動(dòng)機(jī)，所述非導(dǎo)磁體的材料為銅、鋁、工程塑料或空氣等非導(dǎo)磁材料。本發(fā)明轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示，下面結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行分析。1、由圖中可知，本發(fā)明的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，屬?gòu)较蚴酱怕方Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由兩部分組成，一是永磁轉(zhuǎn)子，二是異歩起動(dòng)轉(zhuǎn)子。永磁轉(zhuǎn)子中的永磁體呈瓦形狀。異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條可以是任意形狀。這兩部分在組合時(shí)緊配合壓裝使得轉(zhuǎn)子各部件在組合后，緊密結(jié)合，形成一剛性結(jié)構(gòu)。2、轉(zhuǎn)子內(nèi)部的隔磁磁橋的每一斷面都是危險(xiǎn)斷面，但它不是機(jī)械失效點(diǎn)。在異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子中，永磁轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是通過(guò)異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子的導(dǎo)磁齒的傳遞與定子磁場(chǎng)發(fā)生作用，由圖7中可以看出，在本發(fā)明的異步起動(dòng)永磁同歩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的磁路結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)磁齒，它所受到定子磁場(chǎng)的反作用力都是相同的?；蛘哒f(shuō)定子磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的反作用力分解在轉(zhuǎn)子磁極所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)磁齒上。設(shè)轉(zhuǎn)子每個(gè)磁極所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)磁齒的齒數(shù)為Q，就有每個(gè)齒上所受到F力的作用為F/Q。由于每個(gè)導(dǎo)磁齒上所承受的力較小，對(duì)于鑄鋁的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受導(dǎo)磁齒的擠壓力也就小。經(jīng)對(duì)本發(fā)明異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行后，對(duì)轉(zhuǎn)子的檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)一是鑄鋁轉(zhuǎn)子導(dǎo)條沒(méi)有發(fā)生塑性變形；二是異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)位。由此可以得出結(jié)論本發(fā)明異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子在過(guò)載情況下，保持了它的剛體特性。在此情況下隔磁磁橋的受力如圖8所示。T為異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子在緊配合時(shí)所產(chǎn)生的張力和異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由離心力所產(chǎn)生的張力的合張力。ql為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條對(duì)隔磁磁橋的擠壓力q2為永磁轉(zhuǎn)子對(duì)隔磁磁橋的支承反力。由隔磁磁橋的受力圖可以看出，沿切線方向隔磁磁橋只受到拉力的作用。根據(jù)硅鋼片的機(jī)械性能以及本發(fā)明隔磁磁橋的形狀，本發(fā)明中的隔磁磁橋具有抗拉伸不抗彎曲的特點(diǎn)。因此，可以得出如下結(jié)論1、本發(fā)明異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的隔磁磁橋在切線方向只受拉力的作用，因此按抗拉強(qiáng)度6≤[6]來(lái)設(shè)計(jì)隔磁磁橋，此時(shí)隔磁磁橋的隔磁效果最佳。2、本發(fā)明異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的隔磁磁橋雖是危險(xiǎn)斷面，但它不是機(jī)械失效點(diǎn)。3、鼠籠鐵芯的生產(chǎn)工藝與異步電動(dòng)機(jī)相同，轉(zhuǎn)軸的加工工藝也與異歩電動(dòng)機(jī)相同，永磁體由專門機(jī)械加工，貼磁、壓裝也有專門機(jī)械?？傊?，本發(fā)明轉(zhuǎn)子可以在流水作業(yè)條件卜'做到機(jī)械化生產(chǎn)，相對(duì)于同類異歩起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)工廠化生產(chǎn)。本發(fā)明的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)在保證電機(jī)高性能條件下，實(shí)現(xiàn)了高可靠性、生產(chǎn)的高效率和生產(chǎn)的低成本。本發(fā)明通過(guò)改變隔磁磁橋所受力的大小和方向，確保隔磁磁橋在負(fù)載情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。圖1為現(xiàn)有技術(shù)徑向式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為現(xiàn)有技術(shù)切向式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為現(xiàn)有技術(shù)混合式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖圖4為現(xiàn)冇技術(shù)轉(zhuǎn)子的受力示意圖圖5為現(xiàn)有技術(shù)隔磁磁橋的受力示意圖圖6為本發(fā)明的永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖，a為兩極轉(zhuǎn)子，b四極轉(zhuǎn)子圖7為本發(fā)明的永磁轉(zhuǎn)子的分解結(jié)構(gòu)示意圖，a為異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子，b為永磁轉(zhuǎn)子圖8為本發(fā)明的隔磁磁橋的受力示意圖圖中，l轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，2導(dǎo)磁齒，3隔磁磁橋，4永磁體，5轉(zhuǎn)軸，6非導(dǎo)磁體，7永磁體槽。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作具體的說(shuō)明。本發(fā)明采用現(xiàn)有技術(shù)異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)思路，在異步電動(dòng)機(jī)降低一個(gè)機(jī)座號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖6和圖7所示，為本發(fā)明的永磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例的兩極1.lkw異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，所采用異歩電動(dòng)機(jī)0.75kw的機(jī)座號(hào)，型號(hào)為Y80-2，本實(shí)施例按照本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，永磁轉(zhuǎn)子是由圓柱形的永磁轉(zhuǎn)子和圓筒形的異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子組成，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子緊同在永磁轉(zhuǎn)子外。永磁轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)軸5、均勻分布在轉(zhuǎn)軸四周的瓦狀形的2個(gè)永磁體4和2個(gè)非導(dǎo)磁體6組成，非導(dǎo)磁體6位于永磁體4之間，將兩個(gè)永磁體隔開，相對(duì)的兩個(gè)永磁體極性相反。異歩起動(dòng)轉(zhuǎn)子是由16個(gè)相間的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條l和16個(gè)導(dǎo)磁齒2組成，異歩起動(dòng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的內(nèi)側(cè)為隔磁磁橋3，鼠籠導(dǎo)條為鑄鋁，導(dǎo)磁齒與隔磁磁橋?yàn)楣桎撈?。本?shí)施例四極55kw異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，所采用異步電動(dòng)機(jī)45kw的機(jī)座號(hào)，型號(hào)為Y225M-4，本實(shí)施例按照本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，永磁轉(zhuǎn)子是由圓柱形的永磁轉(zhuǎn)子和圓筒形的異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子組成，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子緊固在永磁轉(zhuǎn)子外。永磁轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)軸5、均勻分布在轉(zhuǎn)軸四周的瓦狀形的4個(gè)永磁體4和4個(gè)非導(dǎo)磁體6組成，非導(dǎo)磁體6位于永磁體4之間，將四個(gè)永磁體隔開，相對(duì)的四個(gè)永磁體極性相反。異歩起動(dòng)轉(zhuǎn)子是由44個(gè)相間的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條1和44個(gè)導(dǎo)磁齒2組成，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的內(nèi)側(cè)為隔磁磁橋3，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條為鑄鋁，導(dǎo)磁齒與隔磁磁橋?yàn)楣桎撈１景l(fā)明的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行可靠性測(cè)試，與采用圖l(b)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下<table><row><column>運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間</column><column>現(xiàn)有異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)(1.1KW兩極)</column><column>本發(fā)明異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)(1.1KW兩極)</column><column>現(xiàn)有異步起動(dòng)永磁同歩電動(dòng)機(jī)(55KW四極)</column><column>本發(fā)明異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)(55KW四極)</column></row><row><column>100小時(shí)</column><column>安全</column><column>安全</column><column>安全</column><column>安全</column></row><row><column>500小時(shí)</column><column>破壞</column><column>安全</column><column>破壞</column><column>安全</column></row><row><column>1000小時(shí)</column><column>破壞</column><column>安全</column><column>破壞</column><column>安全</column></row><row><column>10000小時(shí)</column><column>破壞</column><column>安全</column><column>破壞</column><column>安全</column></row><table>目前，我國(guó)每年用于電動(dòng)機(jī)方面的電能占國(guó)內(nèi)總電能的60%，而異步電動(dòng)機(jī)所消耗的電能又占電動(dòng)機(jī)所耗電能的90%。如果將電動(dòng)機(jī)的效率提高一個(gè)百分點(diǎn)，將節(jié)約73.8億度電。由此可見，如果將異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)取代異步電動(dòng)機(jī)，它的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值都是巨大的。權(quán)利要求1.一種異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，包括有定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子是由圓柱形的永磁轉(zhuǎn)子和圓筒形的異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子組成，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子緊固在永磁轉(zhuǎn)子外；所述的永磁轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)軸、均勻分布在轉(zhuǎn)軸四周的瓦狀形的n個(gè)永磁體和n個(gè)非導(dǎo)磁體組成，永磁體和非導(dǎo)磁體相間分布，相對(duì)的兩個(gè)永磁體極性相反，n為大于等于2的偶數(shù)；所述的異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子是由若干個(gè)間隔分布的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和導(dǎo)磁齒組成，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的底部為隔磁磁橋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述非導(dǎo)磁體的材料為銅、鋁、工程塑料或空氣。全文摘要本發(fā)明涉及一種性能優(yōu)良、運(yùn)行可靠性高、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)。該同步電動(dòng)機(jī)包括有定子和轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子是由圓柱形的永磁轉(zhuǎn)子和圓筒形的異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子組成，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子緊固在永磁轉(zhuǎn)子外；所述的永磁轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)軸、均勻分布在轉(zhuǎn)軸四周的瓦狀形的n個(gè)永磁體和n個(gè)非導(dǎo)磁體組成，永磁體和非導(dǎo)磁體相間分布，相對(duì)的兩個(gè)永磁體極性相反，n為大于等于2的偶數(shù)；所述的異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子是由若干個(gè)間隔分布的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和導(dǎo)磁齒組成，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的底部為隔磁磁橋。該同步電動(dòng)機(jī)具有高可靠性、高效率和低成本的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)H02K16/00GK101202487SQ200710113298公開日2008年6月18日申請(qǐng)日期2007年11月2日優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日發(fā)明者岳群生申請(qǐng)人:岳群生