專利名稱：永磁自啟動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及永磁同步電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種永磁自啟動(dòng) 同步電機(jī)轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
IEC60034-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中指出全世界工業(yè)用電動(dòng)機(jī)消耗了總發(fā)電量的 30~40%，其系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能潛力可達(dá)到30 60%;國(guó)際能源署電動(dòng)機(jī)工作組報(bào)告 電動(dòng)機(jī)通過(guò)改善效率結(jié)合變頻調(diào)速可以節(jié)約世界范圍內(nèi)7%的電能，其中1/4 1/3的節(jié)約可來(lái)自于改善電動(dòng)機(jī)的效率。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售的高效電機(jī)占電動(dòng)機(jī)總銷量的1%左右。 98%以上電機(jī)產(chǎn)品是普通效率電動(dòng)機(jī)，比美國(guó)的高效電機(jī)效率低3%，比超高 效電機(jī)效率低5%;風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)產(chǎn)品效率比國(guó)外先進(jìn)水平低3 5個(gè)百分 點(diǎn)；電機(jī)傳動(dòng)調(diào)速及系統(tǒng)控制技術(shù)差距較大，系統(tǒng)效率比國(guó)外先進(jìn)水平低 20~30%，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大。
推廣高效節(jié)能電動(dòng)機(jī)、稀土永磁電動(dòng)機(jī)，高效風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)，高效傳 動(dòng)系統(tǒng)等。更新淘汰低效電動(dòng)機(jī)及高耗電設(shè)備；采用高效節(jié)能電機(jī)及系統(tǒng)相關(guān) 節(jié)電設(shè)備新裝電機(jī)系統(tǒng)。逐步限制并禁止落后低效產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售和使用。 對(duì)老舊設(shè)備更新改造，重點(diǎn)是高耗電中小型電機(jī)^1風(fēng)機(jī)、泵類系統(tǒng)的更新改造 及定流量系統(tǒng)的合理匹配。
三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分籠型和繞線型轉(zhuǎn)子兩種，而籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有成本較低，可靠性好，維護(hù)簡(jiǎn)單，通過(guò)調(diào)速驅(qū)動(dòng)易于控制等優(yōu)點(diǎn)，且三相籠型感應(yīng)
電動(dòng)機(jī)消耗的電能占全部工業(yè)電動(dòng)機(jī)消耗電能的90%以上。
在工業(yè)行業(yè)， 一臺(tái)籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)每年可能消耗的能源相當(dāng)于設(shè)備成本的 5~10倍，電動(dòng)機(jī)使用年限約12~20年，其可能消耗的總能源費(fèi)用相當(dāng)于電動(dòng) 機(jī)成本的60 200倍，占全壽命周期成本的70%左右。此外，維護(hù)費(fèi)用指所有 備品配件費(fèi)及人工費(fèi)，通常占?jí)勖芷诔杀镜?0~20%。
由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載點(diǎn)效率最高，在低負(fù)載率下效率和功率因數(shù)降 低較多，因此即使是高效感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的效率也是很低的。而高 效高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)可以替代大一個(gè)至兩個(gè)功率等級(jí)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)， 并可在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中都保持高效率和高功率因數(shù)，節(jié)電率可達(dá)到20%左右。 因此，在某些特殊場(chǎng)合,高效高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)將以其優(yōu)良的性能替代 異步電動(dòng)機(jī)。
對(duì)于大型電機(jī)而言，由于其發(fā)熱量較大，需要采用有效措施來(lái)降低電機(jī)溫 度，而采用軸向，徑向通風(fēng)，合理設(shè)計(jì)電機(jī)的風(fēng)路，可以實(shí)現(xiàn)。但是，對(duì)于大 型內(nèi)嵌永磁體的永磁電機(jī)，永磁體占據(jù)了電機(jī)轉(zhuǎn)子的相當(dāng)一部分空間，因此如
何合理設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)孔的形狀及擺放^:.置是極其重要的。
現(xiàn)有的永磁自啟動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子多采用單極W形布置的永磁體，因?yàn)槠?在一定的轉(zhuǎn)子空間里，所含有的永磁體更多，所以其軸向通風(fēng)孔更需要滿足通 風(fēng)散熱的需求，而往往滿足了通風(fēng)散熱的需求之后，卻容易造成轉(zhuǎn)子局部磁飽 和，使得電機(jī)的電磁性能不佳。 '

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種永磁自啟動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，在滿足電機(jī)通風(fēng)要求的前提下，通過(guò)合理放置轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)孔，來(lái)盡量避免電機(jī)轉(zhuǎn)子局部磁飽
和，從而提高電機(jī)性能。
本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種永磁自啟動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子每極采用四塊呈W形布置的永磁體,
四塊永磁體中兩外側(cè)永磁體和兩內(nèi)側(cè)永磁體分別構(gòu)成的兩V形區(qū)域，每個(gè)V
形區(qū)域中設(shè)有一通風(fēng)孔，其特征在于所述通風(fēng)孔由兩半圓及兩半圓圓弧端點(diǎn)
連線構(gòu)成，所述通風(fēng)孔相對(duì)兩半圓圓心連線對(duì)稱，通風(fēng)孔靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓
的圓心設(shè)置在V形區(qū)域頂角的角平分線上，通風(fēng)孔以靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓
心為旋轉(zhuǎn)中心向外側(cè)永磁體和內(nèi)側(cè)永磁體中較短的一側(cè)偏轉(zhuǎn)設(shè)置。
本實(shí)用新型中，所述通風(fēng)孔的兩半圓采用不同的半徑，靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半
圓的半徑小于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的半徑，以滿足電機(jī)通風(fēng)的要求。
通風(fēng)孔偏轉(zhuǎn)設(shè)置的偏轉(zhuǎn)角滿足l夕卜頂^^J^WK^ —力ffl^^^MK^x9o度，
外側(cè)永磁體的長(zhǎng)度
以獲得較高的定子繞組反電動(dòng)勢(shì)及氣隙磁密，使得磁鋼的利用率增大。
本實(shí)用新型，通過(guò)對(duì)通風(fēng)孔進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，在保證電機(jī)良好的通風(fēng)效果的前提 下，得到了較高的定子繞組反電動(dòng)勢(shì)及氣隙磁密'，使得磁鋼的利用率增大，電 機(jī)性能得到了很大程度的提高。


圖1為采用W形永磁體的4極電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為通風(fēng)孔未偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子一極的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型通風(fēng)孔偏轉(zhuǎn)后的轉(zhuǎn)子一極的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
參見圖1，本實(shí)施例中的永磁自啟動(dòng)轉(zhuǎn)子為4極，每極采用四塊呈W形布 置的永磁體，以其中一極為例，包括外側(cè)永磁體11、外側(cè)永磁12，內(nèi)側(cè)永磁 體21和外側(cè)永磁體22。在實(shí)際制造中，為了使制造比較簡(jiǎn)便，往往相鄰兩極 間相鄰的兩外側(cè)永磁體采用一體結(jié)構(gòu)，如外側(cè)永磁體11和外側(cè)永磁體12，這 是本領(lǐng)域的常規(guī)手段，在此不再累述。
外側(cè)永磁體11和內(nèi)側(cè)永磁體21以及外側(cè)永磁體21和內(nèi)側(cè)永磁體22之間 分別構(gòu)成了一 V形區(qū)域，其他各極相鄰的外側(cè)永磁體和內(nèi)側(cè)永磁體之間同樣也 構(gòu)成了一 V形區(qū)域，為了解決電機(jī)的散熱要求，'V形區(qū)域中必須設(shè)置通風(fēng)孔， 例如外側(cè)永磁體11和內(nèi)側(cè)永磁體21之間設(shè)置的通風(fēng)孔3。
為了具體說(shuō)明通風(fēng)孔的結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式，將轉(zhuǎn)子的一極放大后做具體說(shuō) 明。參見圖2、圖3，通風(fēng)孔3由兩半圓及兩半圓圓弧端點(diǎn)連線構(gòu)成，兩半圓 的圓心分別為01和02，兩半圓的半徑不同，圓心在Ol的半圓的半徑小于圓 心在02的半圓的半徑，即靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的半徑小于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸孔的半 圓的半徑，進(jìn)而滿足電機(jī)通風(fēng)的要求。
通風(fēng)孔3相對(duì)圓心Ol和02連線對(duì)稱，即兩半圓之間的部分為等腰梯形， 因此通風(fēng)孔3的面積5 = 0.5*"*(及12 +及22) + 0.5*(7 1 + / 2)*6 (其中，Rl、 R2分別 為兩半圓的半徑，e為圓心01和02之間的距離)。半徑Rl和R2以及圓心 01和02之間的距離e的大小取決與轉(zhuǎn)子半徑的大小，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 根據(jù)通風(fēng)要求進(jìn)行選取，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知選取規(guī)則的，而且通風(fēng) 孔3面積的確定不是本實(shí)用新型的重點(diǎn)，同樣不再進(jìn)行闡述。
若通風(fēng)孔3不進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，則如圖2所示，兩半圓的圓心Ol和02均處于外側(cè)永磁體11和內(nèi)側(cè)永磁體21構(gòu)成的V形區(qū)域的頂角角平分線4上，這樣設(shè) 置定子繞組反電動(dòng)勢(shì)及氣隙磁密較小，磁鋼的利用率較低，電機(jī)性能相對(duì)較差。 而本實(shí)用新型中，將通風(fēng)孔3進(jìn)行了偏轉(zhuǎn)，圓心Ol始終處于角平分線4上， 以圓心Ol為旋轉(zhuǎn)中心將通風(fēng)孔3向內(nèi)側(cè)永磁體21 —側(cè)偏轉(zhuǎn)了一定角度，向內(nèi) 側(cè)永磁體21 —側(cè)偏轉(zhuǎn)是因?yàn)楸緦?shí)施例中外側(cè)永磁體11的長(zhǎng)度大于內(nèi)側(cè)永磁體 21的長(zhǎng)度，若內(nèi)側(cè)永磁體21的長(zhǎng)度大于外側(cè)永磁體11的長(zhǎng)度則向外側(cè)永磁體 ll一側(cè)偏轉(zhuǎn)，即向內(nèi)側(cè)永磁體和外側(cè)永磁體長(zhǎng)度較短的一側(cè)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)角 m一"-^。。度(a為外側(cè)永磁體的長(zhǎng)度，b為內(nèi)側(cè)永磁體的長(zhǎng)度)，在轉(zhuǎn)子半徑 確定il， Ol設(shè)置在角平分線4的何處可通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得，找到最佳位置后即可 獲得較高的定子繞組反電動(dòng)勢(shì)及氣隙磁密，使得磁鋼的利用率增大，電機(jī)性能 得到了很大的提高。
另外，本實(shí)施例中僅僅是示例性地以4極轉(zhuǎn)子進(jìn)行說(shuō)明，并非對(duì)本實(shí)用 新型的限制，對(duì)于6極或者更多極的轉(zhuǎn)子本實(shí)用新型也是適用的，也應(yīng)落入本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍中。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu) 點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí) 施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神 和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入 要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書 及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種永磁自啟動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子每極采用四塊呈W形布置的永磁體，四塊永磁體中兩外側(cè)永磁體和兩內(nèi)側(cè)永磁體分別構(gòu)成的兩V形區(qū)域，每個(gè)V形區(qū)域中設(shè)有一通風(fēng)孔，其特征在于所述通風(fēng)孔由兩半圓及兩半圓圓弧端點(diǎn)連線構(gòu)成，所述通風(fēng)孔相對(duì)兩半圓圓心連線對(duì)稱，通風(fēng)孔靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓心設(shè)置在V形區(qū)域頂角的角平分線上，通風(fēng)孔以靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓心為旋轉(zhuǎn)中心向外側(cè)永磁體和內(nèi)側(cè)永磁體中較短的一側(cè)偏轉(zhuǎn)設(shè)置。
2. 如權(quán)利要求1所述的永磁自啟動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述通 風(fēng)孔的兩半圓的半徑不相同。
3. 如權(quán)利要求1所述的永磁自啟動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于靠近轉(zhuǎn) 子軸孔的半圓的半徑小于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的半徑。
4. 如權(quán)利要求l所述的永磁自啟動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于所述通風(fēng)孔偏轉(zhuǎn)設(shè)置的偏轉(zhuǎn)角等于l夕卜側(cè)JA^^⑧^^ —^側(cè)h乂皿^^^^lx90度。 風(fēng)fL偏將議直tl」1廂特用寺丁 外側(cè)永磁體的長(zhǎng)度 漢°
專利摘要本實(shí)用新型提供一種永磁自啟動(dòng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，在滿足電機(jī)通風(fēng)要求的前提下，來(lái)盡量避免電機(jī)轉(zhuǎn)子局部磁飽和。該轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子每極采用四塊呈W形布置的永磁體，四塊永磁體中兩外側(cè)永磁體和兩內(nèi)側(cè)永磁體分別構(gòu)成的兩V形區(qū)域，每個(gè)V形區(qū)域中設(shè)有一通風(fēng)孔，其特征在于所述通風(fēng)孔由兩半圓及兩半圓圓弧端點(diǎn)連線構(gòu)成，所述通風(fēng)孔相對(duì)兩半圓圓心連線對(duì)稱，通風(fēng)孔靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓心設(shè)置在V形區(qū)域頂角的角平分線上，通風(fēng)孔以靠近轉(zhuǎn)子軸孔的半圓的圓心為旋轉(zhuǎn)中心向外側(cè)永磁體和內(nèi)側(cè)永磁體中較短的一側(cè)偏轉(zhuǎn)設(shè)置。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)通風(fēng)孔進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，得到了較高的定子繞組反電動(dòng)勢(shì)及氣隙磁密，使得磁鋼的利用率增大，電機(jī)性能得到了很大程度的提高。
文檔編號(hào)H02K1/32GK201294443SQ20082016870
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者馮雪晴, 劉立軍 申請(qǐng)人:東元總合科技(杭州)有限公司