專利名稱：用于細(xì)紗機(jī)的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種同步電動(dòng)機(jī),特別涉及一種用于細(xì)紗機(jī)的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
永磁同步電動(dòng)機(jī)較之異步電動(dòng)機(jī)具有效率高、功率密度高，節(jié)省安裝空間、功率因數(shù)高、機(jī)械性能優(yōu)異的特點(diǎn)，因此越來(lái)越受到重視。在我國(guó)，紡織行業(yè)一直是“耗能大戶”，其中電能主要通過電動(dòng)機(jī)消耗，電動(dòng)機(jī)的性能將影響整個(gè)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能中，效率、功率因數(shù)、起動(dòng)性能是主要影響因素。其中起動(dòng)性能一直困擾紡織廠，主要表現(xiàn)在當(dāng)紡織設(shè)備機(jī)械慣量很大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小時(shí)，無(wú)法起動(dòng)；而單純?cè)龃笃饎?dòng)轉(zhuǎn)矩之后，容易出現(xiàn)拉斷絲線的情況，因此，需要高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、高牽入同 步能力的電動(dòng)機(jī)，專利號(hào)為ZL00252880. O公開了一種高牽入同步能力的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)特征為徑向分布的永磁體嵌入轉(zhuǎn)子鐵心的永磁體槽中，永磁體槽位于轉(zhuǎn)子槽下方，兩槽之間有隔磁磁橋，這種電機(jī)的牽入能力較之前電動(dòng)機(jī)有所提高，但由于此種電動(dòng)機(jī)的直軸電抗小于交軸電抗，而在紡織生產(chǎn)中細(xì)紗機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的情況下還是經(jīng)常出現(xiàn)牽入轉(zhuǎn)矩能力不夠，或牽入不平穩(wěn)等現(xiàn)象，從而使得細(xì)紗被拉斷。永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程可以分為異步起動(dòng)和牽入同步兩個(gè)階段,永磁同步電機(jī)在起動(dòng)過程中不但要求有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩使電機(jī)起動(dòng)并運(yùn)行到接近同步轉(zhuǎn)速，還要求電機(jī)有足夠高的牽入同步能力，使電機(jī)能夠順利牽入同步。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，合成轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子仍有加速轉(zhuǎn)矩，則處于加速過程，直到同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)牽入同步成功。如加速過程中合成轉(zhuǎn)矩下降到等于或小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則不能牽入同步，電機(jī)正好處于振蕩狀態(tài)。異步轉(zhuǎn)矩是正值，發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、凸極轉(zhuǎn)矩是負(fù)值，電磁振蕩轉(zhuǎn)矩是正負(fù)交變，因此要使合成轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵在于提高異步轉(zhuǎn)矩。從上述分析可知，在接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)提高異步轉(zhuǎn)矩是克服振蕩、牽入同步轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵。在電機(jī)分析過程中，為了便于分析，通常將電機(jī)的磁路分為直軸、交軸(d/q軸)，與磁極軸線重合的磁路為直軸，與磁極軸線正交(電角度而非機(jī)械角度)的磁路為交軸，同理電機(jī)電抗分為直軸電抗與交軸電抗。提高異步轉(zhuǎn)矩，從而提高永磁電動(dòng)機(jī)牽入同步能力的因素主要包括空載反電動(dòng)勢(shì)、直軸電抗、交軸電抗、轉(zhuǎn)子電阻、漏抗。提高電動(dòng)機(jī)牽入同步能力的措施包括合適的空載反電動(dòng)勢(shì)，直軸電抗應(yīng)減小，交軸電抗應(yīng)增大，定轉(zhuǎn)子電阻、漏抗應(yīng)減小。直軸電抗、交軸電抗方面電機(jī)的最小轉(zhuǎn)矩變化不大，但對(duì)于電機(jī)的牽入性能卻有利，所以應(yīng)設(shè)法增大電機(jī)的交軸磁路磁導(dǎo)，減小電機(jī)的直軸磁路磁導(dǎo)，以增大Xq/Xd的比值，提高電機(jī)的牽入同步能力。轉(zhuǎn)子電阻方面轉(zhuǎn)子電阻值的大小對(duì)電機(jī)的起動(dòng)性能影響很大，隨著轉(zhuǎn)子電阻值的減小，電機(jī)的最小轉(zhuǎn)矩不斷減小，這是由于轉(zhuǎn)子電阻值的減小使得異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變小所造成的；而電機(jī)的牽入性能卻隨著轉(zhuǎn)子電阻值的減小逐漸提高，這是由于轉(zhuǎn)子電阻值越小，電機(jī)開始牽入同步時(shí)的轉(zhuǎn)差率就越小，電機(jī)牽入同步過程中需要的能量就小，電機(jī)就越容易牽入同步。漏抗減小對(duì)于電動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能均有提高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)已有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種用于細(xì)紗機(jī)的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。 為解決已有技術(shù)的問題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體、轉(zhuǎn)子擋板，轉(zhuǎn)子鐵心兩端用轉(zhuǎn)子擋板固定在轉(zhuǎn)軸上，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵心邊緣上設(shè)有若干條轉(zhuǎn)子槽，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子邊緣q軸正對(duì)位置設(shè)有數(shù)個(gè)向內(nèi)的圓弧，轉(zhuǎn)子鐵心中心徑向位置設(shè)有軸孔，軸孔與轉(zhuǎn)子槽之間設(shè)有數(shù)條永磁體槽，永磁體嵌入永磁體槽中，永磁體槽的兩端各設(shè)有一折段，永磁體槽兩端的折段為隔磁磁橋，軸孔與永磁體槽之間設(shè)有數(shù)個(gè)隔磁槽。所述隔磁槽外側(cè)頂端邊緣與二條相鄰的永磁體槽頂端內(nèi)側(cè)折點(diǎn)的距離(L2)為永磁體槽頂端折段寬度(LI)的I. 5 2. 5倍。隔磁槽外側(cè)頂端折點(diǎn)與永磁體槽內(nèi)側(cè)邊緣的距離(L4)為永磁體槽寬度(L3)的I. 5 2. 5倍。隔磁槽內(nèi)側(cè)邊緣與軸孔邊緣的距離(L5)為軸孔半徑的25% 0.4%。所述轉(zhuǎn)子鐵心上向內(nèi)的圓弧的半徑分別為3毫米(選用電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)為90 160時(shí))或5毫米(選用電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)為180 225時(shí))。上述結(jié)構(gòu)可以使得電動(dòng)機(jī)交軸電感增大，并且不影響電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度，在保證永磁體槽有足夠空間，且轉(zhuǎn)子槽與永磁體槽距離不會(huì)太近的同時(shí)，在轉(zhuǎn)子齒部磁密不過飽和的情況下，轉(zhuǎn)子槽面積盡量增大，轉(zhuǎn)子槽面積增大則轉(zhuǎn)子電阻增大，從而提高電動(dòng)機(jī)牽入同步能力。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)除具有普通永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率高、功率因數(shù)高、功率密度大、溫升低、噪聲小的優(yōu)點(diǎn)之外，在徑向磁路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用隔磁槽等措施提高了 q軸電感，提高了牽入同步能力，具有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)平穩(wěn)，適用于紡織行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備使用。

圖I轉(zhuǎn)子鐵心沖片結(jié)構(gòu)示意圖；圖2轉(zhuǎn)子鐵心上隔磁槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3轉(zhuǎn)子鐵心上隔磁槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4轉(zhuǎn)子鐵心上隔磁槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5轉(zhuǎn)子鐵心上轉(zhuǎn)子槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6轉(zhuǎn)子鐵心上向內(nèi)圓弧的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7本實(shí)用新型的q軸磁路示意圖。圖中1轉(zhuǎn)子槽、2向內(nèi)的圓弧、3隔磁槽、4永磁體槽、5軸孔、6隔磁磁橋、LI永磁體槽頂端折段寬度、L2隔磁槽外側(cè)頂端邊緣與二條相鄰的永磁體槽頂端內(nèi)側(cè)折點(diǎn)的距離、L3永磁體槽寬度、L4隔磁槽外側(cè)頂端折點(diǎn)與永磁體槽內(nèi)側(cè)邊緣的距離、L5隔磁槽內(nèi)側(cè)邊緣與軸孔邊緣的距離。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的實(shí)施例本實(shí)用新型中的用于紡織生產(chǎn)中細(xì)紗機(jī)用永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體、轉(zhuǎn)子擋板組成。轉(zhuǎn)子鐵心兩端用轉(zhuǎn)子擋板固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子鐵心邊緣上設(shè)有28條轉(zhuǎn)子槽1，轉(zhuǎn)子槽位于轉(zhuǎn)子最外部的邊緣，參見圖5。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子邊緣q軸正對(duì)位置設(shè)有4個(gè)向內(nèi)的圓弧2，轉(zhuǎn)子鐵心中心徑向位置設(shè)有軸孔5，軸孔5與轉(zhuǎn)子槽I之間設(shè)有4條永磁體槽4，永磁體嵌入永磁體槽4中，永磁體槽4的兩端各設(shè)有一折段，永磁體槽4兩端的折段為隔磁磁橋6，軸孔5與永磁體槽4之間設(shè)有4個(gè)隔磁槽3，參見圖I。隔磁槽3的外側(cè)頂端邊緣與二條相鄰的永磁體槽4頂端內(nèi)側(cè)折點(diǎn)的距離L2為永磁體槽4頂端折段寬 度LI的I. 5 2. 5倍，參見圖2。隔磁槽3的外側(cè)頂端折點(diǎn)與永磁體槽4內(nèi)側(cè)邊緣的距離L4為永磁體槽寬度L3的I. 5 2. 5倍，參見圖3。隔磁槽3內(nèi)側(cè)邊緣與軸孔5邊緣的距離L5為軸孔5半徑的25% O. 4%，參見圖4。所述轉(zhuǎn)子鐵心上向內(nèi)圓弧2的半徑分別為3毫米(選用電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)為90 160時(shí))或5毫米(選用電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)為180 225時(shí))，參見圖6。轉(zhuǎn)子槽I為生成轉(zhuǎn)子起動(dòng)籠而設(shè)計(jì)，一般為鑄鋁，轉(zhuǎn)子槽I的設(shè)計(jì)影響轉(zhuǎn)子電阻，并且影響轉(zhuǎn)子磁密，從而影響起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與牽入能力，設(shè)計(jì)原則為在保證永磁體槽有足夠空間，且轉(zhuǎn)子槽I與永磁體槽4距離不會(huì)太近的同時(shí)，在轉(zhuǎn)子齒部磁密不過飽和的情況下，轉(zhuǎn)子槽I面積盡量增大，主要原因是轉(zhuǎn)子過高，即深入轉(zhuǎn)子內(nèi)部太深，永磁體槽4的長(zhǎng)度將受到影響，可設(shè)計(jì)尺寸減小，對(duì)于永磁電機(jī)性能不利，轉(zhuǎn)子槽I太淺起動(dòng)性能受影響。內(nèi)向的圓弧2的設(shè)計(jì)目的為加強(qiáng)q軸電感，因?yàn)閮?nèi)向的圓弧設(shè)計(jì)位于轉(zhuǎn)子q軸位置上，內(nèi)向圓弧使得轉(zhuǎn)子磁路多出一段空氣，則q軸磁路磁阻增大，但設(shè)計(jì)時(shí)如果過大則影響轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度。隔磁槽3的設(shè)計(jì)目的為加強(qiáng)q軸電感，如圖7所示，因?yàn)楦舸挪鄣拇嬖?，q軸磁路中磁阻增加，并且隔磁槽主要位于q軸磁路上，對(duì)于d軸影響較小，所以達(dá)到了增加q軸電感大于增加d軸電感的目的。
權(quán)利要求1.一種用于細(xì)紗機(jī)的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體、轉(zhuǎn)子擋板，轉(zhuǎn)子鐵心兩端用轉(zhuǎn)子擋板固定在轉(zhuǎn)軸上，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵心邊緣上設(shè)有若干條轉(zhuǎn)子槽，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子邊緣q軸正對(duì)位置設(shè)有數(shù)個(gè)向內(nèi)的圓弧，轉(zhuǎn)子鐵心中心徑向位置設(shè)有軸孔，軸孔與轉(zhuǎn)子槽之間設(shè)有數(shù)條永磁體槽，永磁體嵌入永磁體槽中，永磁體槽的兩端各設(shè)有一折段，永磁體槽兩端的折段為隔磁磁橋，軸孔與永磁體槽之間設(shè)有數(shù)個(gè)隔磁槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于細(xì)紗機(jī)的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔磁槽外側(cè)頂端邊緣與二條相鄰的永磁體槽頂端內(nèi)側(cè)折點(diǎn)的距離(L2)為永磁體槽頂端折段寬度(LI)的I. 5 2. 5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于細(xì)紗機(jī)的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔磁槽外側(cè)頂端折點(diǎn)與永磁體槽內(nèi)側(cè)邊緣的距離(L4)為永磁體槽寬度(L3)的I. 5 2. 5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于細(xì)紗機(jī)的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述隔磁槽內(nèi)側(cè)邊緣與軸孔邊緣的距離(L5)為軸孔半徑的25% 0.4%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于細(xì)紗機(jī)的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵心上向內(nèi)的圓弧的半徑分別為選用電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)為90 160時(shí)為3毫米,或選用電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)為180 225時(shí)為5毫米。
專利摘要一種用于細(xì)紗機(jī)的永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、永磁體、轉(zhuǎn)子擋板，轉(zhuǎn)子鐵心兩端用轉(zhuǎn)子擋板固定在轉(zhuǎn)軸上，其特征在于所述轉(zhuǎn)子鐵心邊緣上設(shè)有若干條轉(zhuǎn)子槽，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子邊緣q軸正對(duì)位置設(shè)有數(shù)個(gè)向內(nèi)圓弧，轉(zhuǎn)子鐵心中心徑向位置設(shè)有軸孔，軸孔與轉(zhuǎn)子槽之間設(shè)有數(shù)條永磁體槽，永磁體嵌入永磁體槽中，永磁體槽的兩端各設(shè)有一折段，永磁體槽兩端的折段為隔磁磁橋，軸孔與永磁體槽之間設(shè)有數(shù)個(gè)隔磁槽。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于利用隔磁槽等措施提高了q軸電感，提高了牽入同步能力，具有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)平穩(wěn)，適用于紡織行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備使用。
文檔編號(hào)H02K1/27GK202550725SQ20122005795
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者姚丙雷, 張寶強(qiáng), 張惠英, 袁建敏 申請(qǐng)人:上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司, 上海電科電機(jī)科技有限公司