一種改善永磁電機(jī)起動(dòng)性能的磁極鐵芯轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利說(shuō)明】一種改善永磁電機(jī)起動(dòng)性能的磁極鐵芯轉(zhuǎn)子 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種改善永磁電機(jī)起動(dòng)性能的磁極鐵芯轉(zhuǎn)子，屬于永磁同步電動(dòng)機(jī)技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前常用的永磁電機(jī)，其起動(dòng)的瞬時(shí)較異步電機(jī)相比都需要很大的電流勵(lì)磁來(lái)克 服由永磁體造成的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與脈沖轉(zhuǎn)矩，相應(yīng)的也需要配置較大功率的變壓器，使得客戶 的成本呈指數(shù)增加，給永磁電機(jī)的推廣帶來(lái)了問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，如果采用較小的電流勵(lì) 磁即可起動(dòng)永磁電機(jī)，那么將大大降低客戶的成本，給永磁電機(jī)的推廣和應(yīng)用帶來(lái)很廣闊 的前景。
[0003] 永磁電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中的定子電流主要有兩部分構(gòu)成，一是由于外施電壓所產(chǎn)生 鼠籠異步電機(jī)效應(yīng)的定子電流；二是永磁體磁場(chǎng)作用于定子繞組且定子繞組通過(guò)電網(wǎng)等效 短路所產(chǎn)生的變頻永磁發(fā)電機(jī)短路電流。這兩方面的因素使得自起動(dòng)永磁電機(jī)的起動(dòng)電流 要比普通異步電機(jī)大的多。
[0004] 申請(qǐng)（專利）號(hào)：200820135715. 8, 一種雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)。該專利描述的是一種具 有多個(gè)轉(zhuǎn)子的同步永磁電機(jī)，其在轉(zhuǎn)軸上安裝有永磁轉(zhuǎn)子，對(duì)應(yīng)永磁轉(zhuǎn)子在機(jī)殼內(nèi)部安裝 有永磁定子，在轉(zhuǎn)軸上永磁轉(zhuǎn)子外部還安裝有起動(dòng)勵(lì)磁轉(zhuǎn)子，對(duì)應(yīng)起動(dòng)勵(lì)磁轉(zhuǎn)子設(shè)有起動(dòng) 勵(lì)磁定子，在起動(dòng)永磁定子的同時(shí)起動(dòng)勵(lì)磁定子，相當(dāng)于雙定子起動(dòng)，該方案雖然有效降低 了起動(dòng)電流，但增加了電機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)，使得電機(jī)成本與整體尺寸增加，安裝尺寸較國(guó)標(biāo)推薦 值增大，無(wú)法有效滿足客戶需求。
[0005] 申請(qǐng)（專利）號(hào)：200810167792. 6, 一種同步永磁電機(jī)及其起動(dòng)、運(yùn)行方法。該專 利與申請(qǐng)（專利）號(hào)：200820135715. 8結(jié)構(gòu)相似，只是將起動(dòng)勵(lì)磁轉(zhuǎn)子與起動(dòng)勵(lì)磁定子改 為異步電機(jī)，起動(dòng)時(shí)異步電機(jī)與永磁電機(jī)同時(shí)起動(dòng)，該方案雖然有效降低了起動(dòng)電流，并實(shí) 現(xiàn)異步電機(jī)發(fā)電，但同樣增加了電機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)，使得電機(jī)成本與整體尺寸增加，無(wú)法有效滿 足客戶需求，并且異步電機(jī)發(fā)電無(wú)法直接投入電網(wǎng)，相當(dāng)于異步電機(jī)只是作為起動(dòng)永磁電 機(jī)使用，造成設(shè)備浪費(fèi)。
[0006] 申請(qǐng)（專利）號(hào)：201110046135. 8, 一種具有復(fù)合材料起動(dòng)導(dǎo)條的自起動(dòng)永磁電 機(jī)。該專利在轉(zhuǎn)子表面采用均勻分布由黃銅和銅合金兩種材料構(gòu)成的鼠籠起動(dòng)導(dǎo)條，各復(fù) 合材料起動(dòng)導(dǎo)條的兩端在轉(zhuǎn)子鐵心外通過(guò)焊接的黃銅端環(huán)短路。該方案可以在一定程度上 降低起動(dòng)電流，但也存在一系列問(wèn)題，主要體現(xiàn)在：1.導(dǎo)條本身尺寸較小，若采用不同材料 構(gòu)成，在加工制造方面存在較大問(wèn)題；2.兩種材料電阻率相差較小，由此造成的接觸電阻 較小，在降低起動(dòng)電流方面作用不大；3.該方案在增加起動(dòng)力矩的同時(shí)降低了迀入轉(zhuǎn)矩， 影響了電機(jī)的整體性能。
[0007] 前兩個(gè)專利主要是通過(guò)外加設(shè)備來(lái)增加起動(dòng)力矩，相當(dāng)于降低外施電壓所產(chǎn)生鼠 籠異步電機(jī)效應(yīng)的定子電流，進(jìn)而降低起動(dòng)電流，但帶來(lái)的主要矛盾為成本與整體尺寸增 加，無(wú)法有效滿足客戶需求，申請(qǐng)（專利）號(hào)：201110046135. 8通過(guò)改變導(dǎo)條材質(zhì)來(lái)降低起 動(dòng)電流，相當(dāng)于降低外施電壓所產(chǎn)生鼠籠異步電機(jī)效應(yīng)的定子電流，但帶來(lái)的主要矛盾為 難于加工且降低了迀入轉(zhuǎn)矩。若能有效控制永磁體磁場(chǎng)作用于定子繞組且定子繞組通過(guò)電 網(wǎng)等效短路所產(chǎn)生的變頻永磁發(fā)電機(jī)短路電流，能夠有效降低永磁電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中由于 永磁體的作用產(chǎn)生的脈沖轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可在保證加工性、成本及整體尺寸的基礎(chǔ)上降 低起動(dòng)電流與扭矩，實(shí)現(xiàn)降低永磁電機(jī)起動(dòng)電流與扭矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的缺陷，為了解決永磁同步電機(jī)起動(dòng)電流過(guò)大 的問(wèn)題，提出一種改善永磁電機(jī)起動(dòng)性能的磁極鐵芯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0010] -種改善永磁電機(jī)起動(dòng)性能的磁極鐵芯轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸、單邊梯形永磁體、矩形永 磁體、小槽銅片、端環(huán)、套環(huán)、螺釘、擋板、蝶形彈簧、磁極鐵芯與鍵；轉(zhuǎn)軸為無(wú)磁料的階梯軸， 在安裝鐵心處開設(shè)鍵槽；磁極鐵心中心處留有與轉(zhuǎn)軸安裝鐵心處相同直徑的圓形通孔，在 中心圓孔處開設(shè)與轉(zhuǎn)軸安裝鐵心處相同規(guī)格的鍵槽，在中心圓形通孔外側(cè)根據(jù)電機(jī)極數(shù)不 同開有個(gè)數(shù)與電機(jī)極數(shù)相等的斷續(xù)U形槽，但斷續(xù)U形槽最高點(diǎn)低于鐵心外圓，其中斷續(xù)U 形槽的兩邊槽開設(shè)成與單邊梯形永磁體相同的單邊梯形槽，斷續(xù)U形槽的底邊槽開設(shè)成與 矩形永磁體相同的矩形槽，在鐵心外圓上沿徑向均布開設(shè)矩形小槽用于安裝小槽銅片；小 槽銅片為工字形結(jié)構(gòu)，其兩端伸出端加工有U形槽；套環(huán)為圓筒狀，其中內(nèi)徑較轉(zhuǎn)軸安裝鐵 芯處直徑小，外徑較擋板內(nèi)徑??；擋板為與磁極鐵芯直徑相同的圓盤狀，其中心處留有較轉(zhuǎn) 軸安裝鐵心處稍大直徑的圓形通孔，在擋板外圓上沿徑向均布開設(shè)與鐵心安裝小槽銅片相 同位置的矩形小槽用于安裝小槽銅片，該處小槽較鐵芯處開設(shè)的小槽尺寸較大，用于放置 小槽銅片的倒角，在開設(shè)的小槽兩端開設(shè)螺紋孔用于將小槽銅片采用螺釘連接；端環(huán)為圓 環(huán)狀，沿周向開設(shè)有與擋板相同位置、相同大小的螺紋孔；
[0011] 連接關(guān)系
[0012] 首先將鍵安裝于轉(zhuǎn)軸的與磁極鐵心配合處開設(shè)的鍵槽中；將磁極鐵心根據(jù)所需長(zhǎng) 度選擇合適的片數(shù)通過(guò)磁極鐵芯中心的圓形通孔與在中心圓孔處開設(shè)的鍵槽通過(guò)鍵和轉(zhuǎn) 軸實(shí)現(xiàn)連接，通過(guò)鍵實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞與磁極鐵芯的周向固定，通過(guò)套環(huán)的過(guò)盈配合與轉(zhuǎn)軸 的定位臺(tái)階實(shí)現(xiàn)磁極鐵芯的軸向固定，保證鐵心相對(duì)轉(zhuǎn)軸不發(fā)生軸向位移；將單邊梯形永 磁體放置于斷續(xù)U形槽兩邊槽中，將矩形永磁體與蝶形彈簧采用粘合劑固定為一體，然后 安裝于斷續(xù)U形槽的底部槽中，在磁極鐵芯兩端安裝擋板用于防止矩形永磁體與單邊梯形 永磁體的軸向位移，將小槽銅片安插到磁極鐵心與擋板外圓處開設(shè)的矩形小槽內(nèi)，在小槽 銅片兩端利用螺釘將端環(huán)、擋板壓裝連接，從而將小槽銅片、端環(huán)與擋板連接在一起形成鼠 籠起動(dòng)結(jié)構(gòu)。
[0013] 作為優(yōu)選，所述磁極鐵芯為圓盤狀，厚度在40mm-50mm之間，由10#、15#、20#低碳 鋼或電工純鐵制成。
[0014] 作為優(yōu)選，所述小槽銅片、擋板和端環(huán)由導(dǎo)電性能良好的金屬材料制成。
[0015] 作為優(yōu)選，所述套環(huán)由高硬度材質(zhì)制成。
[0016] 有益效果
[0017] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
，對(duì)比已有技術(shù)，能夠有效降低永磁電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中由于永磁體的 作用產(chǎn)生的脈沖轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有效降低電機(jī)起動(dòng)電流與扭矩，具有在保證加工性、成本 及整體尺寸及滿足電磁性能的基礎(chǔ)上降低起動(dòng)電流、扭矩的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為磁極鐵芯結(jié)構(gòu)不意圖。
[0020] 圖3為矩形永磁體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ] 圖4為單邊梯形永磁體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖5為工字型小槽銅片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖6為端環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖7為套環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖8為擋板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例一種改善永磁電機(jī)起動(dòng)性能的磁極鐵芯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)縱剖面結(jié) 構(gòu)示意圖。
[0027] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子部件右視圖。
[0028] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例非運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子部件右視圖。
[0029] 附圖標(biāo)記：1-轉(zhuǎn)軸，2-單邊梯形永磁體，3-矩形永磁體，4-小槽銅片，5-端環(huán)， 6_套環(huán)，7-螺釘，8-擋板，9-蝶形彈簧，10-磁極鐵芯，11-鍵。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式做詳細(xì)說(shuō)明，
[0031] -種改善永磁電機(jī)起動(dòng)性能的磁極鐵芯轉(zhuǎn)子，如圖9和圖11所示，包括轉(zhuǎn)軸1、單 邊梯形永磁體2、矩形永磁體3、小槽銅片4、端環(huán)5、套環(huán)6、螺釘7、擋板8、蝶形彈簧9、磁極 鐵芯10與鍵11 ;
[0032] 如圖1所示為轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)軸1為無(wú)磁料的階梯軸，在安裝鐵心10處開設(shè) 鍵槽；
[0033] 如圖2所示為磁極鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖，磁極鐵芯10由圓盤狀厚度在40mm-50mm的 10#、15#、20#低碳鋼或電工純鐵構(gòu)成，磁極鐵心10中心處留有與轉(zhuǎn)軸1安裝鐵心處相同直 徑的圓形通孔，在中心圓孔處開設(shè)與轉(zhuǎn)軸1安裝鐵心10處相同規(guī)格的鍵槽，在中心圓形通 孔外側(cè)根據(jù)電機(jī)極數(shù)不同開有個(gè)數(shù)與電機(jī)極數(shù)相等的斷續(xù)U形槽，但斷續(xù)U形槽最高點(diǎn)低 于鐵心10外圓，其中斷續(xù)U形槽的兩邊槽開設(shè)成與如圖4所示的單邊梯形釹鐵硼永磁體2 相同的單邊梯形槽，斷續(xù)U形槽的底邊槽開設(shè)成與如圖3