CN101931294A - 一种永磁同步电动机 - Google Patents

Abstract

一种在国民经济各领域中具有广泛用途的永磁同步电机，其由定子和转子两大部件组成。定子部件与普通三相异步电机的定子基本相同，由机壳、定子铁芯(1)和电枢绕组(2)组成；转子部件由空芯轴(11)、隔磁套(12)、分体式磁极(13)，由里至外顺序同轴组装，空芯轴(11)与隔磁套(12)由键(19)联接固定，隔磁套(12)与分体式磁极(13)由通孔螺栓(14)和八字销(21)联接固定；在相邻的两块分体式磁极(13)之间，装永磁体(17)，并用铜质楔条(10)径向将其压紧。在分体式磁极(13)的狭槽(26)内装铜片(18)，在其两端装端环(16)，三者共同组成转子启动笼。本发明的显著特点，转子部件易与普通三相异步电机定子部件组合；转子部件具有外通风冷却通道，冷却降温效果好，温升低、效率高。

Description

一种永磁同步电动机

技术领域

本发明涉及电机制造领域中一种永磁同步电动机的研究制造。

背景技术

稀土永磁同步电动机具有体积小、重量轻、效率高等特点，在国民经济各领域中具有广泛的用途。但在实际使用中，经过一段时间使用后，其性能会显著下降，甚至不能正常工作。究其原因，是其转子温升过高，使转子中所用钕铁硼永磁体造成失磁所至。钕铁硼永磁材料的电阻率为1.44×10^-6Ω.m，具有一定的导电性，其在交变磁场中会产生涡流损耗，从而产生热量。而钕铁硼的导热率为7.7cal/m.h.℃，传热性差，加上钕铁硼磁钢容易氧化、生锈，使磁钢上的热量更难以向外传导，加剧了转子的温升。过高的转子温升，会造成钕铁硼永磁体退磁的危险，影响电机正常工作的寿命。

目前，对解决稀土永磁同步电动机转子温升，确保钕铁硼永磁体不退磁的途径主要有：

申请(专利)号：200610041946.8，一种稀土永磁同步电动机。其将电极转子中整段的永磁体14按径向分为若干个小段，或按切向分为若干层，段与段之间、层与层之间通过绝缘的粘接剂贴合，从而减少由于钕铁硼永磁体14的导电性而在交变磁场中产生的涡流损耗。从增强转子永磁体间的绝缘，减少涡流发热解决问题；

申请(专利)号：03258885.2，带有通风槽的稀土永磁同步电动机。其在磁钢和隔磁套之间设有轴向通风槽，转子表面设有螺旋通风槽。从改进转子通风结构，加强通风冷却降温解决问题；

申请(专利)号：00226188.X，稀土永磁同步电动机。其从改变定转子铁芯和磁钢槽结构，采用高导磁、低损耗硅钢片和高磁能积、高矫顽力钕铁硼材料。从定转子结构改变和选用优质材料上解决空载损耗，降低温升解决问题。

上述三种方法，分别从某一个方面来解决转子温升问题，虽然取得了一定效果，但没有从根本上彻底解决问题，因转子温升过高，造成钕铁硼永磁体失磁，影响永磁同步电动机使用寿命的可能性依然存在。

发明内容

为从根本上解决永磁同步电动机使用中转子温升过高问题，确保其使用寿命，本发明提供一种永磁同步电动机，其从转子采用新的外循环通风冷却结构，增强转子通风冷却降温效果；增强永磁体绝缘层，减少涡流发热和选用优质钕铁硼永磁体材料，增强导磁率等三个方面，采取新的综合改进措施，收到了良好效果。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种永磁同步电动机，其由定子和转子两大部件组成。定子部件与普通三相异步电机基本相同，由机壳、定子铁芯(1)、电枢绕组(2)组成，其作用是产生交变磁场，并支撑整个电机。机壳由壳体(3)、端盖(4)、轴承盖(5)、防护罩(6)组成；转子部件由空芯轴(11)、隔磁套(12)、分体式磁极(13)，由里至外顺序同轴组装。空芯轴(11)与隔磁套(12)由键(19)联接固定；隔磁套(12)与分体式磁极(13)由通孔螺栓(14)和设在其两端的八字销(21)联接固定。在相邻的两块分体式磁极(13)之间，径向等角度装有永磁体(17)，在其上下两端，分别衬有绝缘衬垫(20)，并用铜质楔条(10)将其径向压紧，在其两端，用绝缘挡板(15)将其轴向压紧。在分体式磁极(13)的狭槽(26)内，嵌有铜片(18)，其和铜质楔条(10)、与设在分体式磁极(13)两端，绝缘挡板(15)外侧的端环(16)联接固定后共同构成转子启动笼。

所述的空芯轴(11)，其中心轴向钻有一两头相贯通的外通风孔(22)；中间部位钻有沿轴向排列的多排径向等角度分布，与外通风孔(22)相连通的径向内通风孔(23)。空芯轴(11)的作用一是构成外循环通风冷却通道，将电机内部定转子所产生的热量迅速带到机体外，由传统的内循环通风冷却结构改为外循环通风冷却结构，极大提高了通风冷却降温效果；二是通过装在其两头的轴承(7)与机壳相联接起来，对整个转子转动起支撑作用。同时空芯轴(11)的结构改变，其强度非但没有下降，反而有提高。

所述隔磁套(12)，其中心轴向钻有与空芯轴(11)外圆直径相配的内孔；内孔内开有键槽；和与内孔同轴，轴向间距与空芯轴(11)径向内通风孔(23)相等的多条环形槽(28)；在每条环形槽(28)内，径向等角度钻有径向通风孔(24)。其作用一是与空芯轴(11)沿轴向排列的多排径向等角度分布的径向内通风孔(23)构成外循环通风冷却通道；二是用于安装通孔螺栓(14)。

所述分体式磁极(13)，其由多块横截面呈扇形，纵切面呈矩形的条状磁性材料组成，在每块扇形条状磁性材料的扇形对称中心，沿轴向钻有一排与隔磁套(12)每条环形槽(28)内径向通风孔(24)相配的径向通风螺孔和通孔(25)；和开有一条轴向贯通，径向不贯通的径向狭槽(26)；在其两侧开有两条对称短狭槽。其作用，径向通风螺孔和通孔(25)，一是用于通孔螺栓(14)的装配联接，将分体式磁极(13)与隔磁套(12)联接固定起来；二是与隔磁套(12)的径向通风孔(24)、空芯轴(11)的内通风孔(23)、外通风孔(22)构成完整的转子外循环通风冷却通道；径向狭槽(26)用于嵌入铜片(18)。

所述通孔螺栓(14)，其外部制成螺纹，中心轴向钻有两头相贯通的通风孔。其作用一是联接固定隔磁套(12)和分体式磁极(13)；二是为构成转子外循环通风冷却结构提供通风通道。

所述八字销(21)，其横截面形状呈“8”字形；轴向形状，两头呈两个不完整的圆柱形，中间呈长方体。其优点是装配后的零件径向配合紧密，且不会径向窜动。

所述永磁体(17)，其由磁性能良好，导热率大的优质稀土钕铁硼永磁材料制成，每个磁极由多块组成，横截面形状呈扇形。

所述铜质楔条(10)，其宽度大于永磁体(17)横截面宽度，其长度大于分体式磁极(13)的轴向长度。

本发明的有益效果是：永磁同步电机具有温升低、效率高(见浙江省机电产品质量检测所检测报告：定子温升41.8K，转子轴承温升48.6℃；效率95.54％)、性能好、易与普通三相异步电机定子相配、节能降耗的显著优点，彻底解决了永磁同步电机长期运行因温升过高而造成钕铁硼永磁体易失磁，影响其运行性能的技术问题。确保了其在国民经济各领域中的广泛可靠应用。

附图说明

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构图；

图2是转子纵剖面构造图；

图3是图2的左视图；

图4是隔磁套与分体式磁极组合件纵剖面构造图；

图5是图4的左视图；

图6是隔磁套纵剖面构造图；

图7是图6的左视图；

图8是单个分体式磁极的纵剖面构造图；

图9是图8的左视图；

图10是单个永磁体主视图；

图11是图10的左视图。

图中1.定子铁芯(1)，2.电枢绕组，3.壳体，4.端盖，5.轴承盖，6.防护罩，7.轴承，8.风叶，9.热电阻传感器，10.铜质楔条，11.空芯轴，12.隔磁套，13.分体式磁极，14.通孔螺栓，15.绝缘挡板，16.端环，17.永磁体，18.铜片，19.键，20.绝缘衬垫，21.八字销，22.外通风孔，23.内通风孔，24.径向通风孔，25.径向通风螺孔和通孔，26.狭槽，27.螺钉，28.环形槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

在图1中，永磁同步电机，由定子和转子两大部件组成。定子部件由机壳和定子铁芯(1)、电枢绕组(2)组成。机壳由壳体(3)、端盖(4)、轴承盖(5)、防护罩(6)组成，其结构与普通三相异步电机基本相同。普通三相异步电机的定子可与本发明的转子部件直接相配，组成永磁同步电机，这是本发明的一大特点；本发明的另一大特点在于转子部件的结构改变，在图2和图3中，空芯轴(11)、隔磁套(12)、分体式磁极(13)，由里至外顺序同轴组装。每块分体式磁极(13)用通孔螺栓(14)，按图4和图5径向等角度联接固定在隔磁套(12)的外圆上；在其两端，分别用八字销(21)，使分体式磁极(13)与隔磁套(12)紧密配合。隔磁套(12)与空芯轴(11)之间，在保证隔磁套(12)内孔内的每条环形槽(28)与空芯轴(11)的径向内通风孔(23)的轴向间距对准的前提下，用键(19)将其联接固定。在相邻的两块分体式磁极(13)之间分别装永磁体(17)，并使每相邻的两块永磁体(17)之间同极性相对。永磁体(17)由多块组成。其下端与隔磁套(12)接触处加绝缘衬垫(20)，上端加绝缘衬垫(20)后，用铜质楔条(10)将其径向压紧；在每块分体式磁极(13)的两端，用螺钉(27)将绝缘挡板(15)固定在其上面，防止永磁体(17)轴向弹出。在分体式磁极(13)的每条狭槽(26)内嵌入铜片(18)。在绝缘挡板(15)外边装端环(16)，采用焊接或铆接的方法，将端环(16)与铜质楔条(10)和铜片(18)联接固定起来，形成转子启动笼，为在交变磁场中产生感应电流形成回路。装配好的转子部件，通过装在其空芯轴(11)两端的轴承(7)，与装配好的定子部件组装，同时装上热电阻传感器(9)冷却风叶(8)，防护罩(6)。

为使转子部件形成外通风结构，如图2所示，空芯轴(11)中心，沿轴向钻有一两头相贯通的外通风孔(22)，在其中间部位，沿轴向钻有多排径向等角度分布，与外通风孔(22)相连通的径向内通风孔(23)，制成具有外通风冷却通道的空芯轴(11)；如图6和图7所示，隔磁套(12)由非导磁材料制成，其中心钻成与空芯轴(11)外圆直径相配的内孔，内孔内开有键槽，和与内孔同轴，轴向间距与空芯轴(11)径向内通风孔(23)相等的多条环形槽(28)，在每条环形槽(28)内，径向等角度钻有径向通风孔(24)，用于安装通孔螺栓(14)。如图4所示，通孔螺栓(14)，其外部制成螺纹，中心沿轴向钻有一两头相贯通的通风孔。

如图8和图9所示，由多块条状导磁性材料组成，其横截面呈扇形，纵切面呈矩形的分体式磁极(13)，在其扇形对称中心，沿轴向钻有一排与隔磁套(12)每条环形槽(28)内径向通风孔(24)相配的径向通风螺孔和通孔(25)，用于安装通孔螺栓(14)和提供通风通道；和开有一条轴向贯通，径向不贯通的径向狭槽(26)，在其两侧开两条对称短狭槽。

如图5所示，八字销(21)其横截面形呈“8”形，纵向形状，两头呈两个不完整的圆柱形，中间呈长方体，其使隔磁套(12)与分体式磁极(13)组装后径向配合紧密，且不发生径向窜动。

为提高永磁体(17)导磁性能，如图10与图11所示，永磁体(17)，用磁性能良好，导热率大的优质稀土钕铁硼永磁材料制成，其横截面形状呈扇形；为减少永磁体(17)涡流发热，在其与隔磁套(12)和铜质楔条(10)接触处增放了绝缘衬垫(20)。

铜质楔条(10)，其宽度大于永磁体(17)横截面宽度，目的在于可***分体式磁极(13)的楔槽内，压紧永磁体(17)；其长度做成大于分体式磁极(13)的轴向长度。用于和铜片(18)与端环(16)构成转子启动笼。

Claims (8)

1.一种永磁同步电机，其由定子和转子两大部件组成，其特征是：定子部件与普通三相异步电机基本相同，由机壳、定子铁芯(1)、电枢绕组(2)组成，机壳由壳体(3)、端盖(4)、轴承盖(5)和防护罩(6)组成；转子部件由空芯轴(11)、隔磁套(12)、分体式磁极(13)，由里至外顺序同轴组装，空芯轴(11)与隔磁套(12)由键(19)联接固定；隔磁套(12)与分体式磁极(13)由通孔螺栓(14)和设在其两端的八字销(21)联接固定；在相邻的两块分体式磁极(13)之间，径向等角度装有永磁体(17)，在其上下两端，分别衬有绝缘衬垫(20)，并用铜质楔条(10)将其径向压紧；在其两端，用绝缘挡板(15)将其轴向压紧，在分体式磁极(13)的狭槽(26)内，嵌有铜片(18)，其和铜质楔条(10)、与设在分体式磁极(13)两端，绝缘挡板(15)外侧的端环(16)联接固定后共同构成转子启动笼。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是：所述的空芯轴(11)，其中心轴向钻有一两头相贯通的外通风孔(22)；中间部位钻有沿轴向排列的多排径向等角度分布，与外通风孔(22)相连通的径向内通风孔(23)。

3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是：所述隔磁套(12)，其中心轴向钻有与空芯轴(11)外圆直径相配的内孔；内孔内开有键槽；和与内孔同轴，轴向间距与空芯轴(11)径向内通风孔(23)相等的多条环形槽(28)；在每条环形槽(28)内，径向等角度钻有径向通风孔(24)。

4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是：所述分体式磁极(13)，其由多块横截面呈扇形，纵切面呈矩形的条状磁性材料组成，在每块扇形条状磁性材料的扇形对称中心，沿轴向钻有一排与隔磁套(12)每条环形槽(28)内径向通风孔(24)相配的径向通风螺孔和通孔(25)；和开有一条轴向贯通，径向不贯通的径向狭槽(26)；在其两侧开有两条对称短狭槽。

5.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是：所述通孔螺栓(14)，其外部制成螺纹，中心轴向钻有两头相贯通的通风孔。

6.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是：所述八字销(21)，其横截面形状呈“8”字形；轴向形状，两头呈两个不完整的圆柱形，中间呈长方体。

7.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是：所述永磁体(17)，其由磁性能良好，导热率大的优质稀土钕铁硼永磁材料制成，每个磁极由多块组成，其横截面形状呈扇形。

8.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是：所述铜质楔条(10)，其宽度大于永磁体(17)横截面宽度，其长度大于分体式磁极(13)的轴向长度。

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