專利名稱：三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)，包括殼體、前軸承、后軸承、前端蓋、后端蓋、定子繞組、永磁轉(zhuǎn)子、風(fēng)葉、風(fēng)葉罩和接線盒；其特征在于所述定子繞組為延邊三角型接線方式時(shí)，布線方式是單雙疊繞式或單雙層疊繞同心式，并且在定子一個(gè)槽內(nèi)有星型和三角型兩種繞組，在定子每一個(gè)極相組中有星型和三角型兩種繞組；所述三角型繞組在定子槽內(nèi)排列時(shí)，滯后于星型繞組的30°空間電角度，接成延邊三角型其相電勢(shì)彼此之間互差120°電角度，而三角型繞組的感應(yīng)電勢(shì)滯后于星型繞組的相應(yīng)電勢(shì)30°電角度；星型和三角型的線卷個(gè)數(shù)相等，星型繞組每相導(dǎo)體數(shù)是三角型繞組每相導(dǎo)體的 倍，每相星型繞組的電阻和電抗是每相三角型繞組的1/3倍；所述定子繞組為星型三角型接線方式時(shí)，布線方式同三角型接線方式，星型繞組在定子槽內(nèi)排列時(shí)，滯后于三角型繞組30°空間電角度，三角型繞組每相匝數(shù)和每槽導(dǎo)體數(shù)都應(yīng)是星型繞組的 倍，三角型繞組每相電阻是星型繞組的6倍，串聯(lián)導(dǎo)體長(zhǎng)度三角型繞組是星型繞組的 倍；所述定子疊壓的槽斜度為1∶1.25～1.45，功率大取大比值，功率小取小比值；所述永磁轉(zhuǎn)子中的永磁體按N-S極相間隔排列，設(shè)置結(jié)構(gòu)采用嵌入轉(zhuǎn)子外表面或內(nèi)埋于轉(zhuǎn)子內(nèi)，其中內(nèi)埋位置在轉(zhuǎn)子徑向1/2處，所述轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁通密度應(yīng)是定子電磁鐵磁通密度的3倍，轉(zhuǎn)子中導(dǎo)電金屬條與轉(zhuǎn)子軸線平行設(shè)置，采用嵌入轉(zhuǎn)子外表面或內(nèi)埋于轉(zhuǎn)子內(nèi)的兩種方法中的一種或兩種兼有的設(shè)置結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子中導(dǎo)電金屬條的總截面積按電機(jī)額定電流的7倍容量設(shè)計(jì)，導(dǎo)電金屬條的個(gè)數(shù)是按定子鐵芯槽個(gè)數(shù)的0.83～0.92倍設(shè)置；所述轉(zhuǎn)子兩端的導(dǎo)電金屬端環(huán)截面積是按電機(jī)額定電流的21倍容量設(shè)計(jì)。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的三相交流同步電動(dòng)機(jī)相比，通過對(duì)轉(zhuǎn)子鐵芯、定子及定子繞組的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，使其具有更好的啟動(dòng)性能，可達(dá)到異步啟動(dòng)，同步轉(zhuǎn)動(dòng)和節(jié)電的效果。
由于本發(fā)明改進(jìn)了繞組型式和接線方法，加之永磁轉(zhuǎn)子本身具有一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，減輕了定子繞組中磁場(chǎng)的感應(yīng)電流，有效減少定子的銅損和鐵損，使電機(jī)溫升降低，效率大大提高。
本發(fā)明經(jīng)國(guó)家主管部門“國(guó)家中小型電機(jī)檢測(cè)中心”指定的天津電機(jī)監(jiān)督檢測(cè)站第十八號(hào)站檢測(cè)，電機(jī)參數(shù)及性能如下1.本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)功率為1.5ww，極數(shù)4，頻率50赫茲，額定電壓300V，額定電流2.6A，效率89.9％，功率周數(shù)0.96，溫升25.3℃。
2.普通Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y90L-4，功率1.5kw，電壓380V，額定電流3.7A，頻率50HZ，效率79％，功率回?cái)?shù)0.79，溫升80℃。
3.本發(fā)明電機(jī)輸入功率P1＝3·U·I·COSφ＝1642.8W，普通Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)輸入功率P1＝3·V·I·COSφ＝1923.8W，相比較節(jié)電1923.8W-1642.8W＝281W，節(jié)電率281÷1923.8＝0.146，即14.6。
本發(fā)明機(jī)座中心高80mm-280mm，功率為0.55KW-90KW，極數(shù)為2、4、6、8、10。利用本發(fā)明的電機(jī)不但可以工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還可變頻調(diào)速，節(jié)電、高效、又能保證功率和扭矩的輸出和同步運(yùn)行。
圖2中，給出了同

圖1基本相同的實(shí)施方式，其區(qū)別僅在于圖1是在一個(gè)極相組內(nèi)分星、角排列，圖2是在一個(gè)極相組每個(gè)槽內(nèi)既有星型繞組，也有角型繞組。
圖3中，給出了定子三相繞組按庶極兩平面接法的示意圖，三相繞組的相電勢(shì)彼此互差120°。圖3中轉(zhuǎn)子的永磁體數(shù)量與前面相同，區(qū)別是該永磁體被埋設(shè)在轉(zhuǎn)子徑向的中間1/2處。轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)電金屬條與圖1、2相同，設(shè)在轉(zhuǎn)子外層。
圖4中，給出了同圖3結(jié)構(gòu)基本相同的定子三相繞組按庶極兩平面接法的示意圖。其區(qū)別在于轉(zhuǎn)子中的永磁體被固定于轉(zhuǎn)子的表層，即嵌在轉(zhuǎn)子表面內(nèi)。
圖5、圖6，繪出了定子三相繞組為顯極兩平面接法的示意圖，圖5中三相繞組的相電勢(shì)為120°，圖6中三相繞組的相電勢(shì)為30°。圖6中轉(zhuǎn)子的永磁體為內(nèi)埋式，設(shè)置在轉(zhuǎn)子徑向的1/2處，圖5中轉(zhuǎn)子的永磁體為靠近表面的設(shè)置結(jié)構(gòu)。
圖7-1是三相正弦繞組的延邊三角型正常工作狀態(tài)下的原理接線圖，將引出線三個(gè)頭直接接入三相電源。
圖7-2是三相正弦繞組的延邊三角型啟動(dòng)狀態(tài)下的原理接線圖，引出線六個(gè)頭，其中4、5、6頭連接，構(gòu)成星型啟動(dòng)，運(yùn)行時(shí)1、6頭并接，2、4頭并接，3、5頭并接，為圖7-1的運(yùn)轉(zhuǎn)原理。
圖7-3是三相正弦繞組定子中的實(shí)際接線示意圖。
利用三角型每相繞組在定子槽內(nèi)排列時(shí)，滯后于星型繞組的30°空間電角度，使兩部分繞組中的感應(yīng)電勢(shì)有30°電角度的相位差，保證了三角型部分繞組中的電流滯后于星型部分繞組30°的時(shí)間電角度。以此顯著地改善了定子繞組旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)波形，削除或削弱磁勢(shì)曲線中的五次、七次等一系列高次諧波。按延邊三角型接法，就會(huì)產(chǎn)生相勢(shì)之間彼比互差120°電角度。在延邊三角型接線方式中，星型和三角型部分線圈匝數(shù)的配合星型部分繞組每相匝數(shù)和三角形部分繞組每相匝數(shù)選擇必須得當(dāng)，星形部分與三角型部分的線圈個(gè)數(shù)相等。星型部分每相匝數(shù)和每槽導(dǎo)體數(shù)都應(yīng)是三角型部分的 倍。每相電阻星型部分是三角型部分的1/3倍，繞組電抗與繞組匝數(shù)成正比，星型部分是三角型總分的1/3倍，串聯(lián)導(dǎo)體的長(zhǎng)度星型部分是三角型部分的 倍。
圖8-1是三相正弦繞組的星型三角型工作狀態(tài)下的原理接線圖，將引出線三個(gè)頭直接接入三相電源。
圖8-2是三相正弦繞組在定子中的實(shí)際接線示意圖。
引出的六個(gè)頭，△4、△5、△6連接在一起是星型啟動(dòng)，△1、△6連接在一起，△4、△2連接一起，△3、△5連接在一起，然后分別接至三相電源，為正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
星型三角型接線方式在定子繞組布線方式也可以是單雙層疊繞式或單雙層疊同心式。在定子一個(gè)槽內(nèi)分星型和三角型兩組繞組和在定子每一個(gè)極相組分星型和三角型兩組繞組。利用星型部分的每相繞組在定子槽排列時(shí)滯后于三角型部分繞組30°空間電角度，使兩部繞組中的感應(yīng)電勢(shì)保證有30°電角度的相位差，保證星型部分繞組中的電流滯后于三角型部分繞組中電流30°時(shí)間電角度。這樣顯著地改善了定子繞組旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)波形，削除或顯著地削弱磁勢(shì)曲線中的五次、七次等一系列的高次諧波。接成星型三角型后相電勢(shì)彼此之間互差120°電角度，而星型部分繞組的感應(yīng)電勢(shì)滯后于三角型部分繞組的相電勢(shì)30°電角度。星型三角型接線方式三角型和星型部分的線圈匝數(shù)的配合，三角型繞組每相匝數(shù)和星型部分繞組每相匝數(shù)配合必須得當(dāng)。三角部分與星型部分的線圈個(gè)數(shù)相等。三角型部分每相匝數(shù)和每槽導(dǎo)體數(shù)都應(yīng)是星型部分的 倍。每相電阻三角型部分的3×2倍，串聯(lián)導(dǎo)體長(zhǎng)度三角型是星型部分的 倍；采用本發(fā)明所述技術(shù)制做的三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)，由殼體、前軸承、后軸承、前端蓋、后端蓋、定子繞組、轉(zhuǎn)子鼠芯和轉(zhuǎn)子鐵芯及永磁體組成的轉(zhuǎn)子、風(fēng)葉、風(fēng)葉罩組成。在轉(zhuǎn)子表面凹槽和轉(zhuǎn)子半徑處直孔內(nèi)鋃嵌了按N、S極對(duì)稱型式布置的永磁體，其極對(duì)數(shù)按電機(jī)極數(shù)而定。永磁體的寬、厚、長(zhǎng)度按磁場(chǎng)強(qiáng)度依電機(jī)的極數(shù)，鐵芯型號(hào)及功率大小來定，每塊永磁體之間被導(dǎo)磁金屬隔開，每相鄰的N、S極兩塊永磁體之間通過導(dǎo)磁金屬材料型成磁場(chǎng)回路。當(dāng)定子線圈中通過三相交流電時(shí)，定子繞組中的電流交變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用于N極和S極永磁體上，帶動(dòng)N、S極永磁鐵隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，N、S極永磁鐵隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，兩個(gè)磁極之間也型成了兩個(gè)閉合的磁場(chǎng)，使兩個(gè)磁極之間的導(dǎo)磁金屬中產(chǎn)生了交變磁場(chǎng)和交變電流。這些交變電流通過轉(zhuǎn)子鐵芯中的導(dǎo)電金屬導(dǎo)條與轉(zhuǎn)子兩端的金屬封閉環(huán)型成閉合回路流動(dòng)，減少了定子磁滯現(xiàn)象，使定子繞組中的各種損耗減少到最低，從而也大大減少了定子繞組各種損耗，而且，致使功率周數(shù)和效率大幅度提高，并能達(dá)到與電網(wǎng)同步的轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1.一種三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)，包括殼體、前軸承、后軸承、前端蓋、后端蓋、定子繞組、永磁轉(zhuǎn)子、風(fēng)葉、風(fēng)葉罩和接線盒；其特征在于所述定子繞組為延邊三角型接線方式時(shí)，布線方式是單雙疊繞式或單雙層疊繞同心式，并且在定子一個(gè)槽內(nèi)有星型和三角型兩種繞組，在定子每一個(gè)極相組中有星型和三角型兩種繞組；所述三角型繞組在定子槽內(nèi)排列時(shí)，滯后于星型繞組的30°空間電角度，接成延邊三角型其相電勢(shì)彼此之間互差120°電角度，而三角型繞組的感應(yīng)電勢(shì)滯后于星型繞組的相應(yīng)電勢(shì)30°電角度；星型和三角型的線卷個(gè)數(shù)相等，星型繞組每相導(dǎo)體數(shù)是三角型繞組每相導(dǎo)體的 倍，每相星型繞組的電阻和電抗是每相三角型繞組的1/3倍；所述定子繞組為星型三角型接線方式時(shí)，布線方式同三角型接線方式，星型繞組在定子槽內(nèi)排列時(shí)，滯后于三角型繞組30°空間電角度，三角型繞組每相匝數(shù)和每槽導(dǎo)體數(shù)都應(yīng)是星型繞組的 倍，三角型繞組每相電阻是星型繞組的6倍，串聯(lián)導(dǎo)體長(zhǎng)度三角型繞組是星型繞組的 倍；所述定子疊壓的槽斜度為1∶1.25～1.45，功率大取大比值，功率小取小比值；所述永磁轉(zhuǎn)子中的永磁體按N-S極相間隔排列，設(shè)置結(jié)構(gòu)采用嵌入轉(zhuǎn)子外表面或內(nèi)埋于轉(zhuǎn)子內(nèi)，其中內(nèi)埋位置在轉(zhuǎn)子徑向1/2處，所述轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁通密度應(yīng)是定子電磁鐵磁通密度的3倍，轉(zhuǎn)子中導(dǎo)電金屬條與轉(zhuǎn)子軸線平行設(shè)置，采用嵌入轉(zhuǎn)子外表面或內(nèi)埋于轉(zhuǎn)子內(nèi)的兩種方法中的一種或兩種兼有的設(shè)置結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子中導(dǎo)電金屬條的總截面積按電機(jī)額定電流的7倍容量設(shè)計(jì)，導(dǎo)電金屬條的個(gè)數(shù)是按定子鐵芯槽個(gè)數(shù)的0.83～0.92倍設(shè)置；所述轉(zhuǎn)子兩端的導(dǎo)電金屬端環(huán)截面積是按電機(jī)額定電流的21倍容量設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進(jìn)型的三相交流永磁同步電動(dòng)機(jī)。本電動(dòng)機(jī)定子繞組可以是延邊三角型或星型三角型接線方式，布線方式為單雙疊繞式或單雙層疊繞同心式。所述延邊三角型的三角型繞組在定子槽內(nèi)排列時(shí)，滯后于星型繞組30°空間電角度。所述星型三角型的星型繞組在定子槽內(nèi)排列時(shí)，滯后三角型繞組30°空間電角度。所述定子疊壓的槽斜度為1∶1.25～1.45，轉(zhuǎn)子中永磁體產(chǎn)生磁通密度應(yīng)是定子電磁鐵磁通密度的3倍，轉(zhuǎn)了中導(dǎo)電金屬條的總截面積按電機(jī)額定電流的7倍容間設(shè)計(jì)。導(dǎo)電金屬條的個(gè)數(shù)是定子鐵芯槽個(gè)數(shù)的0.83～0.92倍。本發(fā)明明顯地改善了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，解決電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)和節(jié)電的問題。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1458734SQ0314054
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者劉碩成, 邢偉 申請(qǐng)人:劉碩成, 邢偉