專利名稱：用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，廣泛應(yīng)用于石油、化工、輕工、醫(yī)藥工業(yè)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)包括前后軸承室及其內(nèi)部的軸承和軸承套、軸、轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子屏蔽套、定子及定子屏蔽套，雖然實(shí)現(xiàn)了屏蔽的效果，使具有腐蝕性，劇毒性、放射性、易燃易爆、易揮發(fā)和高溫液體等物質(zhì)完全不外露，但是由于電機(jī)內(nèi)部存在屏蔽套，因而電機(jī)的氣隙較大，使得電機(jī)的功率因數(shù)和效率都比同規(guī)格的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)低，額定電流大，從而達(dá)不到節(jié)能的效果。而工業(yè)上所用的永磁同步電動(dòng)機(jī)，專利號(hào)為ZL00252880.0公開(kāi)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)的牽入同步能力強(qiáng)，其功率因數(shù)和效率都有所提高，但電機(jī)內(nèi)部不存在屏蔽套，不能實(shí)現(xiàn)屏蔽的效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)，它將屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征與永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征結(jié)合起來(lái)，在屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上增加永磁體，使電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)得到提高。
本發(fā)明用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)，包括前后軸承室及其內(nèi)部的軸承和軸承套、軸、轉(zhuǎn)子、定子，轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)子屏蔽套、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子擋板、副葉輪，還包括永磁體及永磁體擋板，在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部沿轉(zhuǎn)軸的切向開(kāi)有永磁體槽，永磁體嵌入永磁體槽中，用永磁體擋板固定；永磁體槽位于轉(zhuǎn)子槽內(nèi)部，兩槽之間有隔磁磁橋。為了提高永磁體的利用率，減少漏磁，在轉(zhuǎn)子槽口的寬度上做出相應(yīng)的變動(dòng)，使轉(zhuǎn)子槽口的寬度br0為1.4～1.9mm；隔磁磁橋長(zhǎng)度c的尺寸應(yīng)保證在1.15～1.2mm之間，同時(shí)考慮到機(jī)械強(qiáng)度，永磁體槽間的距離b應(yīng)保證在1.5～1.75mm之間；此外如果轉(zhuǎn)子槽槽底寬a不能保證一定的尺寸，即使d的尺寸再小，磁橋的隔磁效果也將明顯的下降，但當(dāng)a達(dá)到一定大小后，隔磁效果不再有明顯變化，而過(guò)大的a將使轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度下降，因此a的尺寸在2.5～4.5mm之間較為合適，滿足電機(jī)性能要求。
本發(fā)明所選取的永磁材料為釹鐵硼永磁材料，永磁體最大去磁工作點(diǎn)為電機(jī)在最大去磁工作情況下永磁體的工作點(diǎn)，在電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，此工作點(diǎn)的范圍應(yīng)為所用釹鐵硼永磁材料在最高工作溫度時(shí)退磁曲線拐點(diǎn)amk的110％～150％，否則永磁體可能退磁，電機(jī)無(wú)法正常工作。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是磁路為徑向結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、漏磁較少，由于空間的限制，必須采取特殊的隔磁方式，減小隔磁橋的尺寸來(lái)增大磁阻，使漏磁減小，使用較少釹鐵硼永磁體能夠提供電動(dòng)機(jī)所需的氣隙磁密。本發(fā)明使電泵的整體效率提高，利用釹鐵硼永磁材料，使電機(jī)效率高、功率因數(shù)高及功率密度大、過(guò)載能力強(qiáng)，且溫升低，噪聲小，長(zhǎng)期高溫運(yùn)行時(shí)可靠性高，無(wú)泄露、防爆、耐蝕、防腐等特點(diǎn)，且本發(fā)明可以在200℃下正常運(yùn)行。


圖1是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子沖片圖；圖2是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的隔磁磁橋結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為轉(zhuǎn)子槽槽底寬度，b為永磁體槽間的距離，c為隔磁磁橋長(zhǎng)度；圖4是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的永磁體空載、滿載和最大去磁時(shí)的工作點(diǎn)坐標(biāo)示意圖，其中e是額定負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，f產(chǎn)生永磁體去磁時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，橫軸是永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)，縱軸是永磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)；圖中1前軸承室，2加強(qiáng)環(huán)，3定子繞組，4軸，5定子屏蔽套，6轉(zhuǎn)子屏蔽套，7定子鐵心，8機(jī)座，9轉(zhuǎn)子鐵心，10永磁體，11永磁體擋板，12轉(zhuǎn)子擋板，13副葉輪，14接線盒，15軸承，16軸承套，17法蘭，18后軸承室，19永磁體槽，αmk為永磁體的拐點(diǎn)，αmh為最大去磁工作點(diǎn)，αmN為滿載工作點(diǎn)，αm0為空載工作點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵心9內(nèi)部設(shè)置永磁體10外，其余結(jié)構(gòu)與鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同。如圖3所示包括前軸承室1、后軸承室18及其內(nèi)部的軸承15和軸承套16、軸4、轉(zhuǎn)子、定子，軸4的外圍依次設(shè)有轉(zhuǎn)子、定子，轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)子屏蔽套6、轉(zhuǎn)子鐵心9、轉(zhuǎn)子擋板12、副葉輪13，還包括永磁體10、永磁體擋板11，在轉(zhuǎn)子鐵心9內(nèi)部沿徑向開(kāi)有永磁體槽19，永磁體10嵌入永磁體槽19中(如圖1所示的轉(zhuǎn)子沖片圖)，用永磁體擋板11固定；永磁體槽19位于轉(zhuǎn)子槽內(nèi)部，兩槽之間有隔磁磁橋。永磁體10采用釹鐵硼永磁材料。轉(zhuǎn)子鐵心9的外圍設(shè)有轉(zhuǎn)子屏蔽套6，轉(zhuǎn)子鐵心9和永磁體10兩端端部設(shè)有轉(zhuǎn)子擋板12，轉(zhuǎn)子屏蔽套6與轉(zhuǎn)子擋板12環(huán)縫焊接，轉(zhuǎn)子擋板12與后軸承室18的軸承間設(shè)有副葉輪13。轉(zhuǎn)子、定子的屏蔽套材料均為非磁性不銹鋼1Cr18Ni9Ti，其厚度為0.5mm，并利用亞弧焊技術(shù)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、定子線圈進(jìn)行屏蔽，以滿足電動(dòng)機(jī)對(duì)屏蔽的要求。為了解決電動(dòng)機(jī)效率低，采用釹鐵硼永磁轉(zhuǎn)子。為降低成本，轉(zhuǎn)子采用鑄鋁的方式。定子組成包括定子鐵心7、定子繞組3、定子屏蔽套5、法蘭17、機(jī)座8。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸材料為1Cr17Ni2的圓鋼，軸承15及軸承套16采用人工合成的無(wú)機(jī)非金屬材料SiC；在設(shè)計(jì)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)徑比取較大，由此來(lái)減少定、轉(zhuǎn)子屏蔽套所帶來(lái)的屏蔽套損耗以及由液體帶來(lái)的摩檫損耗。
由于永磁體附近隔磁磁橋的存在和磁槽的影響，永磁體之間的相互作用和交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)的作用，電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)永磁體的去磁作用是不均勻的，因此電機(jī)中各部分永磁體的工作點(diǎn)并不相同。最大電樞磁動(dòng)勢(shì)作用下可能發(fā)生局部失磁，降低電機(jī)的性能，從而進(jìn)一步造成電機(jī)的整體失磁，使電機(jī)無(wú)法正常工作。如圖5為永磁體的空載、滿載和最大去磁時(shí)的工作點(diǎn)，要確保電機(jī)在最大電樞磁動(dòng)勢(shì)作用下不造成永磁體的不可逆退磁，就要保證在設(shè)計(jì)過(guò)程中永磁體的最大去磁工作點(diǎn)150％amk＞amh＞110％amk。
永磁體最大去磁工作點(diǎn)的確定方法，包括以下步驟(1)、求出不計(jì)繞組電阻時(shí)的最大去磁電流Ih(A)Ih=E0+UXd]]>式中E0-空載反電動(dòng)勢(shì)標(biāo)么值，U-輸入電壓標(biāo)么值，Xd-直軸電抗，A-為電流單位安培；(2)、求出計(jì)及繞組電阻時(shí)，定子電流(A)Ih=E0Xd+E02Xd2-(R12+Xd2)(E02-U2)R12+Xd2]]>式中E0-空載反電動(dòng)勢(shì)標(biāo)么值，U-輸入電壓標(biāo)么值，Xd-直軸電抗，R1-定子電阻，A-為電流單位安培；(3)將第(2)步所得的定子電流Ih代替在電磁計(jì)算中用到的直軸電流Id，由此得出的永磁體工作點(diǎn)即為永磁體的最大去磁工作點(diǎn)，結(jié)合電磁場(chǎng)數(shù)值算法，直接求出永磁體工作點(diǎn)的分布情況永磁體最大去磁工作點(diǎn)bmk
bmh=λn(1-f′adh)λn+1]]>f′adh=0.45mKdpNIhpσ0HchM×10]]>Ih=E0Xd+E02Xd2-(R12+Xd2)(E02-U2)R12+Xd2]]>式中λn-外磁路總磁導(dǎo)標(biāo)么值，f′abh-最大去磁磁勢(shì)標(biāo)么值，m-相數(shù)，Kdp-繞組因數(shù)，N-每相串聯(lián)匝數(shù)，Ih-起動(dòng)時(shí)的定子電流標(biāo)么值，p-極對(duì)數(shù)，σ0-漏磁系數(shù)，Hc-計(jì)算矯頑力，hM-永磁體磁化方向厚度，E0-空載反電動(dòng)勢(shì)標(biāo)么值，U-輸入電壓標(biāo)么值，Xd-直軸電抗，R1-定子電阻。
權(quán)利要求
1.一種用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)，包括前后軸承室及其內(nèi)部的軸承和軸承套、軸、轉(zhuǎn)子、定子，轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)子屏蔽套、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子擋板、副葉輪，其特征在于轉(zhuǎn)子部分還包括永磁體和永磁體擋板，在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部沿轉(zhuǎn)軸的切向開(kāi)有永磁體槽，永磁體嵌入永磁體槽中，用永磁體擋板固定；永磁體槽位于轉(zhuǎn)子槽下部，兩槽之間有隔磁磁橋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子槽口的寬度為1.4～1.9mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的隔磁磁橋的尺寸范圍轉(zhuǎn)子槽槽底寬a為2.5～4.5mm，永磁體槽間的距離b為1.5～1.75mm，隔磁磁橋長(zhǎng)度c為1.15～1.2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的永磁材料為釹鐵硼永磁材料。
5.權(quán)利要求1所述的用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)的永磁體最大去磁工作點(diǎn)的范圍為所用釹鐵硼永磁材料在最高工作溫度時(shí)退磁曲線拐點(diǎn)的110％～150％。
全文摘要
本發(fā)明用于屏蔽泵的永磁同步電動(dòng)機(jī)，屬于電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。包括前后軸承室及其內(nèi)部的軸承和軸承套、軸、轉(zhuǎn)子、定子，轉(zhuǎn)子部分包括轉(zhuǎn)子屏蔽套、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子擋板、副葉輪，還包括永磁體及永磁體擋板，在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部沿轉(zhuǎn)軸的切向開(kāi)有永磁體槽，永磁體嵌入永磁體槽中，用永磁體擋板固定；永磁體槽位于轉(zhuǎn)子槽內(nèi)部，兩槽之間有隔磁磁橋。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，克服了已有感應(yīng)電動(dòng)機(jī)效率低的缺點(diǎn)，使電機(jī)效率高、功率因數(shù)高及功率密度大、過(guò)載能力強(qiáng)，且溫升低，噪聲小，長(zhǎng)期高溫運(yùn)行時(shí)可靠性高，無(wú)泄露、防爆、耐蝕、防腐等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K15/03GK1734884SQ20051004693
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者唐任遠(yuǎn), 安忠良, 馬鑫, 趙清 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)