專利名稱:一種永磁同步電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電機(jī)制造領(lǐng)域中一種永磁同步電動機(jī)的研究制造。
背景技術(shù):
稀土永磁同步電動機(jī)具有體積小、重量輕、效率高等特點,在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中具 有廣泛的用途。但在實際使用中,經(jīng)過一段時間使用后,其性能會顯著下降,甚至不能正常 工作。究其原因,是其轉(zhuǎn)子溫升過高,使轉(zhuǎn)子中所用釹鐵硼永磁體造成失磁所至。釹鐵硼永 磁材料的電阻率為1. 44X IO-6 Ω . m,具有一定的導(dǎo)電性,其在交變磁場中會產(chǎn)生渦流損耗, 從而產(chǎn)生熱量。而釹鐵硼的導(dǎo)熱率為7. 7cal/m. h. °C,傳熱性差,加上釹鐵硼磁鋼容易氧化、 生銹,使磁鋼上的熱量更難以向外傳導(dǎo),加劇了轉(zhuǎn)子的溫升。過高的轉(zhuǎn)子溫升,會造成釹鐵 硼永磁體退磁的危險,影響電機(jī)正常工作的壽命。目前,對解決稀土永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子溫升,確保釹鐵硼永磁體不退磁的途徑主 要有申請(專利)號200610041946. 8,一種稀土永磁同步電動機(jī)。其將電極轉(zhuǎn)子中整 段的永磁體14按徑向分為若干個小段,或按切向分為若干層,段與段之間、層與層之間通 過絕緣的粘接劑貼合,從而減少由于釹鐵硼永磁體14的導(dǎo)電性而在交變磁場中產(chǎn)生的渦 流損耗。從增強轉(zhuǎn)子永磁體間的絕緣,減少渦流發(fā)熱解決問題;申請(專利)號03258885. 2,帶有通風(fēng)槽的稀土永磁同步電動機(jī)。其在磁鋼和隔 磁套之間設(shè)有軸向通風(fēng)槽,轉(zhuǎn)子表面設(shè)有螺旋通風(fēng)槽。從改進(jìn)轉(zhuǎn)子通風(fēng)結(jié)構(gòu),加強通風(fēng)冷卻 降溫解決問題;申請(專利)號00226188. X,稀土永磁同步電動機(jī)。其從改變定轉(zhuǎn)子鐵芯和磁鋼 槽結(jié)構(gòu),采用高導(dǎo)磁、低損耗硅鋼片和高磁能積、高矯頑力釹鐵硼材料。從定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改變 和選用優(yōu)質(zhì)材料上解決空載損耗,降低溫升解決問題。上述三種方法,分別從某一個方面來解決轉(zhuǎn)子溫升問題,雖然取得了一定效果,但 沒有從根本上徹底解決問題,因轉(zhuǎn)子溫升過高,造成釹鐵硼永磁體失磁,影響永磁同步電動 機(jī)使用壽命的可能性依然存在。
發(fā)明內(nèi)容
為從根本上解決永磁同步電動機(jī)使用中轉(zhuǎn)子溫升過高問題,確保其使用壽命,本 發(fā)明提供一種永磁同步電動機(jī),其從轉(zhuǎn)子采用新的外循環(huán)通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu),增強轉(zhuǎn)子通風(fēng)冷 卻降溫效果;增強永磁體絕緣層,減少渦流發(fā)熱和選用優(yōu)質(zhì)釹鐵硼永磁體材料,增強導(dǎo)磁率 等三個方面,采取新的綜合改進(jìn)措施,收到了良好效果。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種永磁同步電動機(jī),其由定子和轉(zhuǎn) 子兩大部件組成。定子部件與普通三相異步電機(jī)基本相同,由機(jī)殼、定子鐵芯(1)、電樞繞 組(2)組成,其作用是產(chǎn)生交變磁場,并支撐整個電機(jī)。機(jī)殼由殼體(3)、端蓋(4)、軸承蓋 (5)、防護(hù)罩(6)組成;轉(zhuǎn)子部件由空芯軸(11)、隔磁套(12)、分體式磁極(13),由里至外順序同軸組裝。空芯軸(11)與隔磁套(12)由鍵(19)聯(lián)接固定;隔磁套(12)與分體式磁極 (13)由通孔螺栓(14)和設(shè)在其兩端的八字銷(21)聯(lián)接固定。在相鄰的兩塊分體式磁極 (13)之間,徑向等角度裝有永磁體(17),在其上下兩端,分別襯有絕緣襯墊(20),并用銅質(zhì) 楔條(10)將其徑向壓緊,在其兩端,用絕緣擋板(15)將其軸向壓緊。在分體式磁極(13) 的狹槽(26)內(nèi),嵌有銅片(18),其和銅質(zhì)楔條(10)、與設(shè)在分體式磁極(13)兩端,絕緣擋 板(15)外側(cè)的端環(huán)(16)聯(lián)接固定后共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子啟動籠。所述的空芯軸(11),其中心軸向鉆有一兩頭相貫通的外通風(fēng)孔(22);中間部位鉆 有沿軸向排列的多排徑向等角度分布,與外通風(fēng)孔(22)相連通的徑向內(nèi)通風(fēng)孔(23)??招?軸(11)的作用一是構(gòu)成外循環(huán)通風(fēng)冷卻通道,將電機(jī)內(nèi)部定轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的熱量迅速帶到 機(jī)體外,由傳統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)改為外循環(huán)通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu),極大提高了通風(fēng)冷卻降 溫效果;二是通過裝在其兩頭的軸承(7)與機(jī)殼相聯(lián)接起來,對整個轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起支撐作用。 同時空芯軸(11)的結(jié)構(gòu)改變,其強度非但沒有下降,反而有提高。所述隔磁套(12),其中心軸向鉆有與空芯軸(11)外圓直徑相配的內(nèi)孔;內(nèi)孔內(nèi) 開有鍵槽;和與內(nèi)孔同軸,軸向間距與空芯軸(11)徑向內(nèi)通風(fēng)孔(23)相等的多條環(huán)形槽 (28);在每條環(huán)形槽(28)內(nèi),徑向等角度鉆有徑向通風(fēng)孔(24)。其作用一是與空芯軸(11) 沿軸向排列的多排徑向等角度分布的徑向內(nèi)通風(fēng)孔(23)構(gòu)成外循環(huán)通風(fēng)冷卻通道;二是 用于安裝通孔螺栓(14)。所述分體式磁極(13),其由多塊橫截面呈扇形,縱切面呈矩形的條狀磁性材料組 成,在每塊扇形條狀磁性材料的扇形對稱中心,沿軸向鉆有一排與隔磁套(12)每條環(huán)形槽 (28)內(nèi)徑向通風(fēng)孔(24)相配的徑向通風(fēng)螺孔和通孔(25);和開有一條軸向貫通,徑向不貫 通的徑向狹槽(26);在其兩側(cè)開有兩條對稱短狹槽。其作用,徑向通風(fēng)螺孔和通孔(25),一 是用于通孔螺栓(14)的裝配聯(lián)接,將分體式磁極(13)與隔磁套(12)聯(lián)接固定起來;二是 與隔磁套(12)的徑向通風(fēng)孔(24)、空芯軸(11)的內(nèi)通風(fēng)孔(23)、外通風(fēng)孔(22)構(gòu)成完整 的轉(zhuǎn)子外循環(huán)通風(fēng)冷卻通道;徑向狹槽(26)用于嵌入銅片(18)。所述通孔螺栓(14),其外部制成螺紋,中心軸向鉆有兩頭相貫通的通風(fēng)孔。其作用 一是聯(lián)接固定隔磁套(12)和分體式磁極(13) ;二是為構(gòu)成轉(zhuǎn)子外循環(huán)通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)提供 通風(fēng)通道。所述八字銷(21),其橫截面形狀呈“8”字形;軸向形狀,兩頭呈兩個不完整的圓柱 形,中間呈長方體。其優(yōu)點是裝配后的零件徑向配合緊密,且不會徑向竄動。所述永磁體(17),其由磁性能良好,導(dǎo)熱率大的優(yōu)質(zhì)稀土釹鐵硼永磁材料制成,每 個磁極由多塊組成,橫截面形狀呈扇形。所述銅質(zhì)楔條(10),其寬度大于永磁體(17)橫截面寬度,其長度大于分體式磁極 (13)的軸向長度。本發(fā)明的有益效果是永磁同步電機(jī)具有溫升低、效率高(見浙江省機(jī)電產(chǎn)品質(zhì) 量檢測所檢測報告定子溫升41. 8K,轉(zhuǎn)子軸承溫升48. 6°C;效率95. 54% )、性能好、易與普 通三相異步電機(jī)定子相配、節(jié)能降耗的顯著優(yōu)點,徹底解決了永磁同步電機(jī)長期運行因溫 升過高而造成釹鐵硼永磁體易失磁,影響其運行性能的技術(shù)問題。確保了其在國民經(jīng)濟(jì)各 領(lǐng)域中的廣泛可靠應(yīng)用。
下面結(jié)合附圖和實施例,對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖;圖2是轉(zhuǎn)子縱剖面構(gòu)造圖;圖3是圖2的左視圖;圖4是隔磁套與分體式磁極組合件縱剖面構(gòu)造圖;圖5是圖4的左視圖;圖6是隔磁套縱剖面構(gòu)造圖;圖7是圖6的左視圖;圖8是單個分體式磁極的縱剖面構(gòu)造圖;圖9是圖8的左視圖;圖10是單個永磁體主視圖;圖11是圖10的左視圖。圖中1.定子鐵芯(1),2.電樞繞組,3.殼體,4.端蓋,5.軸承蓋,6.防護(hù)罩,7.軸 承,8.風(fēng)葉,9.熱電阻傳感器,10.銅質(zhì)楔條,11.空芯軸,12.隔磁套,13.分體式磁極, 14.通孔螺栓,15.絕緣擋板,16.端環(huán),17.永磁體,18.銅片,19.鍵,20.絕緣襯墊,21.八 字銷,22.外通風(fēng)孔,23.內(nèi)通風(fēng)孔,24.徑向通風(fēng)孔,25.徑向通風(fēng)螺孔和通孔,26.狹槽, 27.螺釘,28.環(huán)形槽。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。在圖1中,永磁同步電機(jī),由定子和轉(zhuǎn)子兩大部件組成。定子部件由機(jī)殼和定子鐵 芯(1)、電樞繞組⑵組成。機(jī)殼由殼體(3)、端蓋(4)、軸承蓋(5)、防護(hù)罩(6)組成,其結(jié) 構(gòu)與普通三相異步電機(jī)基本相同。普通三相異步電機(jī)的定子可與本發(fā)明的轉(zhuǎn)子部件直接相 配,組成永磁同步電機(jī),這是本發(fā)明的一大特點;本發(fā)明的另一大特點在于轉(zhuǎn)子部件的結(jié)構(gòu) 改變,在圖2和圖3中,空芯軸(11)、隔磁套(12)、分體式磁極(13),由里至外順序同軸組 裝。每塊分體式磁極(13)用通孔螺栓(14),按圖4和圖5徑向等角度聯(lián)接固定在隔磁套 (12)的外圓上;在其兩端,分別用八字銷(21),使分體式磁極(13)與隔磁套(12)緊密配 合。隔磁套(12)與空芯軸(11)之間,在保證隔磁套(12)內(nèi)孔內(nèi)的每條環(huán)形槽(28)與空 芯軸(11)的徑向內(nèi)通風(fēng)孔(23)的軸向間距對準(zhǔn)的前提下,用鍵(19)將其聯(lián)接固定。在相 鄰的兩塊分體式磁極(13)之間分別裝永磁體(17),并使每相鄰的兩塊永磁體(17)之間同 極性相對。永磁體(17)由多塊組成。其下端與隔磁套(12)接觸處加絕緣襯墊(20),上端 加絕緣襯墊(20)后,用銅質(zhì)楔條(10)將其徑向壓緊;在每塊分體式磁極(13)的兩端,用螺 釘(27)將絕緣擋板(15)固定在其上面,防止永磁體(17)軸向彈出。在分體式磁極(13)的 每條狹槽(26)內(nèi)嵌入銅片(18)。在絕緣擋板(15)外邊裝端環(huán)(16),采用焊接或鉚接的方 法,將端環(huán)(16)與銅質(zhì)楔條(10)和銅片(18)聯(lián)接固定起來,形成轉(zhuǎn)子啟動籠,為在交變磁 場中產(chǎn)生感應(yīng)電流形成回路。裝配好的轉(zhuǎn)子部件,通過裝在其空芯軸(11)兩端的軸承(7), 與裝配好的定子部件組裝,同時裝上熱電阻傳感器(9)冷卻風(fēng)葉(8),防護(hù)罩(6)。為使轉(zhuǎn)子部件形成外通風(fēng)結(jié)構(gòu),如圖2所示,空芯軸(11)中心,沿軸向鉆有一兩頭相貫通的外通風(fēng)孔(22),在其中間部位,沿軸向鉆有多排徑向等角度分布,與外通風(fēng)孔 (22)相連通的徑向內(nèi)通風(fēng)孔(23),制成具有外通風(fēng)冷卻通道的空芯軸(11);如圖6和圖7 所示,隔磁套(12)由非導(dǎo)磁材料制成,其中心鉆成與空芯軸(11)外圓直徑相配的內(nèi)孔,內(nèi) 孔內(nèi)開有鍵槽,和與內(nèi)孔同軸,軸向間距與空芯軸(11)徑向內(nèi)通風(fēng)孔(23)相等的多條環(huán)形 槽(28),在每條環(huán)形槽(28)內(nèi),徑向等角度鉆有徑向通風(fēng)孔(24),用于安裝通孔螺栓(14)。 如圖4所示,通孔螺栓(14),其外部制成螺紋,中心沿軸向鉆有一兩頭相貫通的通風(fēng)孔。如圖8和圖9所示,由多塊條狀導(dǎo)磁性材料組成,其橫截面呈扇形,縱切面呈矩形 的分體式磁極(13),在其扇形對稱中心,沿軸向鉆有一排與隔磁套(12)每條環(huán)形槽(28)內(nèi) 徑向通風(fēng)孔(24)相配的徑向通風(fēng)螺孔和通孔(25),用于安裝通孔螺栓(14)和提供通風(fēng)通 道;和開有一條軸向貫通,徑向不貫通的徑向狹槽(26),在其兩側(cè)開兩條對稱短狹槽。如圖5所示,八字銷(21)其橫截面形呈“8”形,縱向形狀,兩頭呈兩個不完整的圓 柱形,中間呈長方體,其使隔磁套(12)與分體式磁極(13)組裝后徑向配合緊密,且不發(fā)生 徑向竄動。為提高永磁體(17)導(dǎo)磁性能,如圖10與圖11所示,永磁體(17),用磁性能良好, 導(dǎo)熱率大的優(yōu)質(zhì)稀土釹鐵硼永磁材料制成,其橫截面形狀呈扇形;為減少永磁體(17)渦流 發(fā)熱,在其與隔磁套(12)和銅質(zhì)楔條(10)接觸處增放了絕緣襯墊(20)。銅質(zhì)楔條(10),其寬度大于永磁體(17)橫截面寬度,目的在于可插入分體式磁極 (13)的楔槽內(nèi),壓緊永磁體(17);其長度做成大于分體式磁極(13)的軸向長度。用于和銅 片(18)與端環(huán)(16)構(gòu)成轉(zhuǎn)子啟動籠。
權(quán)利要求
一種永磁同步電機(jī),其由定子和轉(zhuǎn)子兩大部件組成,其特征是定子部件與普通三相異步電機(jī)基本相同,由機(jī)殼、定子鐵芯(1)、電樞繞組(2)組成,機(jī)殼由殼體(3)、端蓋(4)、軸承蓋(5)和防護(hù)罩(6)組成;轉(zhuǎn)子部件由空芯軸(11)、隔磁套(12)、分體式磁極(13),由里至外順序同軸組裝,空芯軸(11)與隔磁套(12)由鍵(19)聯(lián)接固定;隔磁套(12)與分體式磁極(13)由通孔螺栓(14)和設(shè)在其兩端的八字銷(21)聯(lián)接固定;在相鄰的兩塊分體式磁極(13)之間,徑向等角度裝有永磁體(17),在其上下兩端,分別襯有絕緣襯墊(20),并用銅質(zhì)楔條(10)將其徑向壓緊;在其兩端,用絕緣擋板(15)將其軸向壓緊,在分體式磁極(13)的狹槽(26)內(nèi),嵌有銅片(18),其和銅質(zhì)楔條(10)、與設(shè)在分體式磁極(13)兩端,絕緣擋板(15)外側(cè)的端環(huán)(16)聯(lián)接固定后共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子啟動籠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī),其特征是所述的空芯軸(11),其中心軸 向鉆有一兩頭相貫通的外通風(fēng)孔(22);中間部位鉆有沿軸向排列的多排徑向等角度分布, 與外通風(fēng)孔(22)相連通的徑向內(nèi)通風(fēng)孔(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī),其特征是所述隔磁套(12),其中心軸向 鉆有與空芯軸(11)外圓直徑相配的內(nèi)孔;內(nèi)孔內(nèi)開有鍵槽;和與內(nèi)孔同軸,軸向間距與空 芯軸(11)徑向內(nèi)通風(fēng)孔(23)相等的多條環(huán)形槽(28);在每條環(huán)形槽(28)內(nèi),徑向等角度 鉆有徑向通風(fēng)孔(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī),其特征是所述分體式磁極(13),其由多 塊橫截面呈扇形,縱切面呈矩形的條狀磁性材料組成,在每塊扇形條狀磁性材料的扇形對 稱中心,沿軸向鉆有一排與隔磁套(12)每條環(huán)形槽(28)內(nèi)徑向通風(fēng)孔(24)相配的徑向通 風(fēng)螺孔和通孔(25);和開有一條軸向貫通,徑向不貫通的徑向狹槽(26);在其兩側(cè)開有兩 條對稱短狹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī),其特征是所述通孔螺栓(14),其外部制 成螺紋,中心軸向鉆有兩頭相貫通的通風(fēng)孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī),其特征是所述八字銷(21),其橫截面形 狀呈“8”字形;軸向形狀,兩頭呈兩個不完整的圓柱形,中間呈長方體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī),其特征是所述永磁體(17),其由磁性能 良好,導(dǎo)熱率大的優(yōu)質(zhì)稀土釹鐵硼永磁材料制成,每個磁極由多塊組成,其橫截面形狀呈扇 形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī),其特征是所述銅質(zhì)楔條(10),其寬度大 于永磁體(17)橫截面寬度,其長度大于分體式磁極(13)的軸向長度。
全文摘要
一種在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中具有廣泛用途的永磁同步電機(jī),其由定子和轉(zhuǎn)子兩大部件組成。定子部件與普通三相異步電機(jī)的定子基本相同,由機(jī)殼、定子鐵芯(1)和電樞繞組(2)組成;轉(zhuǎn)子部件由空芯軸(11)、隔磁套(12)、分體式磁極(13),由里至外順序同軸組裝,空芯軸(11)與隔磁套(12)由鍵(19)聯(lián)接固定,隔磁套(12)與分體式磁極(13)由通孔螺栓(14)和八字銷(21)聯(lián)接固定;在相鄰的兩塊分體式磁極(13)之間,裝永磁體(17),并用銅質(zhì)楔條(10)徑向?qū)⑵鋲壕o。在分體式磁極(13)的狹槽(26)內(nèi)裝銅片(18),在其兩端裝端環(huán)(16),三者共同組成轉(zhuǎn)子啟動籠。本發(fā)明的顯著特點,轉(zhuǎn)子部件易與普通三相異步電機(jī)定子部件組合;轉(zhuǎn)子部件具有外通風(fēng)冷卻通道,冷卻降溫效果好,溫升低、效率高。
文檔編號H02K15/03GK101931294SQ200910033329
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者廖傳德, 朱設(shè)華, 金亦石 申請人:南通金馳機(jī)電有限公司