本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)部件領(lǐng)域，具體涉及低速直驅(qū)自起動(dòng)永磁電機(jī)。

背景技術(shù)：

電動(dòng)機(jī)是工業(yè)上常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，能把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)包含定子和轉(zhuǎn)子，依靠磁場(chǎng)和電流的變換來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子包含有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)即為動(dòng)力輸出。

根據(jù)實(shí)現(xiàn)原理不同，電機(jī)的種類(lèi)和型號(hào)也分為多類(lèi)，例如可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，根據(jù)磁場(chǎng)變化和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的變量可分為同步電機(jī)和異步電機(jī)，而根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和攻略，也可分為高速電機(jī)、中速電機(jī)和低速電機(jī)。

在工業(yè)應(yīng)用中，很多時(shí)候需要中低速的動(dòng)力輸出，如轉(zhuǎn)速在187.5-500轉(zhuǎn)/分的中低速，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于中低速的處理主要有如下三種方案。

方案一，使用常規(guī)的普通異步電機(jī)匹配減速機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)。

但是這樣的方案存在兩個(gè)缺陷，一方面，減速機(jī)會(huì)增加故障點(diǎn)、可能漏油，而且還會(huì)有繁瑣的后期定期加油保養(yǎng)維護(hù)。減速機(jī)如果沒(méi)有定期維護(hù)，會(huì)降低使用壽命，系統(tǒng)噪音也會(huì)較大。所以常規(guī)異步電機(jī)加減速機(jī)系統(tǒng)不但會(huì)增加成本還會(huì)增加系統(tǒng)噪音，以及后續(xù)的維護(hù)成本，也有可能出現(xiàn)漏油情況。

另一方面，異步電機(jī)加減速機(jī)會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)效率較低；異步電機(jī)本身效率較相同規(guī)格永磁電機(jī)低，而減速機(jī)本身還有效率問(wèn)題。如y2的45kw異步電機(jī)效率92.5%，1:10減速機(jī)在非滿載或者潤(rùn)滑不沖鋒情況下效率93%，那么整個(gè)系統(tǒng)效率僅僅為92.5%×93%=85.03%。

方案二，采用變頻技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)速度輸出的調(diào)整。采用變頻驅(qū)動(dòng)器加變頻永磁電機(jī)。這種方案的缺陷是投入成本太高，對(duì)于永磁電機(jī)需要加矢量控制算法的變頻驅(qū)動(dòng)器，相較異步電機(jī)加減速機(jī)方案效率有改善，但是變頻器本身也有轉(zhuǎn)換效率。變頻控制器可能需要電機(jī)增加位置傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子位置角度。

方案三，采用自起動(dòng)的鐵氧體永磁電機(jī)。

這樣的方案同樣存在一定的缺陷。首先，鐵氧體相較于稀土永磁材料磁能積非常低，只有1/10。其次、鐵氧體本身比稀土便宜，但是對(duì)于相同功率轉(zhuǎn)速電機(jī)，稀土永磁電機(jī)比鐵氧體體積小很多。生產(chǎn)加工和運(yùn)輸成本增大，雖然鐵氧體本身便宜但是相應(yīng)的硅鋼片和漆包線以及結(jié)構(gòu)件成本大幅上升成本相差并無(wú)異，但是電機(jī)體積重量大，系統(tǒng)笨重。再次，鐵氧體相較稀土，剩磁隨溫度變化率大很多。鐵氧剩磁體溫度系數(shù)-0.2%/℃0-100℃；釹鐵硼-0.11%/℃；鋁鎳鈷-0.02%/℃。剩磁溫度系數(shù)影響永磁電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)，反電動(dòng)勢(shì)波動(dòng)會(huì)帶來(lái)電機(jī)電流和效率波動(dòng)，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后，鐵氧體電機(jī)，需要轉(zhuǎn)子鏤空更大的空間裝填鐵氧體，轉(zhuǎn)子應(yīng)力強(qiáng)度差，對(duì)于低轉(zhuǎn)速直驅(qū)電機(jī)功率雖然不大，但是扭矩是常規(guī)的5-8倍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供低速直驅(qū)自起動(dòng)永磁電機(jī)，在匹配中低轉(zhuǎn)速輸出的工業(yè)需求時(shí)，無(wú)需使用減速機(jī)或變頻驅(qū)動(dòng)器，且具有良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：低速直驅(qū)自起動(dòng)永磁電機(jī)，包含定子和轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包含轉(zhuǎn)軸、起動(dòng)籠條和設(shè)在所述轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子鐵芯，所述轉(zhuǎn)子鐵芯遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)軸軸心的外側(cè)設(shè)有多個(gè)容納槽，每個(gè)所述容納槽中設(shè)置有永磁體，每個(gè)所述容納槽中的永磁體為一個(gè)磁極，所有所述磁極彼此間隔相同，且相鄰所述磁極的級(jí)性相反，所述永磁體連接有隔磁件。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述起動(dòng)籠條為多個(gè)，均勻分布，且數(shù)量為所述磁極數(shù)量的整數(shù)倍。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述容納槽為一字型，延伸方向通過(guò)所述轉(zhuǎn)軸的軸心，所述永磁體設(shè)在一字型的所述容納槽內(nèi)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述隔磁件為隔磁橋，所述隔磁橋與所述永磁體垂直，與所述轉(zhuǎn)軸的切線方向平行，所述永磁體與所述隔磁橋的抵觸連接位置位于所述隔磁橋的中部。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述容納槽為v字型，每個(gè)所述容納槽中設(shè)有兩塊所述永磁體，成v字型排列在容納槽中。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述隔磁件為空氣隔磁件，包含位于兩塊所述永磁體遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)軸一端的兩個(gè)外隔磁槽和位于兩塊所述永磁體靠近所述轉(zhuǎn)軸一端的一個(gè)內(nèi)隔磁槽。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述隔磁件中安裝有鑄鋁導(dǎo)條，所述鑄鋁導(dǎo)條與所述起動(dòng)籠條共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子鼠籠。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，還包含與地面接觸的支撐座，所述支撐座按靠近地面方向依次包含散熱層、緩沖層、連接層、支撐層與底座，所述緩沖層包含成x形狀的二級(jí)形變架和位于所述二級(jí)形變架上下兩層的一級(jí)緩沖塊，所述一級(jí)緩沖塊開(kāi)設(shè)有在水平方向延伸的形變孔。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述散熱層開(kāi)設(shè)有多個(gè)在豎直方向延伸的散熱通道，所述散熱通道的上開(kāi)口的口徑大于下開(kāi)口的口徑。

作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述連接層上開(kāi)設(shè)有多個(gè)在豎直方向延伸的通道，所述支撐層包含氣囊和位于所述氣囊周邊的支撐柱。

綜上所述，本發(fā)明具有如下有益效果：

1.采用永磁體，保持永磁電機(jī)效率高的特點(diǎn)。

2.通過(guò)自身結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)中低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，無(wú)需高昂的變頻設(shè)備和減速機(jī)，節(jié)省成本。

3、通過(guò)設(shè)置隔磁件，來(lái)對(duì)永磁體形成緩沖，優(yōu)化磁路，避免永磁體失磁的現(xiàn)象。

4、隔磁件可為轉(zhuǎn)子提供徑向力，提高了電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明：

圖1是實(shí)施例1中轉(zhuǎn)子的示意圖；

圖2是實(shí)施例2中轉(zhuǎn)子的示意圖。

圖3是支撐座的側(cè)面剖視圖。

圖中：

1、轉(zhuǎn)子鐵芯，2、起動(dòng)籠條，3、隔磁件，4、永磁體，5、轉(zhuǎn)軸，6、支撐座，61、散熱層，611、散熱通道，62、緩沖層，621、一級(jí)緩沖塊，622、二級(jí)形變架，63、連接層，631、通道，64、支撐層，641、氣囊，642、支撐柱，65、底座。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋?zhuān)洳⒉皇菍?duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書(shū)后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專(zhuān)利法的保護(hù)。

實(shí)施例1，如圖1所示，低速直驅(qū)自起動(dòng)永磁電機(jī)，包含定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包含轉(zhuǎn)軸5、起動(dòng)籠條2和設(shè)在轉(zhuǎn)軸5上的轉(zhuǎn)子鐵芯1，轉(zhuǎn)子鐵芯1遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸5軸心的外側(cè)設(shè)有多個(gè)容納槽，每個(gè)容納槽中設(shè)置有永磁體4，每個(gè)容納槽中的永磁體4為一個(gè)磁極，所有磁極彼此間隔相同，且相鄰磁極的級(jí)性相反，永磁體4連接有隔磁件3。

其中，定子的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，通入交流電之后，定子形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。起動(dòng)籠條2位于轉(zhuǎn)子的外圍，在啟動(dòng)過(guò)程中，靜止的起動(dòng)籠條2與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)生磁感切割，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生電磁力，作用在轉(zhuǎn)軸5上形成電磁旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的自動(dòng)啟動(dòng)。起動(dòng)籠條2為多個(gè)，均勻分布，且數(shù)量為磁極數(shù)量的整數(shù)倍。

在本實(shí)施中，容納槽為v字型，每個(gè)容納槽中設(shè)有兩塊永磁體4，成v字型排列在容納槽中。隔磁件3為空氣隔磁件，包含位于兩塊永磁體4遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸5一端的兩個(gè)外隔磁槽和位于兩塊永磁體4靠近轉(zhuǎn)軸5一端的一個(gè)內(nèi)隔磁槽。隔磁件3中安裝有鑄鋁導(dǎo)條，鑄鋁導(dǎo)條與起動(dòng)籠條2共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子鼠籠。

通常情況下，自起動(dòng)永磁同步電機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)比同功率等級(jí)的異步機(jī)相當(dāng)，起動(dòng)時(shí)定子電流和感應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流將產(chǎn)生很大的去磁磁勢(shì)，若v型槽結(jié)構(gòu)沒(méi)有采取磁路優(yōu)化的情況下，磁路發(fā)生畸變，導(dǎo)致該去磁磁勢(shì)直接作用在部分永磁體4的局部，即起動(dòng)時(shí)，電磁力會(huì)直接作用在永磁體4上，不利于設(shè)備的保養(yǎng)與穩(wěn)定。這會(huì)永磁體容易發(fā)生局部失磁，并且逐步惡化直至永磁體全部失磁。

在本技術(shù)方案中，增設(shè)了外隔磁橋和內(nèi)隔磁橋，內(nèi)部可以鑄鋁或者不鑄鋁，在外隔磁橋和內(nèi)隔磁橋的作用下，有效減弱了起動(dòng)過(guò)程中磁路畸變的程度，抑制了永磁體4內(nèi)部磁密的變化，而且保證了永磁體4不會(huì)發(fā)生局部失磁的現(xiàn)象.

此外，在轉(zhuǎn)子啟動(dòng)和運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)受到電磁力和與電磁力反向的負(fù)載的作用力，對(duì)永磁體4的機(jī)械穩(wěn)定性造成了影響，而在本技術(shù)方案中，隔磁件3，尤其是內(nèi)隔磁槽，給永磁體4提供了一個(gè)遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸5軸心方向的離心力，強(qiáng)化了支撐，給轉(zhuǎn)子提供了徑向力，提供了整個(gè)電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度。

當(dāng)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)結(jié)束，整個(gè)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，電磁力的產(chǎn)生更多的來(lái)自于永磁體4，而非起動(dòng)籠條2.

實(shí)施例2，如圖2所示，與實(shí)施例1的區(qū)別在于永磁體4和隔磁件3的設(shè)置上。

在本實(shí)施例中，容納槽為一字型，延伸方向通過(guò)轉(zhuǎn)軸5的軸心，永磁體4設(shè)在一字型的容納槽內(nèi)。隔磁件為隔磁橋，隔磁橋與永磁體4垂直，與轉(zhuǎn)軸5的切線方向平行，永磁體4與隔磁橋的抵觸連接位置位于隔磁橋的中部。隔磁件3中安裝有鑄鋁導(dǎo)條，鑄鋁導(dǎo)條與起動(dòng)籠條2共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子鼠籠。

在本實(shí)施例中，容納槽不為v字型，而是一字型。這樣的結(jié)構(gòu)使得空間利用率更高，可安置更多的永磁體4，即會(huì)形成更多的磁極。在轉(zhuǎn)子的運(yùn)行過(guò)程中，磁極的數(shù)量與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速反相關(guān)，即磁極的數(shù)量越多，可使得轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度越低，更適應(yīng)低轉(zhuǎn)速的工業(yè)需求。

與實(shí)施例1相同，隔磁橋的設(shè)置，避免了磁路發(fā)生畸變后永磁體局部失磁嚴(yán)重的現(xiàn)象，降低了轉(zhuǎn)子內(nèi)部的損耗，提高了電機(jī)的效率。隔磁橋不僅優(yōu)化了磁路，還形成了一個(gè)與電磁力反向的拉力，從而提高了電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度。

如圖3所示，電機(jī)的下部設(shè)置有支撐座6，提升電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程的抗震、靜音和散熱性能。

支撐座6按靠近地面方向依次包含散熱層61、緩沖層62、連接層63、支撐層64與底座65，緩沖層62包含成x形狀的二級(jí)形變架622和位于二級(jí)形變架622上下兩層的一級(jí)緩沖塊621，一級(jí)緩沖塊621開(kāi)設(shè)有在水平方向延伸的形變孔。

電機(jī)運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生很多的振動(dòng)，在本技術(shù)方案中，使用二級(jí)抗震來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，并且用的是形變吸能的方式。位于中部的二級(jí)形變架622呈x形狀，剪式的設(shè)計(jì)可以在豎直方向上進(jìn)行形變，從而吸收豎直方向的振動(dòng)。在二級(jí)形變架622上下兩端都設(shè)有一級(jí)緩沖塊621，中間開(kāi)設(shè)有貫通開(kāi)設(shè)的形變孔，利用這些通孔的形變來(lái)吸收振動(dòng)。

散熱層61開(kāi)設(shè)有多個(gè)在豎直方向延伸的散熱通道611，散熱通道611的上開(kāi)口的口徑大于下開(kāi)口的口徑。散熱層61本身可采用散熱材料制成，散熱通道611的上口大，下口小的設(shè)計(jì)是由于上方位置更靠近轉(zhuǎn)子部件，熱量多，上口大利于排出。而下口小是若設(shè)置的下口過(guò)大，則會(huì)影響一級(jí)緩沖塊的接觸面積和卸力接口。

連接層63上開(kāi)設(shè)有多個(gè)在豎直方向延伸的通道631，支撐層64包含氣囊641和位于氣囊641周邊的支撐柱642。