專利名稱：繞線轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種繞線轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)。
技術(shù)背景目前大多數(shù)重載起動用電動機(jī)普遍采用繞線式感應(yīng)電動機(jī)以提高重載起動工況時電機(jī)的 起動性能，但由于異步電動機(jī)自身的特點(diǎn)難以設(shè)計(jì)成多級，因此很難實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行，為了取 得功率上的平衡，90%的電機(jī)必須與龐大的減速機(jī)構(gòu)配套使用，電機(jī)使用齒輪減速機(jī)后，導(dǎo)致傳 動系統(tǒng)尺寸增大、重量增加、噪聲高、轉(zhuǎn)動慣量大、效率低、維護(hù)困難等各種不利后果，此 外在輕載運(yùn)行時，感應(yīng)電動機(jī)效率和功率因數(shù)很低，因此不利于在負(fù)載變化的工況下使用。永磁電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、體積小、質(zhì)量輕、損耗小、效率高優(yōu)點(diǎn)，更重要 的是在變載運(yùn)行工況下，可以一直保持較高的效率和功率因數(shù)，大大節(jié)約了電能，同時可以 做成多級，實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行，取消減速機(jī)實(shí)現(xiàn)直驅(qū)，然而目前大多數(shù)自起動永磁同步電動機(jī)通 常采用籠型轉(zhuǎn)子的鑄鋁結(jié)構(gòu)，存在起動轉(zhuǎn)矩低、起動電流大、起動困難、牽入同步能力差和 運(yùn)行穩(wěn)定性差問題，因此在許多工況下，尤其在重載起動時，電機(jī)的起動更為困難，因此自 起動永磁同步電動機(jī)的應(yīng)用范圍受到了限制。 發(fā)明內(nèi)容針對目前自起動永磁同步電動機(jī)技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供一種繞線轉(zhuǎn)子自起 動永磁同步電動機(jī)，通過永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部的內(nèi)置式結(jié)構(gòu)，即永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，并且 轉(zhuǎn)子鐵心開槽，轉(zhuǎn)子槽中放置轉(zhuǎn)子繞組，采用繞線式轉(zhuǎn)子，通過改變外串轉(zhuǎn)子電阻的大小， 以達(dá)到提高電動機(jī)的起動性能和牽入同步能力，提高電機(jī)的力能指標(biāo)的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的該裝置包括風(fēng)扇罩、風(fēng)扇、軸承前端蓋、前軸承、電 機(jī)前端蓋、軸承后端蓋、定子繞組、殼體、定子鐵心、永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子繞組、 電刷、滑環(huán)、電機(jī)后端蓋、后軸承和隔磁橋。該裝置風(fēng)扇通過前軸承與轉(zhuǎn)軸相連，風(fēng)扇上加有風(fēng)扇罩，前軸承上裝有軸承前端蓋和軸 承后端蓋，前軸承上方為電機(jī)前端蓋，定子鐵心固定在殼體上，定子鐵心設(shè)有定子槽，定子 繞組安放在定子槽中。 .轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)圓周固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子鐵心外圓周均勻分布轉(zhuǎn)子槽，在轉(zhuǎn)子鐵心上設(shè)有永 磁體，永磁體位于轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子槽之間，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子繞組出線端與滑環(huán)相 連，滑環(huán)與電刷接觸，隔磁橋位于轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子鐵心之間。所述的轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心長度相等。 所述的轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心均由硅鋼片疊壓而成。 所述的轉(zhuǎn)子槽采用平底槽、梨形槽、圓形槽或閉口槽結(jié)構(gòu)形式。 所述的永磁體采用稀土鈷系、鐵氧體系或釹鐵硼系永磁合金材料制成。 該裝置的工作過程是當(dāng)定子繞組通電后，氣隙中產(chǎn)生的磁場以同步轉(zhuǎn)速nl旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn) 子則以11=(1- s)nl轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場與定子磁場轉(zhuǎn)速都nl,彼此相對靜止，相 互作用產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩Ta ,轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速是(l-2s)nl，轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子反 轉(zhuǎn)磁場彼此相對靜止，兩者產(chǎn)生另一異步轉(zhuǎn)矩，稱為磁阻負(fù)序分量轉(zhuǎn)矩Tb，由于永磁體的作 用，產(chǎn)生發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩TN,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步速時，在足夠大的牽入轉(zhuǎn)矩作用下，經(jīng)振蕩， 轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁場實(shí)現(xiàn)與旋轉(zhuǎn)磁場相吸和，完成瞬變過程，帶載牽入同步，正常運(yùn)行， 本發(fā)明采用在轉(zhuǎn)子槽型中嵌放轉(zhuǎn)子繞組，當(dāng)電機(jī)剛一起動時，通過外串轉(zhuǎn)子電阻，使得轉(zhuǎn)子 電阻增大，降低起動電流，增大起動轉(zhuǎn)矩，改善起動性能，隨著起動過程的進(jìn)行，逐級切掉 外串電阻，轉(zhuǎn)子電阻減小，減小電機(jī)轉(zhuǎn)差率，有助于電機(jī)順利牽入同步能力，使電機(jī)最終達(dá) 到同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，同時由于轉(zhuǎn)子電阻的減小，提高電機(jī)的運(yùn)行性能、效率和 功率因數(shù)，有節(jié)電效果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)繞線式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可提高永磁同步電動機(jī)的起動性能，即提高起動轉(zhuǎn)矩， 減小起動電流，提高力能指標(biāo)，同時通過逐級切除轉(zhuǎn)子電阻減小電機(jī)轉(zhuǎn)差率，提高牽入同步 能力，適應(yīng)重載起動低速大轉(zhuǎn)矩的工況要求，防止由于起動電流過大而對電網(wǎng)造成沖擊或因 起動轉(zhuǎn)矩過小而使電機(jī)無法起動，同時保證電動機(jī)順利牽入同步。


圖1為本發(fā)明繞線式轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2為本發(fā)明繞線式轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)內(nèi)置切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明繞線式轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)帶有頻敏變阻器的繞線式轉(zhuǎn)子繞組接線 結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明繞線式轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)帶有接觸器的繞線式轉(zhuǎn)子繞組接線結(jié)構(gòu)圖。圖中l(wèi)風(fēng)扇罩、2風(fēng)扇、3軸承前端蓋、4前軸承、5電機(jī)前端蓋、6軸承后端蓋、7定子繞 組、8殼體、9定子鐵心、IO永磁體、ll轉(zhuǎn)子鐵心、12轉(zhuǎn)軸、13轉(zhuǎn)子繞組、14電刷、15滑 環(huán)、16電機(jī)后端蓋、17后軸承、18隔磁橋、19頻敏變阻器、20附加轉(zhuǎn)子電阻。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明繞線式轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)結(jié)合實(shí)施例加以說明。'4該裝置如圖1、 2所示，包括風(fēng)扇罩l、風(fēng)扇2、軸承前端蓋3、前軸承4、電機(jī)前端蓋5、 軸承后端蓋6、定子繞組7、殼體8、定子鐵心9、永磁體IO、轉(zhuǎn)子鐵心ll、轉(zhuǎn)軸12、轉(zhuǎn)子 繞組13、電刷14、滑環(huán)15、電機(jī)后端蓋16、后軸承17和隔磁橋18。該裝置風(fēng)扇2通過前軸承4與轉(zhuǎn)軸12相連，風(fēng)扇2上加有風(fēng)扇罩1，前軸承4上裝有軸 承前端蓋3和軸承后端蓋4，前軸承4上方為電機(jī)前端蓋5，定子鐵心9固定在殼體8上，定 子鐵心9設(shè)有定子槽，定子繞組7安放在定子槽中。轉(zhuǎn)子鐵心11內(nèi)圓周固定在轉(zhuǎn)軸12上，轉(zhuǎn)子鐵心11外圓周均勻分布轉(zhuǎn)子槽，在轉(zhuǎn)子鐵心 11上設(shè)有永磁體10，永磁體10位于轉(zhuǎn)軸12和轉(zhuǎn)子槽之間，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組13， 轉(zhuǎn)子繞組13出線端與滑環(huán)15相連，滑環(huán)15與電刷14相觸，隔磁18位于轉(zhuǎn)軸12和轉(zhuǎn)子鐵 心11之間。所述的轉(zhuǎn)子鐵心11和定子鐵心9長度相等，所述的轉(zhuǎn)子鐵心11和定子鐵心9均由硅鋼片疊壓而成。所述的轉(zhuǎn)子槽采用平底槽結(jié)構(gòu)形式。所述的永磁體10采用釹鐵硼系永磁合金材料制成。本發(fā)明帶有頻敏變阻器19的繞線式轉(zhuǎn)子繞組接線示意圖如附圖3所示，帶有接觸器的繞 線式轉(zhuǎn)子繞組接線示意圖如附圖4所示，其中定子繞組7的接線方式可采用星型連接也可以 采用三角形連接，本發(fā)明以星接為例，轉(zhuǎn)子繞組13的接線方式只能為星型接法，轉(zhuǎn)子繞組 13引線與滑環(huán)15相連接，滑環(huán)15與電刷14接觸，通過電刷14與外接的頻敏變阻器19或 帶有接觸器切換的附加轉(zhuǎn)子電阻20相連，其中的永磁體10的極對數(shù)可隨需要而改變，附圖 中以六極為例。該裝置的工作過程是當(dāng)定子繞組7通電后，氣隙中產(chǎn)生的磁場以同步轉(zhuǎn)速nl旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn) 子則以n=(l- s)nl轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場與定子磁場轉(zhuǎn)速都nl,彼此相對靜止，相 互作用產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩Ta ,轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速是(l-2s)nl，轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子反 轉(zhuǎn)磁場彼此相對靜止，'兩者產(chǎn)生另一異步轉(zhuǎn)矩，稱為磁阻負(fù)序分量轉(zhuǎn)矩Tb，由于永磁體10 的作用，產(chǎn)生發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩TN，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到亞同步速時，在足夠大的牽入轉(zhuǎn)矩作用下，經(jīng)振 蕩，轉(zhuǎn)子永磁體10產(chǎn)生的磁場實(shí)現(xiàn)與旋轉(zhuǎn)磁場相吸和，完成瞬變過程，帶載牽入同步，正常 運(yùn)行，本發(fā)明采用在轉(zhuǎn)子槽型中嵌放轉(zhuǎn)子繞組，當(dāng)電機(jī)剛一起動時，通過外串轉(zhuǎn)子電阻，使 得轉(zhuǎn)子電阻增大，降低起動電流，增大起動轉(zhuǎn)矩，改善起動性能，隨著起動過程的進(jìn)行，逐 級切掉外串電阻，轉(zhuǎn)子電阻減小，減小電機(jī)轉(zhuǎn)差率，有助于電機(jī)順利牽入同步能力，使電機(jī) 最終達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，同時由于轉(zhuǎn)子電阻的減小，提高電機(jī)的運(yùn)行性能、 效率和功率因數(shù)，有節(jié)電效果。
權(quán)利要求
1、一種繞線轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)，該裝置包括定子繞組(7)、殼體(8)、定子鐵心(9)、永磁體(10)、轉(zhuǎn)子鐵心(11)、轉(zhuǎn)軸(12)、轉(zhuǎn)子繞組(13)、電刷(14)、滑環(huán)(15)和隔磁橋(18)，其中定子鐵心(9)固定在殼體(8)上，定子鐵心(9)設(shè)有定子槽，定子繞組(7)安放在定子槽中；其特征在于該裝置轉(zhuǎn)子鐵心(11)內(nèi)圓周固定在轉(zhuǎn)軸(12)上，轉(zhuǎn)子鐵心(11)外圓周均勻分布轉(zhuǎn)子槽，在轉(zhuǎn)子鐵心(11)上設(shè)有永磁體(10)，永磁體(10)位于轉(zhuǎn)軸(12)和轉(zhuǎn)子槽之間，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組(13)，轉(zhuǎn)子繞組(13)出線端與滑環(huán)(15)相連，滑環(huán)(15)與電刷(14)接觸，隔磁橋(18)位于轉(zhuǎn)軸(12)和轉(zhuǎn)子鐵心(11)之間。
2、 按權(quán)利要求1所述的繞線轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子鐵心(11)和定子鐵心(9)長度相等。
3、 按權(quán)利要求1所述的繞線轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子鐵心(11)和定子鐵心(9)均由硅鋼片疊壓而成。
4、 按權(quán)利要求l所述的繞線轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)，其特征在于所述的柚子槽采用平底槽、梨形槽、圓形槽或閉口槽結(jié)構(gòu)形式。
5、 按權(quán)利要求1所述的繞線轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)，其特征在于所述的永磁體(10)采用稀土鈷系、鐵氧體系或釹鐵硼系永磁合金材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種繞線轉(zhuǎn)子自起動永磁同步電動機(jī)，屬于永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括風(fēng)扇罩、風(fēng)扇、軸承前端蓋、前軸承、電機(jī)前端蓋、軸承后端蓋、定子繞組、殼體、定子鐵心、永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子繞組、電刷、滑環(huán)、電機(jī)后端蓋、后軸承和隔磁橋。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)繞線式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可提高永磁同步電動機(jī)的起動性能，即提高起動轉(zhuǎn)矩，減小起動電流，提高力能指標(biāo)，同時通過逐級切除轉(zhuǎn)子電阻減小電機(jī)轉(zhuǎn)差率，提高牽入同步能力，適應(yīng)重載起動低速大轉(zhuǎn)矩的工況要求，防止由于起動電流過大而對電網(wǎng)造成沖擊或因起動轉(zhuǎn)矩過小而使電機(jī)無法起動，同時保證電動機(jī)順利牽入同步。
文檔編號H02K21/02GK101594036SQ200910012259
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者馮桂宏, 張炳義 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)