CN101496258A - 直接起动永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及直接起动永磁电机(1),它在起动时有异步特性而在连续运行时有同步特征,电机转子(3)包括由磁钢叠压片(L)组成的铁芯(4),埋入到铁芯(4)中多于一个的磁铁(5),通过将铝注入到转子槽(7)中生成的多于一根的导电条(8)和端圈(10,110),而至少一个端圈(10,110)是分别制造的后来被安装到铁芯(4)上和防止磁铁(5)的移动。

Description

直接起动永磁电机
技术领域
本发明涉及直接起动永磁电机,它起动时异步运行而在起动之后则同步运行。
背景技术
特别是在高的起动转矩和高的运行效率是很重要的机器中,例如在冷却装置的压缩机中,使用混合型电机,它在起动时有异步电机特性而在连续运行中有同步电机特性。混合型电机通常称为“直接起动永磁电机”。在混合型电机的转子中,除了用在转子槽中有导电和容易成形特性如铝制的转子条和用于在转子的两个表面上机械和电气连接这些转子条终端的端圈构成的磁笼(鼠笼)结构外,还使用埋入在转子内部的永久磁铁。混合型电机通过在转子中的磁笼异步起动和通过放置在转子内的永久磁铁在起动后同步运行。制造这类转子造成的问题是,将铝材料注入到转子槽中时达到很高的温度而埋入到转子内的磁铁由于高温会丧失它们的磁性。为了解决这个问题,可在铝注入过程之后再将磁铁放置到转子中,但是遇到了另一个问题,放置的磁铁以后会产生移动。为了在注入过程之后放置磁铁,要按照磁铁布置的结构特别改变端圈的形状而端圈形状的变化造成磁通的不规则和转子平衡的破坏。
在欧洲专利申请EP 1519471号中,描述了一种永磁同步电机,它包括定子、转子和永久磁铁。转子包括转子铁芯、装在转子铁芯相应槽中的许多导电条和由许多定位在转子铁芯轴向相反两端的短路环构成的起动器鼠笼导体。还有,转子包括靠近转子外周边在导电条内侧上的磁铁保持槽和将永久磁铁插入到这些磁铁保持槽中。将不可磁化材料制成的端板定位在转子的一面或两面之间以便防止在运行时磁铁的错位。根据磁铁布置的结构确定短路环的形状和在某些位置使横截面做得比较薄造成电阻增加和产生平衡问题。还有,在这类转子的制造中必须在转子铁芯中打开一个分离的路径以便注入铝其作用如铆钉用于固定端板。
在美国专利申请US 2004256939号中,描述了直接起动永磁电机的转子和它的制造方法。在插入磁铁一侧不使用支持板用于防止运行时埋入转子铁芯的磁铁的移动,而是相反构成端圈以便覆盖磁铁槽,和端圈上装设磁铁通道其尺寸用于通过永久磁铁。在转子铁芯上完成各圈和导电条的注入过程之后,使磁铁通过磁铁通道被埋入到转子铁芯中,接着在磁铁通道上安装固定部件用于防止磁铁分离。但磁铁通道使端圈的制造更加困难,给磁通造成障碍和增加电阻。
在日本专利文献JP6098510号和JP8009604号中,端圈和导电条是与转子铁芯分别制造和随后安装到转子铁芯上的。对端圈和导电条加压以便连接在一起。在斜交角是零度的转子中可以使用这种方法,即对转子槽和导电条垂直于端圈平面时可以使用它。
在日本专利文献JP6153469号中,斜交角不等于零以便增加运行效率。换句话说,转子槽相对在转子铁芯中心的轴孔的轴线是倾斜的。在这种器械中,导电条和端圈是与转子铁芯分别制造的,和将导电条一根接一根安装到转子铁芯上之后,用摩擦焊接将突出在转子铁芯外的导电条的终端部分连接到端圈上。当在转子上加上不为零的斜交角时,转子槽按照斜交角倾斜并变成与转子铁芯圆柱体构形相匹配的螺旋形。在其他地方制造的导电条仅可以带有间隙地放入到倾斜和螺旋形的转子槽内因而增加了转子的阻抗。
发明内容
本发明的目的是实现起动和运行效率都提高的直接起动永磁电机,它包括有简化制造工艺的低成本转子。
在附属的权利要求书中解释了为了达到本发明目的实现的电机。
在本发明的电机中,提供高起动转矩的转子铁芯中的导电条是将铝注入到转子槽中生成的和通过将导电条突出在转子铁芯注入第1和/或第2表面外的部分定形在注入模型中形成固定端。在注入过程之后将磁铁布置在配置于转子铁芯中的磁铁插入孔内从而使磁铁不受高温的影响。
连接在转子铁芯两端构成鼠笼结构的导电条的至少一个端圈是分别制造的并在布置磁铁的过程之后安装到转子铁芯。后来安装的(组合式)端圈有一种内径尺寸,通过覆盖在磁铁插入孔上面防止磁铁的移动。组合式端圈包括固定端外套,将固定端插入该外套中。
通过压配合将导电条伸出到铁芯之外的固定端安装到端圈内固定端外套中和将后来安装的端圈固定在铁芯上无需附加的支持元件。在装配时通过压配合将固定端压实在固定端外套内从而提高导电性。
在本发明的另一个实施例中,在端圈上的固定端和固定端外套之间涂抹导电的粘合剂,因而除了将导电条固定在端圈之外还提高了导电性。
在本发明的另一个实施例中,固定端和相对朝向它的对应的固定端外套有在装配方向上横截面变窄的步进构形。在固定端终端部分形成的伸出形式的台阶装配到固定端外套中以凹槽或孔形式构成的梯级中从而加强配合。
在本发明另一个实施例中,固定端突出到固定端外套之外并将固定端突出部分压实,提供铆接作用。
在本发明另一个实施例中,一个端圈通过注入到转子铁芯中与导电条一起制造,分别制造另一个端圈并在注入铝和固定磁铁之后将它安装到铁芯上。
特别是有斜交角不是零的转子槽,通过铝注入工艺和与导电条分别制造至少一个端圈,可以用导电条无间隙地充填满,从而比导电条在别的地方制造和安装到转子铁芯上的器械有优点。通过在无注入过程情况下制造至少一个组合式端圈,就可在铝注入过程的高温之后将磁铁插入到磁铁插入孔内和用组合式端圈可以覆盖磁铁插入孔防止磁铁移动。
在起动转矩和运行效率很重要的器械中如冷却装置的压缩机,使用本发明的电机。
附图说明
在附图中说明为了达到本发明的目的实现的电机,附图有:
图1是电机的示意图。
图2是转子铁芯的透视图。
图3是现有技术转子铁芯和由端圈和导电条构成的鼠笼结构的透视图。
图4是导电条注入到转子槽中的转子、磁铁和组合式端圈的透视图。
图5是端圈是与导电条一起注入到转子一个表面和另一个端圈是组合式的转子的透视图。
图6是用组合式端圈固定在转子一个表面上的转子的示意图。
在各图中说明的各元件用数字标记如下:
1.电机
2.定子
3.转子
4.铁芯
5.磁铁
6.磁铁插入孔
7.转子槽
8.导电条
9.导电条
10.110.端圈
11.第2表面
12.固定端
13.固定端外套
具体实施方式
直接起动永磁电机(1)包括定子(2)和转子(3)。
转子(3)包括圆柱形构形在其中心有轴孔(D)的铁芯(4),它是由磁铜叠层片(L)互相堆垛在上面而构成,通过在轴向埋入到铁芯(4)中设置的一块或多块磁铁(5),提供同步运行,围绕轴孔(D)设置要埋入磁铁(5)的磁铁插入孔(6),在靠近铁芯(4)外周边的区域内多于1个的转子槽(7),在轴向以斜交角等于零或不为零的方式伸展,即沿着与铁芯(4)轴孔(D)轴线相同的方向或沿相对轴孔(D)倾斜的方向伸展,通过在注模(K)中将铝注入到转子槽(7)中生成的多于1根的导电条(8),位于铁芯(4)铝注入侧的第1表面(9),提供导电条(8)在第1表面(9)的终端互相连接的第1端圈(10),位于注入的铝伸出铁芯(4)一侧的第2表面(11)和提供在第2表面(11)上使导电条(8)终端连接的第2端圈(110)。
在铁芯(3)制造时,通过转子叠层片(L)互相堆垛在上面构成铁芯(4),它有轴孔(D)、装设在其上面的转子槽(7)和磁铁插入孔(6),通过将铁芯(4)放入到铝注入模型(K)中从第1表面(9)注入铝。当将铝从第1表面(9)注入到铁芯(4)中时用各种方法防止铝穿透到磁铁插入孔(6)和轴孔(D)中。在铝注入过程之后将磁铁(5)布置到磁铁插入孔(6)中从而防止磁铁(5)受到高温的影响。
本发明的转子(3)包括通过使注入到转子槽(7)中突出到第1和/或第2表面(9,11)之外的导电条终端的定形在注入模型(K)中生成多于1个的固定端(12),和端圈(10,110)有至少一个是分别制造的(组合式)并在注入导电条(8)的过程和固定磁铁(5)之后安装到第1和/或第2表面(9,11)上,圈的尺寸使得部分或全部覆盖磁铁插入孔(6)和有多于1个的其中装入固定端(12)的固定端外套(13)(图4)。
在转子(3)制造时,通过转子叠层片(L)互相堆垛在其上生成铁芯(4),它装设有轴孔(D)、转子槽(7)和磁铁插入孔(6)。将铝从第1表面(9)注入到转子槽(7)中形成导电条(8),同时防止铝穿透到磁铁插入孔(6)中。通过使从第1和/或第2表面(9,11)突出的导电条(8)的部分定形用注入模型(K)形成固定端(12)。将磁铁(5)插入到磁铁插入孔(6)之后,通过将固定端(12)装配到固定端外套(13)中将在其他地方组合式制造的第1和/或第2端圈(10,110)安装到第1和/或第2表面(9,11)上。组合式制造的端圈(10,110)的尺寸要部分或全部覆盖磁铁插入孔(6)以便防止磁铁(5)移动。
在本发明的实施例中,通过压配合将固定端(12)装配到固定端外套(13)之中和将端圈(10,110)固定在铁芯(4)上无需附加的支持元件。通过将固定端(12)在固定端外套(13)内压变形提高导电性。
在本发明的另一个实施例中,在端圈(10,110)上在固定端(12)和固定端外套(13)之间涂抹导电的粘合剂从而提高导电性以及把导电条(8)固定在端圈(10,110)上。
在本发明另一个实施例中,至少一个固定端(12)和对应的固定端外套(13)有在装配方向横截面变窄的步进构形。在固定端(12)终端部分形成的伸出形式的台阶装配到固定端外套(13)持续延伸中以凹槽或孔形式构成的梯级中从而加强配合。
在本发明另一个实施例中,固定端(12)突出到固定端外套(13)之外并将固定端的突出部分压实,提供铆接作用。
在本发明另一个实施例中,第1端圈(10)通过注入到第1表面(9)上与导电条(8)一起制造,和第2端圈(110)是分别制造(组合式),在铝的注入过程和将磁铁(5)固定到磁铁插入孔(6)之后(图5、6),通过其上面的固定端外套(13)装配到在第2表面(11)上的固定端(12)中。
特别是有斜交角不为零的螺旋构形转子槽(7)通过铝注入工艺和与至少一个端圈(10、110)分别制造的导电条(8),可以用导电条(8)无任何间隙地充满,从而比导电条(8)在别的地方制造并安装到铁芯(4)上的器械有优点。通过制造至少一个组合式端圈(10,110)可在注入铝的高温制造过程之后将磁铁(5)固定到磁铁插入孔(6)内,和用组合式端圈(10,110)覆盖该磁铁插入孔(6)从而防止磁铁移动。

Claims (6)

1.电机(1),包括转子(3),转子有转子叠层片(L)组成的铁芯(4),埋入到铁芯(4)中的一个或多个磁铁(5),用于固定磁铁(5)的一个或多个磁铁插入孔(6),多于一个的转子槽(7),通过在注模(K)中将铝注入转子槽(7)中生成的多于一条导电条(8),位于铁芯(4)铝注入侧的第1表面(9),在第1表面(9)处提供导电条(8)终端互相连接的第1端圈(10),位于注入的铝伸出铁芯(4)一侧的第2表面(11)和在第2表面(11)上提供导电条(8)终端连接的第2端圈(110),其特征在于通过成形注入到转子槽(7)中的导电条(8)的终端而形成的多于一个固定端(12),突出到第1和/或第2表面(9,11)和端圈(10,110)之外,其中至少一个在固定磁铁(5)的过程之后被分别地制造和安装到第1和/或第2表面(9,11)上,尺寸使得部分或全部覆盖磁铁插入孔(6)和有在其中装配固定端(12)的多于一个固定端外套(13)。
2.如权利要求1所述的电机(1),其特征在于通过压配合将固定端(12)装配到固定端外套(13)中。
3.如权利要求1所述的电机(1),其特征在于固定端外套(13)和固定端(12)有导电的粘合剂施加在它们之间。
4.如权利要求1或2所述的电机(1),其特征在于至少一个固定端(12)有在装配方向横截面变窄的步进构形和对应的固定端外套(13)也有步进构形。
5.如权利要求2或4所述的电机(1),其特征在于固定端(12)突出到固定端外套(13)之外和将它的突出部分压变形以便提供铆接作用。
6.如上述权利要求中任一项所述的电机(1),其特征在于通过在第1表面(9)上注入使第1端圈(10)与导电条(8)一起制造,而第2端圈(110)被分别地制造并在注入铝和将磁铁(5)固定在磁铁插入孔(6)内的过程之后在第2表面(11)安装到固定端(12)中。
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