CN104767341A - 一种异步起动永磁同步电动机及其实心转子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异步起动永磁同步电动机及其实心转子结构，包括转轴、转子槽楔、转子端环、永磁体和含有极靴的实心转子磁极铁芯；转子磁极铁芯套装在转轴上，且极靴外表面开有沿轴向的永磁体槽及轴向凹槽；永磁体切向充磁，安装于转子磁极铁芯的永磁体槽中，且永磁体被轴向和径向压紧；转子槽楔安装在轴向凹槽内并径向压紧永磁体；转子槽楔与转子磁极铁芯连接；转子槽楔伸出转子磁极铁芯的两端，转子端环设置于转子槽楔的两端，与转子槽楔紧固连接；极靴、转子槽楔及转子端环共同作为转子的起动绕组。上述实心转子结构使得异步起动永磁同步电动机具有起动转矩大、起动电流小的良好起动性能，同时克服了冲片式转子结构空间设计较困难的不足。

Description

一种异步起动永磁同步电动机及其实心转子结构
技术领域
本发明涉及电机领域，特别是涉及一种异步起动同步运行永磁同步电动机及其实心转子结构。
背景技术
永磁同步电动机按转子上有无起动绕组，分为无起动绕组的电动机和有起动绕组的电动机。无起动绕组的电动机，用于变频器供电的场合，也称为调速永磁同步电动机；有起动绕组的电动机，既可用于调速运行，也可利用转子起动绕组所产生的异步转矩起动，称为异步起动永磁同步电动机。异步起动永磁同步电动机有两种结构，一种为冲片式转子，另一种为实心转子结构。
冲片式异步起动永磁同步电动机的冲片转子类似于鼠笼异步电动机的转子结构，转子鼠笼条和转子端环短路，组成转子的起动绕组，其起动性能与鼠笼异步电动机相当，但因为冲片式异步起动永磁同步电动机的转子冲片既要设置鼠笼槽，还要设置永磁体槽，转子的空间有限，结构设计较为困难。
针对上述不足，如何能创设一种转子结构空间设计简单的异步起动永磁同步电动机，且具有起动转矩大、起动电流小的良好起动性能成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种异步起动永磁同步电动机及其实心转子结构，使得异步起动永磁同步电机具有起动转矩大、起动电流小的良好起动性能，同时克服冲片式转子结构空间设计较困难的不足。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，包括转轴、转子槽楔、转子端环、永磁体和含有极靴的实心转子磁极铁芯；所述实心转子磁极铁芯套装在转轴上，且实心转子磁极铁芯的极靴外表面开有沿轴向的永磁体槽及用于安装转子槽楔的轴向凹槽；所述永磁体切向充磁，安装于实心转子磁极铁芯的永磁体槽中，且所述永磁体被轴向和径向压紧；所述转子槽楔安装在轴向凹槽内并径向压紧所述永磁体；且转子槽楔与实心转子磁极铁芯连接；所述转子槽楔伸出实心转子磁极铁芯的两端各一定距离，转子端环设置于转子槽楔的两端，与转子槽楔连接；所述极靴、转子槽楔及转子端环共同作为转子的起动绕组。
进一步地，所述实心转子磁极铁芯的极靴外表面还开有沿轴向的小槽。
进一步地，所述小槽内嵌入有阻尼条，所述阻尼条的两端也与转子端环连接，使阻尼条也作为转子的起动绕组的一部分。
进一步地，所述永磁体通过设置在实心转子磁极铁芯两侧的转子压板轴向压紧。
进一步地，所述转子压板通过紧固螺栓及止退垫片与实心转子磁极铁芯连接来压紧永磁体。
进一步地，所述实心转子磁极铁芯由不导磁的不锈钢轴套与低碳钢的极靴焊接而成，且永磁体槽的底部低于不锈钢轴套的外径；所述转子槽楔由不导磁、高电阻率的不锈钢板加工而成；所述转子端环由铜环压制而成。
进一步地，所述阻尼条由铜条加工而成。
进一步地，所述转子压板由不导磁的铝板、环氧板或不锈钢板加工而成。
进一步地，所述永磁体设计为分块结构。
一种异步起动永磁同步电动机，包括上述的实心转子结构。
由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：
1、异步起动永磁同步电动机采用全电压异步起动技术，使用低碳钢极靴构成实心转子，永磁体隐埋式切向布置。起动时利用集肤效应，在极靴表面产生涡流，起动初始，频率高，电磁波透入深度较浅，转子表层电阻大，因此有较大的起动转矩倍数，尤其适用于重载起动或对起动性能要求较高的使用场合。
2、实心转子磁极铁芯的极靴外表面开有沿轴向的小槽，使得电机的纵横轴电抗对称性较好，起动时起动特性较为平滑，没有严重下凹现象，保证了电机平稳启动，避免保持在半速下运转。
3、在实心转子磁极铁芯的极靴的沿轴向的小槽中，嵌入铜质的阻尼条，并且和转子槽楔、转子端环一起组成启动笼，可进一步增大电机的启动转矩。
4、综合上述三种结构，即实心转子+小槽+阻尼启动笼环结构，可使异步起动永磁电动机的起动转矩倍数高达3～4.5倍，使得异步起动永磁同步电动机根本上解决电机应用中大马拉小车的弊端。
5、启动电流小。
6、由于转子无需励磁，其励磁完全由永磁体提供，异步起动永磁同步电动机具有较高的功率因数。满载时cosφ＝0.96～1，轻载时功率因数曲线也较为平坦，可保证轻载时具有较好的节电效果。
7、实心转子永磁同步电动机，额定负载时效率较高，而且轻载时，效率曲线也较为平坦，达到超高效电动机的效率标准。
8、转子永磁体设计为分块结构，可将电机的反电势调整至接近电网电压，保证电机有较高的功率因数，空载电流也很小，进一步提高节效率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明一种异步起动永磁同步电动机的实心转子结构装配总图；
图2是本发明一种异步起动永磁同步电动机实心转子结构的剖视图(图1中的A-A向剖视图)；
图3是本发明一种异步起动永磁同步电动机实心转子结构的侧视图(图1中的C向视图)；
图4是本发明一种异步起动永磁同步电动机实心转子结构的实心转子磁极铁芯结构；
图5是本发明一种异步起动永磁同步电动机实心转子结构的转子压板结构图；
图6是本发明一种异步起动永磁同步电动机实心转子结构的转子端环结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-3所示，本发明一种异步起动永磁同步电动机的转子结构，包括：转轴1、转子压板2、紧固螺栓3、止退垫片4、转子槽楔5、转子端环6、紧固螺钉7、永磁体8、实心转子磁极铁芯9。
请配合参阅图4所示，实心转子磁极铁芯9由不导磁的不锈钢轴套91与低碳钢极靴92焊接而成。
轴套91与极靴92焊接牢后，在极靴92外表面加工出沿轴向的小槽921、梯形槽923(轴向凹槽)、永磁体槽924，同时在极靴92的两端设置一定数量和深度的螺纹孔922；
永磁体槽924的底部低于轴套91的外径。
轴套91可以是整段的，也可以是分段结构。
请配合参阅图5所示，一定厚度的转子压板2设置有小槽21，其数量与极靴92外表面的小槽921一样；同时设置有一定数量的通孔22,与极靴92两端的螺纹孔922数量一样；为配合实心转子总体结构的需要，还设置有与转子极数相等的平面23。
请配合参阅图6所示，转子端环6设置有与转子极数相等的平面61，在转子端环的平面61上，还设置有一定数量的通孔62。
请参阅图1-6所示：
实心转子磁极铁芯9热套于转轴1上；
永磁体8分块设计，切向充磁，安装于实心转子磁极铁芯9的永磁体槽924中；
实心转子磁极铁芯9两侧设置有转子压板2，转子压板2与实心转子磁极铁芯9经紧固螺栓3与止退垫片4紧固连接，轴向压紧永磁体8。
止退垫片4用于保证紧固螺栓3在转子长期运行的过程中，不会甩出。
转子槽楔5安装于实心转子磁极铁芯9的梯形槽923上，用于径向压紧固定永磁体8，转子槽楔5与实心转子磁极铁芯9焊接固定。
转子槽楔5伸出实心转子磁极铁芯9的两端各一定距离，转子端环6设置于转子槽楔的两端，并经紧固螺钉7与转子槽楔5紧固连接。
阻尼条10穿入实心转子磁极铁芯9的极靴92表面的小槽921中，并伸出实心转子磁极铁芯9，穿过转子压板2的小槽21,在两端与转子端环6焊接牢固。
转子槽楔5由不导磁、高电阻率的不锈钢板加工而成；
阻尼条10由铜条(黄铜板)加工而成；
转子端环6由铜环压制而成；
实心转子磁极铁芯9由不导磁的不锈钢轴套91与低碳钢极靴92焊接而成；
转子压板2由不导磁的铝板、环氧板或不锈钢板加工而成。
工作时，极靴92、转子槽楔5及转子端环6共同作为转子的起动绕组。阻尼条10也可作为转子的起动绕组的一部分，进一步增大电机的启动转矩。
上述结构经借鉴变换，可广泛用于具有其它极数的异步起动永磁同步电动机的实心转子结构中。
含有上述实心转子结构的异步起动永磁同步电机，具有起动转矩大、起动电流小的良好起动性能，同时克服了冲片式转子结构空间设计较困难的不足，尤其适用于重载起动或对起动性能要求较高的使用场合。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，其特征在于，包括转轴、转子槽楔、转子端环、永磁体和含有极靴的实心转子磁极铁芯；
所述实心转子磁极铁芯套装在转轴上，且实心转子磁极铁芯的极靴外表面开有沿轴向的永磁体槽及用于安装转子槽楔的轴向凹槽；所述永磁体切向充磁，安装于实心转子磁极铁芯的永磁体槽中，且所述永磁体被轴向和径向压紧；所述转子槽楔安装在轴向凹槽内并径向压紧所述永磁体；且转子槽楔与实心转子磁极铁芯连接；
所述转子槽楔伸出实心转子磁极铁芯的两端各一定距离，转子端环设置于转子槽楔的两端，与转子槽楔连接；
所述极靴、转子槽楔及转子端环共同作为转子的起动绕组。
2.根据权利要求1所述的异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，其特征在于，所述实心转子磁极铁芯的极靴外表面还开有沿轴向的小槽。
3.根据权利要求2所述的异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，其特征在于，所述小槽内嵌入有阻尼条，所述阻尼条的两端也与转子端环连接，使阻尼条也作为转子的起动绕组的一部分。
4.根据权利要求1-3任一项所述的异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，其特征在于，所述永磁体通过设置在实心转子磁极铁芯两侧的转子压板轴向压紧。
5.根据权利权利要求4所述的异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，其特征在于，所述转子压板通过紧固螺栓及止退垫片与实心转子磁极铁芯连接来压紧永磁体。
6.根据权利要求1-3任一项所述的异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，其特征在于，所述实心转子磁极铁芯由不导磁的不锈钢轴套与低碳钢的极靴焊接而成，且永磁体槽的底部低于不锈钢轴套的外径；所述转子槽楔由不导磁、高电阻率的不锈钢板加工而成；所述转子端环由铜环压制而成。
7.根据权利要求3所述的异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，其特征在于，所述阻尼条由铜条加工而成。
8.根据权利要求4所述的异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，其特征在于，所述转子压板由不导磁的铝板、环氧板或不锈钢板加工而成。
9.根据权利要求1所述的异步起动永磁同步电动机的实心转子结构，其特征在于，所述永磁体设计为分块结构。
10.一种异步起动永磁同步电动机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的实心转子结构。
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