CN111654175A - 一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，其特征结构包括一圆形转子铁芯、转子轴、铁氧体磁钢以及自启动鼠笼铝导条，所述圆形转子铁芯上均匀开设有多个鼠笼槽，每个鼠笼槽内均由铸铝工艺形成鼠笼铝导条。本发明涉及电动机技术领域，该适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，永磁材料使用铁氧体，而不是常用的稀土永磁材料，大大降低了磁钢成本，属于低成本永磁电动机，一定程度上为国家减少了稀土战略物资消耗；成本与IE1标准异步电动机相比，成本略有增加，但效率指标可以达到IE4标准，在低成本下实现高能效标准；与异步电动机相比，有稍高的功率因数，效率上有显著提升；自起动性能优于永磁同步电动机。
Description
技术领域
本发明涉及电动机技术领域，具体为一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机。
背景技术
目前市场上，不符合国家能效政策的风机类及恒转矩负载应用的电动机数量以千万计，每年因为异步电动机效率原因浪费的电能数量巨大，不可估计，每年新用于风机及泵类、传送带等应用场合的异步电机价值不低于十亿人民币。
目前在风机及泵类、传送带等应用场合下，负载类型通常为风机类及恒转矩负载，使用的电动机几乎全部是异步电动机，存在效率低的缺陷，其效率指标仅能达到国家规定的IE1能效标准；若使用高效异步电动机，效率指标可以达到IE2或者IE3标准，但是此时电动机的成本、体积与重量将大大增加；若想达到IE4标准，其成本将变得不可承受。
另一方面，也有用常规永磁同步电动机替代异步电动机，从而提高效率的方案，但是存在其成本高于IE2标准异步电动机的缺点，甚至高于IE3标准的异步电动机。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，解决了现有异步电机效率低、高效电机成本高的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，其特征结构包括一圆形转子铁芯、转子轴、铁氧体磁钢以及自启动鼠笼铝导条，所述圆形转子铁芯上均匀开设有多个鼠笼槽，每个鼠笼槽内由铸铝工艺形成鼠笼铝导条，所有铝导条端部由短路环连接形成一个自起动鼠笼。所述转子轴位于所述圆形转子铁芯的轴心处。
优选的，所述铁氧体磁钢的数量可以为四、六或八个，该铁氧体磁钢可分布在所述圆形转子铁芯的内部或表面。
优选的，所述圆形转子铁芯上可开设有空气隔磁槽，所述空气隔磁槽设置于所述铁氧体磁钢两侧。
(三)有益效果
本发明提供了一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机。具备以下有益效果：
该适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，永磁材料使用铁氧体，而不是常用的稀土永磁材料，大大降低了磁钢成本，属于低成本永磁电动机，一定程度上为国家减少了稀土战略物资消耗；成本与IE1标准异步电动机相比，成本略有增加，但效率指标可以达到IE4标准，在低成本下实现高能效标准；与异步电动机相比，有稍高的功率因数，效率上有显著提升；自起动性能优于永磁同步电动机，与异步电动机相近；可以在60W-30kW风机及泵类、传送带等使用场合中直接替代异步电动机。
附图说明
图1为本发明实施例一结构示意图；
图2为本发明实施例二结构示意图；
图3为本发明涉及的材料成本对比表一；
图4为本发明涉及的材料成本对比表二。
图中：1、圆形转子铁芯；2、转子轴；3、铁氧体磁钢；4、鼠笼槽；5、自起动鼠笼铝导条；6、空气隔磁槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，包括一圆形转子铁芯1、转子轴2、铁氧体磁钢3以及自启动鼠笼铝导条5，自启动鼠笼铝导条5的数量为28个，圆形转子铁芯1上均匀开设有28个鼠笼槽4，每个鼠笼槽4内由铸铝工艺形成鼠笼铝导条5，所有铝导条5端部由短路环连接形成一个自起动鼠笼。转子轴2位于圆形转子铁芯1的轴心处。铁氧体磁钢3的数量为四个，该铁氧体磁钢3分布在圆形转子铁芯1的内部。
圆形转子铁芯1上可开设有空气隔磁槽6，空气隔磁槽6设置于铁氧体磁钢3两侧，可实现隔磁的目的。
实施例二：
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，包括一圆形转子铁芯1、转子轴2、铁氧体磁钢3以及自启动鼠笼铝导条5，自启动鼠笼铝导条5的数量为20个，圆形转子铁芯1上均匀开设有多个鼠笼槽4，每个鼠笼槽4内由铸铝工艺形成鼠笼铝导条5，所有铝导条5端部由短路环连接形成一个自起动鼠笼。转子轴2位于圆形转子铁芯1的轴心处。
铁氧体磁钢3的数量为八个，该铁氧体磁钢3分布在圆形转子铁芯1的表面。
此发明的设计对象为4、6、8极电动机，其功率范围为60W-30kW。根据实际功率等级与电机极数及客户特殊需求，灵活采用两种不同设计方案(不限于这两种方案)：1、电动机转子使用表贴式磁钢(实施例二)；2、电动机转子使用内置式磁钢(实施例一)。
电动机转子都带有鼠笼绕组，使其具有良好的自起动性能，在起动性能要求不高的情况下，也可以采用实心转子。
为了达到IE4标准，采用以下亮点设计：
1、使用低成本的铁氧体磁钢材料，而不是传统的稀土永磁材料，成本降低到原来的二十分之一以下，不同磁钢材料的主流牌号及单位价格比较如图4所示；
2、合理分布转子各部分磁路及隔磁结构，使得磁钢安装空间得以拓展，可以放入更多地铁氧体磁钢3，从而在电动机的运行性能和起动性能间取得一个平衡，不同设计方案分别以370W-8极电动机和7.5kW-4极电动机为例说明转子结构，分别如图2、图1所示。
本发明是一种低成本的适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机设计方案，涵盖了60W-30kW风机类应用场合。其在满足IE4标准的同时，显著降低了制造成本，甚至低于IE2标准异步电动机，同时，此类电动机体积与重量与IE1标准的异步电动机相近。可以直接在60W-30kW风机及泵类、传送带等使用场合中替代异步电动机。本发明涉及的能效标准内容和不同标准电动机材料成本及体积重量对比关系如附图3所示。
通过图3-4可知，本发明采用的电动机，价格与普通异步电机相近，但效率大大优于异步电机。
综上所述，如果可以将本发明应用，替代传统异步电机，将产生非常可观的经济及社会效益，可以为节能减排做出巨大贡献。此外，此发明虽然是永磁电动机，但是并未使用传统的稀土永磁材料，一定程度上为国家减少了稀土战略物资消耗。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，其特征结构在于：包括一圆形转子铁芯(1)、转子轴(2)、铁氧体磁钢(3)以及自启动鼠笼铝导条(5)，所述圆形转子铁芯(1)上均匀开设有多个鼠笼槽(4)，每个鼠笼槽(4)内均由铸铝工艺形成鼠笼铝导条(5)；
所述转子轴(2)位于所述圆形转子铁芯(1)的轴心处。
2.根据权利要求1所述的一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，其特征在于：所述铁氧体磁钢(3)的数量为四至八个，且铁氧体磁钢(3)每两组为一组，该铁氧体磁钢(3)可分布在所述圆形转子铁芯(1)的内部或表面。
3.根据权利要求1所述的一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，其特征在于：所述圆形转子铁芯(1)上可开设有空气隔磁槽(6)，所述空气隔磁槽(6)设置于所述铁氧体磁钢(3)两侧。
4.根据权利要求1所述的一种适用于风机类及恒转矩负载的自起动永磁电动机，其特征在于：所述自启动鼠笼铝导条(5)的数量为20-40个。
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