[实用新型]高牵入同步能力永磁同步电动机

说明书

本实用新型涉及一种稀土永磁同步电机，特别是一种能拖动大转动惯量机械负载的高效高牵入同步能力永磁同步电动机。

异步起动稀土永磁同步电动机由与普通感应电动机相近的定子、永磁体和鼠笼构成的转子组成，与感应电动机相比优点突出，具有明显高的功率因数和效率，正常情况下电机转速与电源的频率呈现确定的关系，可由一台电源拖动多台电机以同样的转速同步运行。当电机负载的转动惯量较大时，现有的异步起动永磁同步电动机的功率密度低，换言之，确定的功率密度下，现有异步起动永磁同步电动机的牵入同步能力低。因此，提高现有的异步起动永磁同步电动机的牵入同步能力，同时使之具有较高的功率密度，已成为急待解决的关键技术问题。

本实用新型的目的是提供一种高效高牵入同步能力永磁同步电动机。它结构紧凑、永磁体布局合理，既有利于永磁体的装配和防护，又显著提高了永磁材料利用率，不仅有高的功率因数和效率，而且牵入同步能力强，具有高的功率密度。

本实用新型的目的是这样实现的：该装置包括机座及组装其内的定子，由转轴、铁心、永磁体、鼠笼导条构成的转子，其中径向分布的永磁体嵌入转子铁心的永磁体槽中，永磁体槽位于转子槽下方，两槽之间有隔磁磁桥。

由于本实用新型是在现有常规异步起动永磁同步电动机结构的基础上改进的，所以很容易实现。该装置采用内置径向式转子磁路结构，将永磁体按极性规则地嵌入转子铁心上的永磁体槽中。该装置不仅永磁体制造、装配方便，工艺简单，而且永磁体布局合理，永磁材料磁能积的利用率高，使得在降低电机制造成本的同时，达到了提高电机效率、功率因数和牵入同步能力、降低电机体积的目的。电机运行时，因永磁体位于转子铁心的永磁体槽中，永磁体的工作环境大大改善，且由于永磁体槽之上有着转子导条，永磁体安装牢固，转子机械强度高。另外，由于永磁体与电机气隙之间有起屏蔽作用的转子绕组(转子导条)，电机中的永磁体不容易失磁。该装置与现有国内外某些相关电机的磁路结构相比，不需再采用其他特殊的隔磁措施(如某些其他电机需采用不导磁轴或在永磁体与转轴之间采用隔磁铜套)。本实用新型在永磁体与鼠笼导体槽之间设置了隔磁磁桥，可将电机的漏磁系数控制在合适的范围内，从而使得电机的功率因数、效率、功率密度和牵入同步能力都能得到提高。为达到最优的电机性能，应严格控制隔磁磁桥的尺寸，使电机漏磁系数局限于合理的范围，从而达到提高电机性能和充分利用永磁材料磁能积的目的。对于隔磁磁桥，其宽度w宜限制在2～7mm，长度b宜限制在1.0～1.4mm的范围，而且，当永磁体槽的厚度不同时，永磁体槽周向两端的结构也应采用相适应的形式。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的Ⅰ型转子结构示意图。

图2是图1中Ⅰ部放大图。

图3是本实用新型的Ⅱ型转子结构示意图。

图4是图3中Ⅱ部放大图。

根据图1～4详细说明本实用新型的具体结构。该装置的基本结构除转子外，其余部分同现有异步起动永磁同步电动机或普通感应电动机的基本结构，如机座、定子等部件。其中转子由转轴1、带有永磁体槽5的铁心2、永磁体3、鼠笼导体4等构成。其中永磁体3优先采用稀土永磁材料制成，其规格、形状大小可视具体使用要求确定，转子导体槽的形状和大小也应视具体使用要求确定。铁心2的永磁体槽位于鼠笼导体槽的下方，两槽间有隔磁磁桥6。以4极电机为例，永磁体3制成长方体形状，沿周向按照N-S-N-S的规则依次嵌入铁心2的永磁体槽5中。隔磁磁桥尺寸随电机容量不同而优先在以下数值中选取：隔磁磁桥宽度w=2～7mm，长度b=1.0～1.4mm的范围；当永磁体槽的厚度hm≥2.4mm时，为提高转子强度，永磁体槽周向两端采用Ⅱ型结构，反之，为限制电机的漏磁系数，应采用Ⅰ型结构。

本实用新型适用于4、6和8极高牵入同步能力异步起动稀土永磁同步电动机。

利用本实用新型的技术方案设计的化纤机械用180W六极高牵入同步能力永磁同步电动机，选取的隔磁磁桥宽度w=2.5mm，长度b=1.15mm，永磁体充磁方向长度hm=2.5，采用Ⅰ型结构。该电动机按标准规格配件制成后，其各项性能指标与同容量永磁同步电动机相比，性能有显著提高，见表1。

   效率   (％)功率因数 牵入转矩   倍数本实用新型电动机   86.5  0.88    2.09 FTY180-6型电动机   77  0.78    0.5