[发明专利]同步电机和制造同步电机的工艺

说明书

本申请要求享有巴西专利申请No.PI0603363-6的优先权，其通过 引用而结合在本文中。

本发明涉及一种同步电机和制造同步电机的工艺，更具体地说， 涉及一种利用转子和鼠笼上的永磁铁直接起动的同步电机。

现有技术描述

同步电机和永磁铁在本领域中是已知的，并且基本上包括定子和 转子，转子在形状上基本上是圆柱形的，具有表面部分和转子芯，并 且转子可装备定位于表面部分上的鼠笼，鼠笼由平行的杆条形成，杆 条在其端部通过短路环连接起来。这种转子构造被称为鼠笼式转子， 并且在起动电机的过程中是很有用的。

在转子内部，人们可将成对的永磁铁安置在固定槽中，固定槽延 纵向定位在转子芯(或转子铁芯)中。

就电特性而言，转子具有多个磁极，其根据各个电机的特性和应 用而变化。

安置在转子内部的永磁铁具有产生电机磁化通量的目的。

关于这种类型电机所发现的一个共同问题是由磁铁的磁短路而 造成的磁通泄漏，其是通过以下点位形成的钢桥而造成的：1)在用于 安置相同磁极的磁铁的槽之间的点；2)在用于安置磁铁的槽和相邻的 鼠笼的槽之间的点；3)在转子槽的喙部和转子外径之间的点。从图6 中可更好理解这种效应以及磁通-损失点，图6显示了磁通线。

在这方面，如可从图9中看出，提供纵向为磁铁所切割的转子芯 是理想的，因为这样将没有磁通量的损失。这种情形只是假设的，因 为在这种情况下，转子将不具有电机功能所需要的机械稳定性。

在文献US6,876,119中描述了其中一种当前技术的解决方案，其 揭示了永磁铁的应用。根据当前技术的教义，有人描述了一种同步电 动机，其具有装备V形磁铁的转子，通过磁铁的接合而相互定位。虽 然这种解决方案从磁观点来看是很好的，但是其可能由于在冲压过程 中除去大量的钢而存在与叶片组的机械稳定性(刚性)相关的问题。这 种与在注入铝期间发生在钢包上的显著变形有关的情形，可能造成转 子碰撞的问题，这有损于电机的可靠性。

这种问题需要对转子进行后续处理以减少碰撞，例如研磨、机械 加工或相似的工艺。相同的参考文献进一步描述了在磁铁端部附近构 造更大深度的槽的可能性，从而这些槽将接近磁铁，并防止从某一磁 极至相同磁铁上的另一磁极的磁通量的短路。

这种解决方案最大限度地减小了磁通量的短路问题，但使得电机 的构造较为困难，因为需要特别构造鼠笼式转子槽，并且在制造电机 的过程中以一种特殊方式进行安装，需要差动式冲压工具，其导致了 实际和经济性质上的复杂性。

该参考文献的另一特征是其在直轴和交轴上呈现相似的磁阻。然 而，在工作条件下以这种方式利用磁阻转矩是不可能的，并且这在于 以下原因：

由同步电动机产生的转矩可被分成两个分量：

(a)同步转矩：其代表在磁场和主旋转场之间的同步转矩。其可通 过以下公式进行计算：

Tsinc=p2·π·f·(V1·EfXsd)·sin(δ)]]>

其中：

p＝磁极的数量

f＝频率[Hz]

V1＝供应电压[V]

Ef＝由磁铁感应产生的电动势(EMF)[V]

Xsd＝同步直轴电抗[Ω]

δ＝负载角