[实用新型]一种正弦波电流自起动三相稀土永磁同步电动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及永磁电动机，特别是具有正弦波电流的自起动三相稀土永磁同步电动机。

背景技术

目前，我国各类电动机用电量已占到全国总发电量的70％左右，其中绝大多数为直接运行于电网的三相异步电动机，实际运行效率普遍很低，电能浪费十分严重。因此抓住电动机的节能，就是抓住了节能的关键。

自起动三相稀土永磁同步电动机的定子结构与普通三相异步电动机相同，转子上设有起动绕组和高性能稀土永磁体，起动过程中由起动绕组产生转矩拖动电机旋转起动，接近同步转速时由于永磁体的作用把电机牵入同步转速，进入正常运行状态。自起动三相稀土永磁同步电动机运行过程中没有转子铜耗，同时由于电动机的励磁磁场由永磁体提供，可以做到在整个负载范围内具有较高的功率因数，定子铜耗也会明显的减少。与普通异步电动机相比，自起动三相稀土永磁同步电动机起动及过载能力强、运行稳定性能好、转速不变、体积小、重量轻、噪声低、效率高，可节能10％～40％。实际使用时不需要任何其他附属设备，安装使用方便，可直接替代现有的三相异步电动机，适用于油田、煤炭、轧钢、纺织、化工、汽车、船舶等各行业。

自上个世纪90年代以来，国内外对稀土永磁电机的研究开发进入一个新阶段。自起动三相稀土永磁同步电动机作为其中较为复杂的一类，一直没有取得令人满意的进展。主要原因是由于电机磁路设计不合理而造成电流中含有大量谐波，这一方面会影响电机的起动性能，另一方面会大大增加电机运行时的损耗，降低电机的效率，电机的节能潜力没有很好地得到挖掘，而且电流中的大量谐波也会严重污染电网。

当前，尽管人们在提高和改善自起动三相稀土永磁同步电动机的结构性能方面做了大量工作，但是仍然不能获得良好的正弦电流波形，谐波问题依然得不到根本解决。例如，发明专利200710158557.8“自起动高效永磁同步电动机”和实用新型专利ZL200520100814.9“新型自起动永磁同步电动机”对自起动同步电动机的结构性能都有一定提高和改进，但都不能保证获得良好的正弦波电流，谐波问题仍然存在。

又如新型实用专利ZL00252876.2“正弦永磁磁密波形永磁同步电动机”通过电机定子内圆和转子外圆不同心实现非均匀气隙，可以改善磁密波形，但不能有效改善磁路对称性，也不能获得较好的正弦波电流。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种正弦波电流自起动三相稀土永磁同步电动机，该电动机在运行过程中具有很好的正弦波电流，减少了谐波损耗，提高了电机的效率。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种正弦波电流自起动三相稀土永磁同步电动机，它包括电机轴、转子、定子，转子设置在定子内，转子绕电机轴转动；转子极面包括P对极，每个极包括一个极弧面，相邻极弧面之间为平面；

所述P为大于等于2的自然数。

上述方案中，各极的β与α的角度比值在1.5～10.0之间；

β为第一射线和第二射线之间的夹角；α＝(360°/4P)-β；

所述第一射线为电机轴向投影上，由电机轴(1)轴心引出并经一极弧面(302)投影顶点的射线；

所述第二射线为电机轴向投影上，由电机轴(1)轴心引出并经该极弧面(302)投影与平面(301)投影交点的射线。

上述方案中，转子极面的任一极中，最小气隙、中间气隙、最大气隙之间的比值为1∶(1.2～3)∶(2.5～10.0)；

所述最小气隙为电机轴向投影上，第一射线与极弧面投影交点至该射线与定子内圆投影交点之间的距离；

所述中间气隙为电机轴向投影上，极弧面投影与平面投影的交点至第二射线与定子内圆投影交点之间的距离；

所述最大气隙为电机轴向投影上，极弧面一侧平面投影线段中点至由电机轴轴心引出并经该中点的射线与定子内圆投影交点之间的距离。

上述方案中，电机轴向投影上，极弧面投影为圆心设置在第一射线上且相对电机轴轴心偏心的圆弧线。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的转子极面包括P对极(2P个极)，每个极包括一个极弧面，相邻极弧面之间为平面，使转子极面和定子内圆之问构成非均匀气隙，利用了非均匀气隙的凸极结构特点来抵消由于永磁体所造成的磁路上的不对称性，改善了磁路的对称性，使得转子结构不仅制造工艺简单，而且可以大大减少电机在自起动过程中转子电流的负序分量，提高电动机的起动性能，同时也可以使电机在运行过程中具有很好的正弦波电流，减少了谐波损耗，提高了电机的效率。