專利名稱：一種永磁同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)制造領(lǐng)域中一種永磁同步電動(dòng)機(jī)的研究制造。
背景技術(shù)：
稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)具有體積小、重量輕、效率高等特點(diǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中具 有廣泛的用途。但在實(shí)際使用中，經(jīng)過一段時(shí)間使用后，其性能會(huì)顯著下降，甚至不能正常 工作。究其原因，是其轉(zhuǎn)子溫升過高，使轉(zhuǎn)子中所用釹鐵硼永磁體造成失磁所至。釹鐵硼永 磁材料的電阻率為1. 44X 10—6 Q . m，具有一定的導(dǎo)電性，其在交變磁場中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗， 從而產(chǎn)生熱量。而釹鐵硼的導(dǎo)熱率為7. 7cal/m. h. °C，傳熱性差，加上釹鐵硼磁鋼容易氧化、 生銹，使磁鋼上的熱量更難以向外傳導(dǎo)，加劇了轉(zhuǎn)子的溫升。過高的轉(zhuǎn)子溫升，會(huì)造成釹鐵 硼永磁體退磁的危險(xiǎn)，影響電機(jī)正常工作的壽命。 目前，對(duì)解決稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子溫升，確保釹鐵硼永磁體不退磁的途徑主 要有 申請(專利)號(hào)200610041946. 8， 一種稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)。其將電極轉(zhuǎn)子中整 段的永磁體14按徑向分為若干個(gè)小段，或按切向分為若干層，段與段之間、層與層之間通 過絕緣的粘接劑貼合，從而減少由于釹鐵硼永磁體14的導(dǎo)電性而在交變磁場中產(chǎn)生的渦 流損耗。從增強(qiáng)轉(zhuǎn)子永磁體間的絕緣，減少渦流發(fā)熱解決問題； 申請(專利)號(hào)03258885. 2，帶有通風(fēng)槽的稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)。其在磁鋼和隔 磁套之間設(shè)有軸向通風(fēng)槽，轉(zhuǎn)子表面設(shè)有螺旋通風(fēng)槽。從改進(jìn)轉(zhuǎn)子通風(fēng)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)通風(fēng)冷卻 降溫解決問題； 申請(專利)號(hào)00226188. X，稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)。其從改變定轉(zhuǎn)子鐵芯和磁鋼 槽結(jié)構(gòu)，采用高導(dǎo)磁、低損耗硅鋼片和高磁能積、高矯頑力釹鐵硼材料。從定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改變 和選用優(yōu)質(zhì)材料上解決空載損耗，降低溫升解決問題。 上述三種方法，分別從某一個(gè)方面來解決轉(zhuǎn)子溫升問題，雖然取得了一定效果，但 沒有從根本上徹底解決問題，因轉(zhuǎn)子溫升過高，造成釹鐵硼永磁體失磁，影響永磁同步電動(dòng) 機(jī)使用壽命的可能性依然存在。
發(fā)明內(nèi)容為從根本上解決永磁同步電動(dòng)機(jī)使用中轉(zhuǎn)子溫升過高問題，確保其使用壽命，本
實(shí)用新型提供一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，其從轉(zhuǎn)子采用新的外循環(huán)通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)轉(zhuǎn)子通
風(fēng)冷卻降溫效果；增強(qiáng)永磁體絕緣層，減少渦流發(fā)熱，提高電動(dòng)機(jī)的使用壽命。 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，采用分體式磁極，以及選用優(yōu)質(zhì)釹鐵硼永磁體材
料，增強(qiáng)導(dǎo)磁率。 本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種永磁同步電機(jī)，其由定子和 轉(zhuǎn)子兩大部件組成，所述的定子部件由機(jī)殼、定子鐵芯、電樞繞組組成，所述的轉(zhuǎn)子部件包 括轉(zhuǎn)子軸、隔磁套、磁極、永磁體以及絕緣襯墊，所述的隔磁套、磁極依次設(shè)置在空心軸的外部，所述的永磁體設(shè)置在兩相鄰磁極之間，在永磁體的兩端設(shè)置所述的絕緣襯墊，所述的轉(zhuǎn) 子軸為空心軸，在該空心軸內(nèi)部為兩頭相貫通的內(nèi)通風(fēng)孔，在所述的轉(zhuǎn)子軸上沿該轉(zhuǎn)子軸 徑向設(shè)置有與空心軸內(nèi)通風(fēng)孔相連通的外通風(fēng)孔，在所述的隔磁套上沿徑向設(shè)置有隔磁套 通風(fēng)孔，在所述的磁極上沿徑向設(shè)置有磁極通風(fēng)孔，所述的隔磁套通風(fēng)孔和磁極通風(fēng)孔與 所述的內(nèi)通風(fēng)孔相連通，三者形成軸向與徑向交叉的輻射式散熱結(jié)構(gòu)。 在所述永磁體外側(cè)絕緣襯墊上設(shè)置有用于徑向壓緊的銅制楔條，在軸向兩端設(shè)置 有用于壓緊的絕緣擋板，在該絕緣擋板的外側(cè)設(shè)置有端環(huán)，在所述的磁極的外周面上設(shè)置 有一環(huán)形狹槽，在該狹槽內(nèi)設(shè)置有銅片，所述的銅片、銅質(zhì)楔條、以及端環(huán)聯(lián)接固定后共同 構(gòu)成轉(zhuǎn)子啟動(dòng)籠。 所述的磁極為由多塊磁極構(gòu)成的分體式磁極，每塊分體式磁極的中部采用通孔螺 栓與所述的隔磁套固定，在兩端采用其橫截面形狀呈"8"字形的八字銷與所述的隔磁套固 定。 在所述隔磁套上開設(shè)有與所述的空芯軸徑向內(nèi)通風(fēng)孔相連通的多條環(huán)形槽；在每
條環(huán)形槽內(nèi)開設(shè)有所述的隔磁套通風(fēng)孔。 所述永磁體，其由磁性能良好，導(dǎo)熱率大的優(yōu)質(zhì)稀土釹鐵硼永磁材料制成，每個(gè)磁 極由多塊組成，其橫截面形狀呈扇形。所述銅質(zhì)楔條，其寬度大于永磁體橫截面寬度，其長 度大于分體式磁極的軸向長度。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是 1、本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子部件的轉(zhuǎn)子軸采用空心結(jié)構(gòu)，同時(shí)在轉(zhuǎn)子軸的徑向上開設(shè)有 徑向外通風(fēng)孔，該徑向外通風(fēng)孔與軸向內(nèi)通風(fēng)孔導(dǎo)通，同時(shí)在轉(zhuǎn)子部件的隔磁套以及磁極 上均開設(shè)有與轉(zhuǎn)子軸外通風(fēng)孔相導(dǎo)通的隔磁套通風(fēng)孔以及磁極通風(fēng)孔，所以，在轉(zhuǎn)子部件 上形成了軸向與徑向交叉的并以轉(zhuǎn)子軸為中心的向外輻射的散熱結(jié)構(gòu)，從而很好的控制了 電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的溫升，降低了釹鐵硼永磁體退磁的危險(xiǎn)，同時(shí)，在永磁體的兩端采用絕緣襯 墊，增強(qiáng)永磁體絕緣層，減少渦流發(fā)熱，延長了電機(jī)正常工作的壽命。 2、本實(shí)用新型采用在轉(zhuǎn)子上設(shè)置隔磁套以及采用分體式磁極，減少了漏磁系數(shù)， 使得電機(jī)效率、功率因素顯著提高。 3、現(xiàn)有的電機(jī)轉(zhuǎn)子一般采用硅鋼片沖片疊壓而成，而啟動(dòng)籠一般由鋁壓鑄成型， 本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁性良好的分體式磁極組成，啟動(dòng)籠由銅制楔條組成，在2(TC時(shí)，鋁的 電阻率為0. 0283 Q . . mm7m，銅的電阻率為0. 0172 Q . . mm7m，鋁的電阻率為銅的1. 6倍。當(dāng) 電機(jī)定子通入三相交流電的瞬間，在定子線圈中即立刻產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而使整個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子沿 著旋轉(zhuǎn)磁場方向迅速旋轉(zhuǎn)起來，顯而易見，對(duì)相同大小的電機(jī)啟動(dòng)籠，由于銅制啟動(dòng)籠的感 應(yīng)電流要遠(yuǎn)大于鋁制啟動(dòng)籠的感應(yīng)電流，電流越大，其在旋轉(zhuǎn)磁場中的受到的電磁力就越 大，即啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩就越大，啟動(dòng)就越快，定子線圈內(nèi)啟動(dòng)電流就越小，電機(jī)的啟動(dòng)空載特性就 越好。 綜上，本實(shí)用新型永磁同步電機(jī)具有溫升低、效率高、性能好、易與普通三相異步 電機(jī)定子相配、節(jié)能降耗的顯著優(yōu)點(diǎn)，徹底解決了永磁同步電機(jī)長期運(yùn)行因溫升過高而造 成釹鐵硼永磁體易失磁，影響其運(yùn)行性能的技術(shù)問題。確保了其在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中的廣 泛可靠應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是轉(zhuǎn)子縱剖面構(gòu)造圖； 圖3是圖2的左視圖； 圖4是隔磁套與分體式磁極組合件縱剖面構(gòu)造圖； 圖5是圖4的左視圖； 圖6是隔磁套縱剖面構(gòu)造圖； 圖7是圖6的左視圖； 圖8是單個(gè)分體式磁極的縱剖面構(gòu)造圖； 圖9是圖8的左視圖； 圖10是單個(gè)永磁體主視圖； 圖11是圖10的左視圖。 圖12為本實(shí)用新型電機(jī)35KW的特性曲線圖。 圖13為本實(shí)用新型電機(jī)315KW的特性曲線圖。 圖中1.定子鐵芯，2.電樞繞組，3.殼體，4.端蓋，5.軸承蓋，6.防護(hù)罩，7.軸承， 8.風(fēng)葉，9.熱電阻傳感器，IO.銅質(zhì)楔條，ll.空芯軸，12.隔磁套，13.分體式磁極，14.通 孔螺栓，15.絕緣擋板，16.端環(huán)，17.永磁體，18.銅片，19.鍵，20.絕緣襯墊，21.八字銷， 22.外通風(fēng)孔，23.內(nèi)通風(fēng)孔，24.隔磁套通風(fēng)孔，25.永磁體通孔，26.狹槽，27.螺釘，28.環(huán)形槽。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。 在圖1中，永磁同步電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子兩大部件組成。定子部件由機(jī)殼和定子鐵 芯1、電樞繞組2組成。機(jī)殼由殼體3、端蓋4、軸承蓋5、防護(hù)罩6組成，其結(jié)構(gòu)與普通三相 異步電機(jī)基本相同。普通三相異步電機(jī)的定子可與本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子部件直接相配，組成 永磁同步電機(jī)，這是本實(shí)用新型的一大特點(diǎn)；本實(shí)用新型的另一大特點(diǎn)在于轉(zhuǎn)子部件的結(jié) 構(gòu)改變，在圖2和圖3中，空芯軸11、隔磁套12、分體式磁極13，由里至外順序同軸組裝。每 塊分體式磁極13用通孔螺栓14，按圖4和圖5徑向等角度聯(lián)接固定在隔磁套12的外圓上； 在其兩端，分別用八字銷21，使分體式磁極13與隔磁套12緊密配合。隔磁套12與空芯軸 11之間，在保證隔磁套12內(nèi)孔內(nèi)的每條環(huán)形槽28與空芯軸11的徑向內(nèi)通風(fēng)孔23的軸向 間距對(duì)準(zhǔn)的前提下，用鍵19將其聯(lián)接固定。在相鄰的兩塊分體式磁極13之間分別裝永磁 體17，并使每相鄰的兩塊永磁體17之間同極性相對(duì)。永磁體17由多塊組成。其下端與隔 磁套12接觸處加絕緣襯墊20，上端加絕緣襯墊20后，用銅質(zhì)楔條10將其徑向壓緊；在每塊 分體式磁極13的兩端，用螺釘27將絕緣擋板15固定在其上面，防止永磁體17軸向彈出。 在分體式磁極13的每條狹槽26內(nèi)嵌入銅片18。在絕緣擋板15外邊裝端環(huán)16，采用焊接 或鉚接的方法，將端環(huán)16與銅質(zhì)楔條10和銅片18聯(lián)接固定起來，形成轉(zhuǎn)子啟動(dòng)籠，為在交 變磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流形成回路。裝配好的轉(zhuǎn)子部件，通過裝在其空芯軸11兩端的軸承7， 與裝配好的定子部件組裝，同時(shí)裝上熱電阻傳感器9冷卻風(fēng)葉8，防護(hù)罩6。[0037] 為使轉(zhuǎn)子部件形成外通風(fēng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，空芯軸11中心，沿軸向鉆有一兩頭相 貫通的外通風(fēng)孔22，在其中間部位，沿軸向鉆有多排徑向等角度分布，與外通風(fēng)孔22相連 通的徑向內(nèi)通風(fēng)孔23，制成具有外通風(fēng)冷卻通道的空芯軸11 ;如圖6和圖7所示，隔磁套12 由非導(dǎo)磁材料制成，其中心鉆成與空芯軸11外圓直徑相配的內(nèi)孔，內(nèi)孔內(nèi)開有鍵槽，和與 內(nèi)孔同軸，軸向間距與空芯軸ll徑向內(nèi)通風(fēng)孔23相等的多條環(huán)形槽28，在每條環(huán)形槽28 內(nèi)，徑向等角度鉆有隔磁套通風(fēng)孔24，用于安裝通孔螺栓14。如圖4所示，通孔螺栓14，其 外部制成螺紋，中心沿軸向鉆有一兩頭相貫通的通風(fēng)孔。 如圖8和圖9所示，由多塊條狀導(dǎo)磁性材料組成，其橫截面呈扇形，縱切面呈矩形 的分體式磁極13，在其扇形對(duì)稱中心，沿軸向鉆有一排與隔磁套12每條環(huán)形槽28內(nèi)隔磁套 通風(fēng)孔24相配的同此題通孔25，用于安裝通孔螺栓14和提供通風(fēng)通道；和開有一條軸向 貫通，徑向不貫通的徑向狹槽26，在其兩側(cè)開兩條對(duì)稱短狹槽。 如圖5所示，八字銷21其橫截面形呈"8"形，縱向形狀，兩頭呈兩個(gè)不完整的圓柱 形，中間呈長方體，其使隔磁套12與分體式磁極13組裝后徑向配合緊密，且不發(fā)生徑向竄 動(dòng)。 為提高永磁體17導(dǎo)磁性能，如圖10與圖11所示，永磁體17，用磁性能良好，導(dǎo)熱 率大的優(yōu)質(zhì)稀土釹鐵硼永磁材料制成，其橫截面形狀呈扇形；為減少永磁體17渦流發(fā)熱， 在其與隔磁套12和銅質(zhì)楔條10接觸處增放了絕緣襯墊20。 銅質(zhì)楔條IO，其寬度大于永磁體17橫截面寬度，目的在于可插入分體式磁極13的 楔槽內(nèi)，壓緊永磁體17 ;其長度做成大于分體式磁極13的軸向長度。用于和銅片18與端 環(huán)16構(gòu)成轉(zhuǎn)子啟動(dòng)籠。 圖12、圖13為采用GB/T 1029-1993《三相同步電機(jī)試驗(yàn)方法》對(duì)本實(shí)用新型電機(jī) 檢測所到的的負(fù)載特性曲線圖，從圖中可知，本實(shí)用新型電機(jī)的效率明顯高于普通的三相 同步電機(jī)，
權(quán)利要求一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，其由定子和轉(zhuǎn)子兩大部件組成，所述的定子部件由機(jī)殼、定子鐵芯(1)、電樞繞組(2)組成，所述的轉(zhuǎn)子部件包括轉(zhuǎn)子軸(11)、隔磁套(12)、磁極(13)、永磁體(17)以及絕緣襯墊(20)，所述的隔磁套(12)、磁極(13)依次設(shè)置在空心軸(11)的外部，所述的永磁體(17)設(shè)置在兩相鄰磁極(13)之間，在永磁體(17)的兩端設(shè)置所述的絕緣襯墊(20)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子軸(11)為空心軸，在該空心軸(11)內(nèi)部為兩頭相貫通的內(nèi)通風(fēng)孔(23)，在所述的轉(zhuǎn)子軸(11)上沿該轉(zhuǎn)子軸(11)徑向設(shè)置有與空心軸內(nèi)通風(fēng)孔(23)相連通的外通風(fēng)孔(22)，在所述的隔磁套(12)上沿徑向設(shè)置有隔磁套通風(fēng)孔(24)，在所述的磁極(13)上沿徑向設(shè)置有磁極通風(fēng)孔(25)，所述的隔磁套通風(fēng)孔(24)和磁極通風(fēng)孔(25)與所述的內(nèi)通風(fēng)孔(23)相連通，三者形成軸向與徑向交叉的輻射式散熱結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述永磁體(17)外側(cè)絕緣 襯墊(20)上設(shè)置有用于徑向壓緊的銅制楔條(IO)，在軸向兩端設(shè)置有用于壓緊的絕緣擋 板(15)，在該絕緣擋板(15)的外側(cè)設(shè)置有端環(huán)(16)，在所述的磁極(13)的外周面上設(shè)置 有一環(huán)形狹槽(26)，在該狹槽(26)內(nèi)設(shè)置有銅片(18)，所述的銅片(18)、銅質(zhì)楔條(10)、 以及端環(huán)(16)聯(lián)接固定后共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子啟動(dòng)籠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的磁極(13)為由 多塊磁極構(gòu)成的分體式磁極，每塊分體式磁極的中部采用通孔螺栓(14)與所述的隔磁套 (12)固定，在兩端采用其橫截面形狀呈"8"字形的八字銷(21)與所述的隔磁套(12)固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征是在所述隔磁套(12)上開設(shè) 有與所述的空芯軸(11)徑向內(nèi)通風(fēng)孔(23)相連通的多條環(huán)形槽(28);在每條環(huán)形槽(28) 內(nèi)開設(shè)有所述的隔磁套通風(fēng)孔(24)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征是所述的永磁體(17)的每個(gè) 磁極由多塊組成，其橫截面形狀呈扇形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征是所述銅質(zhì)楔條(IO)，其寬度 大于永磁體(17)橫截面寬度，其長度大于分體式磁極(13)的軸向長度。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種永磁同步電機(jī)，其由定子和轉(zhuǎn)子兩大部件組成，定子部件由機(jī)殼、定子鐵芯、電樞繞組組成，轉(zhuǎn)子軸為空心軸，在該空心軸內(nèi)部為兩頭相貫通的內(nèi)通風(fēng)孔，在轉(zhuǎn)子軸上沿該轉(zhuǎn)子軸徑向設(shè)置有與空心軸內(nèi)通風(fēng)孔相連通的外通風(fēng)孔，在隔磁套上沿徑向設(shè)置有隔磁套通風(fēng)孔，在磁極上沿徑向設(shè)置有磁極通風(fēng)孔，隔磁套通風(fēng)孔和磁極通風(fēng)孔與內(nèi)通風(fēng)孔相連通，三者形成軸向與徑向交叉的輻射式散熱結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型很好的控制了電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的溫升，降低了釹鐵硼永磁體退磁的危險(xiǎn)，同時(shí)，減少渦流發(fā)熱，延長了電機(jī)正常工作的壽命。
文檔編號(hào)H02K21/12GK201499071SQ20092023433
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者廖傳德, 朱設(shè)華, 金亦石 申請人:南通金馳機(jī)電有限公司