一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁電機(jī)領(lǐng)域，具體為一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，增加了人們對能源的需求，能源問題已經(jīng)成為影響各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的戰(zhàn)略性問題。本著我國“開發(fā)與節(jié)約并舉、節(jié)約優(yōu)先”的節(jié)能方針，我們要充分認(rèn)識到加強(qiáng)節(jié)能工作的重要性和緊迫性。電能是最主要的二次能源，也是最重要的節(jié)能對象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“2003年我國各類電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量約為4.2億千瓦，其中自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量超過全國電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量的85%，年耗電億萬千瓦時(shí)以上，約占全國用電量的60%，運(yùn)行效率比國外先進(jìn)水平低10-20個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于每年浪費(fèi)電能約1500億千瓦時(shí)。2003年我國電動(dòng)機(jī)年產(chǎn)量約為4500萬千瓦，平均效率比發(fā)達(dá)國家低2-3個(gè)百分點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)效率比發(fā)達(dá)國家低10-30個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于國際20世紀(jì)七、八十年代的水平?！睆纳鲜鰯?shù)據(jù)可以看出:一方面，我國目前電能浪費(fèi)問題仍然嚴(yán)重，很大程度上歸因于占主體地位的工業(yè)用自電動(dòng)機(jī)的綜合運(yùn)行性能較差，電機(jī)效率不高；另一方面，也表明我國的電機(jī)發(fā)展仍有很大的潛力空間。因此，節(jié)能既是電機(jī)行業(yè)面臨的嚴(yán)峻課題，也是電機(jī)行業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇。
[0003]一般來說，電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的研宄主要涉及兩方面的內(nèi)容:一方面是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的控制優(yōu)化，主要是通過變頻調(diào)速等方法對電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行更合理的控制，使得電機(jī)在帶不同負(fù)載運(yùn)行時(shí)都具有較高的性能；另一方面是電動(dòng)機(jī)本體的設(shè)計(jì)優(yōu)化，即通過合理設(shè)計(jì)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以及電樞繞組的繞線方式，從整體上提高電動(dòng)機(jī)的性能。二者相比較，可謂一個(gè)治標(biāo)，一個(gè)治本，節(jié)能重任在即，我們需要“標(biāo)本兼治”，既要不斷設(shè)計(jì)開發(fā)性能優(yōu)越的新型電動(dòng)機(jī)，又要加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)的智能化研宄，進(jìn)一步提高機(jī)電一體化程度。
[0004]電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)屬于典型的低速大轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)系統(tǒng)。除電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)外，還包括重型機(jī)床、礦山機(jī)械、石油機(jī)械以及建筑機(jī)械等。在這些要求低速傳動(dòng)的系統(tǒng)中，目前主要采用傳統(tǒng)的異步機(jī)一減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式。一方面，由于減速機(jī)齒輪等機(jī)械原因降低了系統(tǒng)的整體傳動(dòng)效率；另一方面，由于減速機(jī)的存在使傳動(dòng)系統(tǒng)的整體體積較大，或者說系統(tǒng)的傳輸功率密度較低。顯然，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式己無法適應(yīng)現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)的要求，存在著諸多理論和技術(shù)問題有待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，以解決上述【背景技術(shù)】中的缺點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，包括定子槽、永磁體、王軸、隔磁套和轉(zhuǎn)子槽，所述永磁體包括所述隔磁套，所述隔磁套設(shè)置在所述永磁體的外側(cè)，所述隔磁套前后兩端設(shè)置有與之緊固連接的前端蓋和后端蓋；所述隔磁套的內(nèi)壁上沿著電機(jī)軸方向開設(shè)有至少8組所述轉(zhuǎn)子槽，并且每組轉(zhuǎn)子槽內(nèi)設(shè)置有一組永磁體單元；所述隔磁套通過所述王軸與電機(jī)軸連接；所述定子槽包括定子沖片，所述轉(zhuǎn)子槽至少為4組并且與所述永磁體相互對應(yīng)設(shè)置，所述轉(zhuǎn)子槽的端部設(shè)置有轉(zhuǎn)子繞組。
[0007]本發(fā)明中，所述永磁體為釹鐵硼永磁體。
[0008]本發(fā)明中，所述定子槽的數(shù)量為24。
[0009]本發(fā)明中，所述永磁體采用內(nèi)置切向式。
[0010]本發(fā)明中，所述定子槽采用平行齒的槽型。
[0011]本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)子槽的齒槽間角度為75°。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
(1)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、過載能力強(qiáng)。當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，僅需電機(jī)的功角適當(dāng)變化，而轉(zhuǎn)速維持在原來的同步轉(zhuǎn)速不變，轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不會影響電機(jī)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)；
(2)高功率因數(shù)、高效率。能夠得到比自電動(dòng)機(jī)高很多的功率因數(shù)，進(jìn)而得到相對更小的定子電流和定子銅耗，并且永磁同步電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)沒有轉(zhuǎn)子銅耗，進(jìn)而可以因總損耗降低而減小風(fēng)扇容量甚至去掉風(fēng)扇，從而減小相應(yīng)的風(fēng)磨損耗，使它的效率比同規(guī)格的自電動(dòng)機(jī)提高了 2-8個(gè)百分點(diǎn)；
(3)體積小、重量輕。與同容量的自電動(dòng)機(jī)相比，體積和重量都有較大的減少，使其適合應(yīng)用在許多特殊場合。
[0013]
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明剖面圖。
[0015]圖中:1-定子槽，2-永磁體，3-王軸，4-隔磁套，5-轉(zhuǎn)子槽。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，包括定子槽1、永磁體2、王軸3、隔磁套4和轉(zhuǎn)子槽5，所述永磁體2包括所述隔磁套4，所述隔磁套4設(shè)置在所述永磁體2的外側(cè)，所述隔磁套4前后兩端設(shè)置有與之緊固連接的前端蓋和后端蓋；所述隔磁套4的內(nèi)壁上沿著電機(jī)軸方向開設(shè)有至少8組所述轉(zhuǎn)子槽5，并且每組轉(zhuǎn)子槽5內(nèi)設(shè)置有一組永磁體單元；所述隔磁套4通過所述王軸3與電機(jī)軸連接；所述定子槽I包括定子沖片，所述轉(zhuǎn)子槽5至少為4組并且與所述永磁體2相互對應(yīng)設(shè)置，所述轉(zhuǎn)子槽5的端部設(shè)置有轉(zhuǎn)子繞組。
[0018]實(shí)施例:
一、由于多極自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，進(jìn)入同步后又常常處于輕載運(yùn)行狀態(tài)，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮起動(dòng)過程中的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、最小轉(zhuǎn)矩，同時(shí)要兼顧牽入轉(zhuǎn)矩?？煽紤]采取以下設(shè)計(jì)措施:
(1)適當(dāng)減少定子繞組匝數(shù)；
(2)適當(dāng)減小氣隙磁通，但應(yīng)保證一定的空載發(fā)電電動(dòng)勢E0，考慮到功率因數(shù)和效率指標(biāo)的要求，應(yīng)使EO/U小于I并接近于I ;
(3)轉(zhuǎn)子磁路設(shè)計(jì)應(yīng)考慮增大直軸電抗幾，并盡量減小交直軸電抗差值；
(4)轉(zhuǎn)子槽形和端環(huán)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)增大轉(zhuǎn)子電阻，以提高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。但轉(zhuǎn)子電阻的增大應(yīng)以保證電動(dòng)機(jī)具有足夠的牽入轉(zhuǎn)矩為前提，在永磁體安放空間允許情況下，選擇深槽。
[0019]二、隔磁措施
隔磁措施是為了讓永磁同步電動(dòng)機(jī)不至于因永磁體的漏磁系數(shù)過大而導(dǎo)致永磁材料利用率過低。通過設(shè)置隔磁磁橋，使得磁橋部位磁通達(dá)到飽和來其限制漏磁的作用。它的寬度越小，該部位的磁阻就越大，限制漏磁通的能力就越好；但是，寬度如果過小它的機(jī)械強(qiáng)度就變差，縮短使用壽命。它的另一個(gè)關(guān)鍵尺寸就是它的長度，長度不能保證一定的尺寸就會使隔磁的效果下降。但是當(dāng)達(dá)到一定的長度的時(shí)候即使再增加磁橋的長度，隔磁的效果也不會再有明顯的變化，另外還會是轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度下降，制造的成本增加。
[0020]三、轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于表面凸出式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小等優(yōu)點(diǎn)，而且漏磁系數(shù)小，永磁體利用率高，在永磁同步電動(dòng)機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用&此外，表面凸出式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁磁極易于實(shí)現(xiàn)做成多極，氣隙磁密波形趨近于正弦波的磁極形狀，而且極弧系數(shù)能達(dá)到0.9以上，大大減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，可顯著提高電動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)的性能。
[0021]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，包括定子槽(I)、永磁體(2)、王軸(3)、隔磁套(4)和轉(zhuǎn)子槽(5)，其特征是:所述永磁體(2)包括所述隔磁套(4)，所述隔磁套(4)設(shè)置在所述永磁體(2)的外側(cè)，所述隔磁套(4)前后兩端設(shè)置有與之緊固連接的前端蓋和后端蓋；所述隔磁套(4)的內(nèi)壁上沿著電機(jī)軸方向開設(shè)有至少8組所述轉(zhuǎn)子槽(5)，并且每組轉(zhuǎn)子槽(5)內(nèi)設(shè)置有一組永磁體單元；所述隔磁套(4)通過所述王軸(3)與電機(jī)軸連接；所述定子槽(I)包括定子沖片，所述轉(zhuǎn)子槽(5 )至少為4組并且與所述永磁體(2 )相互對應(yīng)設(shè)置，所述轉(zhuǎn)子槽(5 )的端部設(shè)置有轉(zhuǎn)子繞組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，其特征是:所述永磁體(2)為釹鐵硼永磁體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，其特征是:所述定子槽(I)的數(shù)量為24。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，其特征是:所述永磁體(2)采用內(nèi)置切向式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，其特征是:所述定子槽(I)采用平行齒的槽型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，其特征是:所述轉(zhuǎn)子槽(5)的齒槽間角度為75°。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)，包括定子槽、永磁體、王軸、隔磁套和轉(zhuǎn)子槽，所述永磁體包括所述隔磁套，所述隔磁套設(shè)置在所述永磁體的外側(cè)，所述隔磁套前后兩端設(shè)置有與之緊固連接的前端蓋和后端蓋；所述隔磁套的內(nèi)壁上沿著電機(jī)軸方向開設(shè)有至少8組所述轉(zhuǎn)子槽，并且每組轉(zhuǎn)子槽內(nèi)設(shè)置有一組永磁體單元；所述隔磁套通過所述王軸與電機(jī)軸連接；所述定子槽包括定子沖片，所述轉(zhuǎn)子槽至少為4組并且與所述永磁體相互對應(yīng)設(shè)置，所述轉(zhuǎn)子槽的端部設(shè)置有轉(zhuǎn)子繞組。本發(fā)明的電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、過載能力強(qiáng)。當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，僅需電機(jī)的功角適當(dāng)變化。
【IPC分類】H02K21-02, H02K1-27, H02K1-24
【公開號】CN104821699
【申請?zhí)枴緾N201510256897
【發(fā)明人】張 成, 劉華濤, 鄧新成, 賀付杰, 呂文杰, 李文洋
【申請人】山東力久特種電機(jī)股份有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月20日