专利名称：大起动转矩的异步起动永磁同步电动机的制作方法
技术领域：
本发明属于交流电动机技术领域，主要涉及一种永磁式同步电动机，具体的说是涉及一种异步起动的永磁同步电动机。
背景技术：
永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代了后者的励磁绕组励磁，使电动机的结构进一步简化，降低了电动机的加工和装配费用，并且省去了容易出现故障的集电环和电刷，提高了电动机的可靠性；其又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。随着永磁材料性能和电力电子器件性能价格比的不断提高，以及现代控制理论、微机控制技术和电机制造工艺的迅猛发展，新磁路结构的不断涌现，永磁同步电动机以其高电机效率、高功率因数而在各个领域中得到越来越广泛的应用。永磁同步电机通常分为无起动绕组的调速永磁同步电动机和有起动绕组的异步起动永磁同步电动机。特别是通过异步起动的永磁同步电动机因其结构简单、起动方便而特别适用于一些无需调速的场合。
现在常用的异步起动永磁同步电动机的转子由位于外圈的异步起动转子部分和位于内圈的永磁起动转子部分以及电机转轴组成。异步起动转子部分是由多片硅钢片叠置而成为一体结构的转子铁芯构成，在转子铁芯与电机转轴之间设有永磁体构成的永磁起动转子部分，转子铁芯的外圈间隔设有转子导条和导磁齿，在转子导条与永磁体之间设有隔磁磁桥。为加强隔磁效果，隔磁磁桥的间隔很小，因而影响了起动绕组(或鼠笼)的导磁效果，造成异步起动部分的起动绕组(或鼠笼)的导磁性能降低，使得异步起动部分的起动性能下降，起动转矩偏小。同时，异歩起动永磁同歩电动机与普通感应电动机一样，在起动过程中也要求具有一定的起动转矩倍数、起动电流倍数和最小转矩倍数。电动机在起动
过程中，异步起动转子部分上的异步起动绕组(或鼠笼)产生的正旋转磁场与定子旋转磁场的转速彼此相对静止，其相互作用后产生感应电动机那样的异步转矩Ta;异步起动转子部分的起动绕组产生的反旋转磁场与在定子绕组中感应产生的磁场产生另一异步转矩Tb，同时，永磁起动转子部分中的永磁体的磁场对转子产生一个发电制动转矩Tg;由此，我们可以知道永磁同步电动机在起动过程中的总平均转矩Tav=Ta+Tb+Tg。永磁同步电动机起动过程中永磁体产生的平均制动转矩Tg的工况相当于一台发电机在短路运行时的工况，其体现在电动机转轴上，相当于给转轴施加一个作用方向相反的制动转矩，其结果是造成电动机起动转矩减小，电动机起动困难。尤其对小容量电动机来说，由于，定子绕组的电阻相对较大，从而永磁发电制动转矩对电动机起动时的总平均转矩影响更大。
此外，永磁同步电动机还要求具有足够的牵入同步能力。电动机从接近同步转速开始到牵入同步过程中，如果电动机的转矩足够大，则使电动机先升速至超过同步转速，然后又减速，使转子转速围绕同步转速振荡，由于稳态同步转矩的作用，使振荡衰减，转子逐渐牵入同步。对于小容量电动机来说，由于定子绕组的电阻相对较大，使得永磁体产生的发电制动转矩在接近同步转速时仍很大，从而使电动机起动时的总平均转矩下降很大，电动机牵入同步能力下降，牵入同步困难。
发明内容
本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种能够增大总平均转矩的异步起动永磁同步电动机，该电动机在保证其高效率、高功率因数的情况下，能够加强电动机的起动性能和牵入同步能力。本发明的技术方案是 一种大起动转矩的异步起动永磁同步电动机，包括转轴，转轴上固设有电动机转子，所述转子由含有永磁体异步起动永磁同步电动机转子部分和同轴一体设置的无永磁体的纯异步起动电动机转子部分组成。
所述的异步起动永磁同步电动机转子部分包括转子铁芯，该转子铁芯包括位于外圈一体结构的转子导条和导磁齿，在转子导条与电动机转轴之间设置有永磁体，在转子导条底部与永磁体之间设有与转子导条一体结构的隔磁磁桥；所述的纯异步起动电动机转子部分包括与异步起动永磁同步电动机转子部分的转子铁芯为一体结构的导磁铁芯，该导磁铁芯的外圈设有与异步起动永磁同步电动机转子部分的转子铁芯一体结构的转子导条及导磁齿。
所述异步起动永磁同步电动机转子部分中的一体结构的转子铁芯及纯异步起动电动机转子部分中的一体结构的导磁铁芯是由多片带内孔的硅钢片叠置而成，两不同转子部分的硅钢片的内孔直径分别对应其内部设置的永磁体或转轴。
所述纯异步起动电动机转子部分位于异步起动永磁同步电动机转子部分的一端。
所述纯异步起动电动机转子部分位于异步起动永磁同步电动机转子部分的中间部位。
所述纯异步起动电动机转子部分分别位于异步起动永磁同步电动机转子部分的两端。
采用上述结构，本发明的异步起动永磁同步电动机相对现有技术来说，其电动机的转子增加了一段纯异步起动电动机转子部分，该纯异步起动电动机转子部分通过设置的一体结构的导磁铁芯，增加了对异步起动部分起动绕组(或鼠笼)的导磁能力，加强了异步起动部分的起动性能。其不仅加大了异步起动转矩，同时弥补了永磁体产生的永磁发电制动转矩，因而加大了电动机起动时的总平均转矩，使得电动机在保持高效率，高功率因数的情况下起动更加迅速
和稳定，同时加强了电动机牵入同步能力。
图1为本发明实施例一的结构示意图；图2为图1中的A-A剖面图；图3为图1中的B-B剖面图；图4为本发明实施例二的结构示意图；图5为本发明实施例三的结构示意图。
具体实施例方式
本发明采用现有技术异步起动永磁同步电动机与异步电动机技术相结合的设计思路，原则上异步起动永磁同步电动机的功率在异步电动机同机座号的基础上进行设计。
实施例一如图l、图2、图3所示，本发明的异步起动永磁同步电动机
的转子由含有永磁体的异步起动永磁同步电动机转子部分1和无永磁体的纯
异步起动电动机转子部分2以及电机转轴3组成，各部分进行紧配组装形成刚性连接组成转子。
其中，异步起动永磁同步电动机转子部分1为圆筒状结构，其包括由多片带内孔的硅钢片叠置而成的转子铁芯，转子铁芯的外圈间隔设有转子导条1-1和导磁齿1-3，在转子导条1-1与电机转轴3之间设置有瓦状永磁体5，瓦状永磁体5采用异极对置方式均匀分布在转轴3四周，相对的两永磁体5之间填充有非导磁材料6，在转子导条1-1与永磁体5之间为与转子导条1-1 一体结构的隔磁磁桥1-4。为加大异步起动转矩，在异步起动永磁同步电动机转子部分1的一端还同轴一体设置有一纯异步起动电动机转子部分2，该纯异步起动电动机转子部分2由多片带内孔的硅钢片叠置而成的导磁铁芯4构成，该导磁铁芯4套设在电机转轴3上。在导磁铁芯4的外圈设有与异步起动永磁同步电动机转子部分1的转子铁芯一体结构的转子导条2-1和导磁齿2-2。由于异步起动永磁同步电动机转子部分1的转子铁芯和纯异步起动电动机转子部分2的导磁铁芯均由硅钢片叠置而成，因此从转子的整体上看，异步起动永磁同步电动机转子部分1的转子铁芯上的转子导条1-1和导磁齿1-3与纯异步起动电动机转子部分2的导磁铁芯上的转子导条2-l和导磁齿2-3连接成为一体结构。
该纯异步起动电动机转子部分2在电机起动过程中只产生驱动转子旋转的异步起动转矩。由于该纯异步起动电动机转子部分2中全由硅钢片构成，因此导磁铁芯4对起动绕组(或鼠笼)的导磁性能高，并且不会产生发电制动转矩，使得该部分的异步起动转矩增大，其不仅加强了异步起动永磁同步电动机转子部分1中异步起动部分的起动性能，同时可以弥补异步起动永磁同步电动机转子部分1中永磁体5产生的发电制动转矩。
实施例二如图4所示，本实施例二与实施例一的不同之处在于纯异步起动电动机转子部分2设置在转子的中间部位，其两端分别为含有永磁体5的异步起动永磁同步电动机转子部分1。
实施例三如图5所示，本实施例三与实施例一的不同之处在于纯异步起动电动机转子部分2分别设置在转子的两端位置，含有永磁体5的异步起动永磁同步电动机转子部分1位于转子的中间。
本发明在保持与改进前的电动机相同的功率情况下增加了电动机的异步起动转矩，其具体需要设置多少纯异步起动电动机转子部分的长度、增加多少转矩由电动机的用途及其负载大小决定。
本发明不局限于上述实施例，本发明的转子结构也可以应用到具有其它结构永磁体的异步起动永磁同步电动机中，如具有径向式转子、切向式转子或混合式转子的异步起动永磁同步电动机中。
近年来，世界各国都在研究和开发异步起动永磁同步电动机技术，该技 术电动机其结构简单，成本低，效率高，功率因数高，已被人们所共识。但 由于现有技术的异步起动永磁同步电动机的起动转矩小，使得该电动机在使 用中有很大的局限性，限制了异步起动永磁同步电动机的推广。本发明经过 异步起动永磁同步电动机技术与异步电动机技术相结合，彻底解决了异步起 动永磁同步电动机起动转矩小、起动困难的难题，特别在大负荷状态下，电 动机能够迅速起动，并牵入同步状态中，其加大了电动机的起动转矩，提升 了异步起动永磁同步电动机的起动性能，使异步起动永磁同步电动机能够应 用于异步电动机所应用的各种领域。由于异步起动永磁同步电动机比异步电 动机节能10%以上，由此，必然会掀起电机技术上的一次革命。
权利要求
1、一种大起动转矩的异步起动永磁同步电动机，包括转轴，转轴上固设有电动机转子，其特征在于，所述转子由含有永磁体的异步起动永磁同步电动机转子部分和同轴一体设置的纯异步起动电动机转子部分组成。
2、 根据权利要求1所述的大起动转矩的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述的异步起动永磁同步电动机转子部分包括转子铁芯，该转子铁芯包括位于外圈一体结构的转子导条和导磁齿，在转子导条与电动机转轴之间设置有永磁体，在转子导条底部与永磁体之间设有与转子导条一体结构的隔磁磁桥；所述的纯异步起动电动机转子部分包括与异步起动永磁同步电动机转子部分的转子铁芯为一体结构的导磁铁芯，该导磁铁芯的外圈设有与异步起动永磁同步电动机转子部分的转子铁芯一体结构的转子导条及导磁齿。
3、 根据权利要求2所述的大起动转矩的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述异步起动永磁同步电动机转子部分中的一体结构的转子铁芯及纯异步起动电动机转子部分中的一体结构的导磁铁芯是由多片带内孔的硅钢片叠置而成，两不同转子部分的硅钢片的内孔直径分别对应其内部设置的永磁体或转轴。
4、 根据权利要求1或2或3所述的大起动转矩的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述纯异步起动电动机转子部分位于异步起动永磁同步电动机转子部分的一端。
5、 根据权利要求1或2或3所述的大起动转矩的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述纯异步起动电动机转子部分位于异步起动永磁同步电动机转子部分的中间部位。
6、 根据权利要求1或2或3所述的大起动转矩的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述纯异步起动电动机转子部分分别位于异步起动永磁同步电动机转子部分的两端。
全文摘要
本发明公开了一种大起动转矩的异步起动永磁同步电动机，包括转子，所述转子由异步起动永磁同步电动机转子部分和同轴一体设置的纯异步起动电动机转子部分组成。采用上述结构，本发明的异步起动永磁同步电动机中，相对异步起动永磁转子部分增加了纯异步起动转子部分，加大了异步起动转矩，弥补了永磁体产生的永磁发电制动转矩，加大了电动机起动时的总平均转矩，使得电动机在保持高效率，高功率因数的情况下起动更加迅速和稳定，同时加强了电动机牵入同步能力。
文档编号H02K1/22GK101540529SQ20091006461
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者孙保平, 岳群生 申请人:长葛市新世纪机电有限公司