一种空压机用变频驱动半封式永磁同步电机的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种空压机用变频驱动半封式永磁同步电机。

背景技术：

目前，螺杆空气压缩机市场竞争异常激烈，低价竞争愈演愈烈，一些具有开发能力的压缩机制造厂家，也在不断创新开发新的、具有竞争力的产品，来创造新的亮点，主要推出压缩机节能产品并配套上高效率（2级能效）或超高效率（1级能效）变频驱动永磁同步电机，将作为新一代节能型空压机组产品全面开发并逐步推向市场。

根据市场调查，目前永磁压缩机技术日趋成熟，但也参差不齐，一般的产品损耗大、效率低，高端产品又成本高价格较贵，大众市场难以接受。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有方法的不足，提供一种损耗小、效率高且成本较低的空压机用变频驱动半封式永磁同步电机。

为达到上述目的，本实用新型采用的方案是：

一种空压机用变频驱动半封式永磁同步电机，包括定子组件，所述定子组件包括定子铁心和设置在所述定子铁心上的定子槽，所述定子槽为梨形槽，所述定子槽有多个，多个所述定子槽沿所述定子铁心的圆周方向均布设置，所述永磁同步电机的基准频率为150Hz，所述定子铁心的长度为同一规格的标准异步电机的定子铁心的长度的40%~50%，所述定子槽的面积为同一规格的标准异步电机的定子槽的面积的1.60~1.80倍。

优选地，所述定子槽高为同一规格的标准异步电机的定子槽的槽高的1.55~1.75倍，所述定子槽的槽底圆的半径为同一规格的标准异步电机的定子槽的槽底圆的半径的1.05~1.15倍，所述定子槽的槽宽为同一规格的标准异步电机的定子槽的槽宽的0.75~0.95倍。

优选地，所述永磁同步电机还包括转子组件，所述转子组件包括转子铁心和嵌设在所述转子铁心中的与所述永磁同步电动机的极数成整数倍的多个磁钢，多个所述磁钢按照极性沿所述转子铁心的圆周方向对称设置，相邻两极所述磁钢之间设有隔磁结构。

进一步地，所述隔磁结构包括设置在所述转子铁心上且位于相邻两个所述磁钢之间的隔磁孔，所述隔磁孔的边缘与相邻一侧的所述磁钢之间设有间隙。

进一步地，每一极所述磁钢的磁通量偏差不大于2%。

进一步地，所述磁钢在所述转子铁心内靠近所述转子铁心的外圆周面。

进一步地，空压机包括阳转子，所述转子铁心套设在所述阳转子的转轴上，所述转子铁心的内孔与所述阳转子的转轴相配合。

进一步地，所述磁钢表面喷涂有Ni5Cu10Ni5b复合涂层。

优选地，所述永磁同步电机的气隙长度为1.0~4.0。

优选地，所述永磁同步电机包括机座，所述机座一端封闭，另一端开口并与空压机连接，所述定子组件设置在所述机座内。

由于上述方案的运用，本实用新型与现有方法相比具有下列优点：本实用新型的空压机用变频驱动半封式永磁同步电机通过提高电机的基准频率，减少定子铁心的长度可使电机的成本降低，同时可减少定子铁耗，从而提高电机的效率；通过增加定子槽的面积，可减少电机的铜耗，进一步提高了电机的效率。

附图说明

附图1为本实用新型的空压机用变频驱动半封式永磁同步电机的定子组件的结构示意图（只示意出部分定子槽）；

附图2为本实用新型的空压机用变频驱动半封式永磁同步电机的转子组件的结构示意图；

附图3为附图2中A处局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型的方法方案作进一步的阐述。

本实用新型的空压机包括空压机本体和用于驱动空压机运行的变频驱动的永磁同步电机，永磁同步电机包括机座，机座一端封闭，另一端开口并通过法兰与空压机连接，即永磁同步电机和空压机共用一端盖，二者形成半封式的结构。

本实用新型的永磁同步电机还包括定子组件和转子转子组件。

定子组件设置在机座内。如图1所示，定子组件包括定子铁心1，定子铁心1上设有定子槽11，定子槽11有多个，沿定子铁心1的圆周方向均布分布。本实施例中，定子槽11呈梨形结构。

为了使永磁同步电机与空压机相配套，且为了降低永磁同步电机的成本，该永磁同步电机的基准频率由一般的50Hz提高为150Hz，但基准频率提高后，在其他参数保持不变的情况下，定子铁耗将增大，定子铁耗可根据下式计算：

其中：为经验系数，一般取2.5~2.0；

为单位重量铁心的损耗；

为磁感应强度；

和均为基准频率，为改变之前的基准频率，为50Hz，为提高后的基准频率，为150Hz。

在、、均保持不变的情况下，永磁同步电动机的基准频率由50Hz提高至150Hz时，定子铁心在重量相同条件下，定子铁耗将增加即4.17倍。

将定子铁心1的长度缩短可使定子铁耗相应减少，从而使永磁同步电机的效率提高，同时还可以使永磁同步电机的成本降低，根据电磁综合计算，定子铁心1的长度为同一规格的标准异步电机的定子铁心的长度的40%~50%时，可使定子铁耗控制在要求范围内，使永磁同步电动机的效率达到1级能效。

本实施例中，以Y2 200L2-2 37kw电机为例，当电机基准频率提高为150Hz时，定子铁耗将增加即4.17倍，定子铁心1的长度由185mm缩短为85mm，定子铁心1的重量减少26.78kg，使定子铁耗下降44.1%，综合计算定子铁耗要比Y2 200L2-2 37kw电机的定子铁耗增加2.46倍，定子铁耗仍在要求范围内，永磁同步电机的效率可达到1级能效。

为了减少铜耗，进一步提高永磁同步电机的效率，可增加定子槽11的面积，以同一规格的标准异步电机的定子槽的面积为参考，该实用新型的定子槽的面积为同一规格的标准异步电机的定子槽的面积的1.60~1.80倍时最佳。

定子槽11的基本尺寸包括槽高、槽底圆半径、槽宽，本实施例中，通过改变这些参数值来使定子槽11的面积增加1.60~1.80倍，具体为定子槽11的槽高为同一规格的标准异步电机的定子槽的槽高的1.55~1.75倍，定子槽11的槽底圆的半径为同一规格的标准异步电机的定子槽的槽底圆的半径的1.05~1.15倍，定子槽11的槽宽为同一规格的标准异步电机的定子槽的槽宽的0.75~0.95倍。

以Y2 200L2-2 异步电机为例，定子槽的槽高由29mm增加到41mm，槽底圆直径由12.2mm变为13.5mm，槽宽由9.2mm变为8mm。本实用新型的定子槽面积相比Y2 200L2-2 异步电机的定子槽面积增加了180.15mm2，增幅达69.38%，按照槽满率78%计算，槽内导体总面积增加140.52mm2，经电磁计算，铜耗由Y2 200L2-2 异步电机的680.6w大幅降低至401.82w，降幅达40.96%。

转子组件套装在空压机的阳转子的转轴上。如图2和图3所示，转子组件包括转子铁心21和嵌设在转子铁心21中的与永磁同步电动机的极数成整数倍的多个磁钢22，多个磁钢22按照极性沿转子铁心21的圆周方向对称设置，转子铁心21的内径与空压机的阳转子的转轴相配合。本实施例中，转子铁心21的内孔为锥孔，为了减少转子铁心21的磨损，同时为便利锥孔的加工，在转子铁心21的内孔与阳转子的转轴之间设有钢套。

转子铁心21呈饼式结构，使其运行时振动较小，转子组件在使用前需依次进行静平衡和动平衡试验。

相邻两个磁钢22之间设有隔磁结构，隔磁结构包括设置在转子铁心21上且位于相邻两个磁钢22之间的隔磁孔231，隔磁孔231的边缘与相邻一侧的磁钢22之间均设有间隙232，间隙232的宽度为2~4mm，该隔磁孔231和间隙232均可起到隔磁的作用，从而形成复合隔磁结构，隔磁效果更佳，同时每一极磁钢22的磁通量偏差不大于2%，这使得每一极磁力线都对称，这样，磁力线就不会泄漏到阳转子的转轴上，从而可防止磁力线沿阳转子的转轴进入空压机内部，磁化螺杆，从而影响空压机的使用寿命。

磁钢22在转子铁心21内靠近转子铁心21的外圆周面，这样，使得磁钢22的用量较少，可节约成本，而且由于磁钢22是内嵌在转子铁心21中，磁钢22不容易从转子铁心21中脱出，提高了该永磁同步电机的可靠性。

另外，通过减少杂散损耗也可以提高永磁同步电机的效率，减少杂散损耗可通过调整永磁同步电机的气隙长度来实现，经试验统计，当永磁同步电机的长度增加0.1mm时，由于杂散损耗的下降可使效率提高1.5%，该永磁同步电机的气隙长度为1.0~4.0，具体数值可根据永磁同步电机的规格设定。

一种具体的实施例，永磁同步电机的气隙长度由0.8增加到1.0时，同时调整了定子铁心1的斜槽的距离，使杂散损耗由316.16w减少至171.51w。

为了提高永磁同步电机的过载能力，以应对空压机频繁带载启动，该永磁同步电机的服务系数为1.15，失步转矩达到2.2倍及以上。同时要求磁钢22的内禀矫顽力不小于1990KA/m，并对磁钢22进行150℃/5h的磁稳定工艺，同时在磁钢22外表面喷涂Ni5Cu10Ni5b复合涂层进行防氧化。

综上，本实用新型的永磁同步电机经过铁耗、钢耗、杂散损耗的调整和优化，使得该永磁同步电机的效率较高，其能效限定值能够达到1级能效的要求，具体可通过减少定子铁心的长度使定子铁耗减小，通过增加定子槽的面积使铜耗减少，通过增加气隙长度使杂散损耗减少；另外，该永磁同步电机的隔磁措施使磁力线不会泄漏到阳转子的转轴上，从而可防止磁力线沿阳转子的转轴进入空压机内部，磁化螺杆，提高了空压机的可靠性及使用寿命；而且，该永磁同步电机具有较强的过载能力，可应对空压机频繁带载启动。

上述实施例只为说明本实用新型的方法构思及特点，其目的在于让熟悉此项方法的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。