两极异步起动混合永磁同步电机的抗退磁结构的制作方法

[0001]
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种两极异步起动混合永磁同步电机的抗退磁结构。


背景技术：

[0002]
节能减排在当今世界是一个无法回避的话题，影响着人类的生存环境和世界经济的发展，作为节能减排重点的工业领域。其中，电机系统节能潜力巨大，用电量约占全国用电量的60％。我国是亚洲第一大电力消耗国，也是世界上目前缺电最为严重的发展中国家。我国的能源短缺大多是因为能源浪费和利用不当所造成，因此，电动机能源效率水平的提高对于我国能源节约、环境保护以及促进经济发展具有重要意义。
[0003]
传统的异步电机因为没有永磁体励磁，所以功率因数和效率低，导致电能的大量浪费。而传统的异步起动永磁同步电机，转子磁钢槽槽形为u形或者w形的单层钕铁硼材料，虽然提高了电机的功率因数和效率，但是因为钕铁硼材料价格昂贵，增加了成本；且磁性能强，发电制动转矩过大，不利于起动；并且气隙磁密谐波较大，不利于稳态运行。同时在永磁电机起动过程中，电机永磁体中的磁场主要由两部分构成，电枢反应磁场及永磁体本身的磁场。电枢反应磁场在转子某些位置可能是去磁磁场，这样由于在电机频繁的起停过程中产生较大的起动电流可能引起电机内永磁体的大面积退磁，使电机性能下降，甚至不能正常运行。


技术实现要素：

[0004]
本发明实施例提供一种两极异步起动混合永磁同步电机的抗退磁结构，气隙磁密波形更加正弦，畸变率更低，抗退磁能力更好，电机稳态性能更好。
[0005]
一方面，本发明实施例提供了一种两极异步起动混合永磁同步电机的抗退磁结构，包括定子结构及转子结构，定子结构包括呈圆柱环状设置的定子铁芯，以及均匀凹陷设于所述定子铁芯的内圆周上的定子槽，所述定子槽沿所述定子铁芯的圆柱形内壁面轴向延伸设置；转子结构包括套设于所述定子铁芯的中心孔中的圆柱形转子铁芯，均匀插设于所述转子铁芯上、并突出设于所述转子铁芯的外圆周顶面和底面上的转子槽冲片，开设于所述转子铁芯上、并分别与所述转子槽冲片连接的多个隔磁槽，以及设于所述转子铁芯的顶面和底面上、并沿所述转子铁芯的圆周设置的多个月牙形磁钢槽，多个所述磁钢槽设于所述转子槽冲片的内侧。
[0006]
在一些实施例中，多个所述磁钢槽以所述转子铁芯的中心为圆心呈多层环形均匀布置于所述转子铁芯上。
[0007]
在一些实施例中，外层所述磁钢槽设为粘接钕铁硼磁钢槽，内层所述磁钢槽设为铁氧体磁钢槽。
[0008]
在一些实施例中，外层所述磁钢槽的外圆周距所述转子槽冲片的内侧为5mm，内层所述磁钢槽的外圆周距外层所述磁钢槽的内圆周为5mm，外层所述磁钢槽的外圆周半径为
1.3倍转子铁芯半径，内层所述磁钢槽的外圆周半径为1.14倍外层所述磁钢槽的外圆周半径。
[0009]
在一些实施例中，与所述隔磁槽连接的转子槽冲片、以及与所述隔磁槽连接的转子槽冲片的相邻两个所述转子槽冲片的外侧均呈开口槽结构，所述开口槽结构延伸至所述转子铁芯的外圆周。
[0010]
在一些实施例中，所述隔磁槽的宽度值为3/5倍所述隔磁槽的长度值。
[0011]
在一些实施例中，所述转子槽冲片的长度值为1.5倍所述转子槽冲片的宽度值；所述开口槽结构的宽度值为0.8倍所述开口槽结构的长度值。
[0012]
在一些实施例中，所述定子槽呈梨形槽设置，所述定子槽的槽口宽度值为3.8mm，所述定子槽的槽口长度值为0.8mm，所述定子槽的槽底长度值为13.44mm，所述定子槽的槽底宽度值为9.4mm，所述定子槽的槽肩宽度值为6.9mm，所述定子槽的槽肩长度值为0.98mm。
[0013]
在一些实施例中，所述转子槽冲片的顶端和底端上均盖设有呈环状设置的转子端环。
[0014]
在一些实施例中，所述转子槽冲片与所述转子端环通过焊接连接
[0015]
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：本发明提供的两极异步起动混合永磁同步电机的抗退磁结构，与传统异步起动永磁同步电机的波形进行对比，本实施例的气隙磁密波形更加正弦，畸变率更低，说明有效的抑制了谐波，能够更好地降低气隙磁密中的谐波含量，因此电机稳态性能更好。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]
图1为本发明实施例的立体结构示意图；
[0018]
图2为本发明实施例的转子结构的立体结构示意图；
[0019]
图3为本发明实施例与传统异步起动永磁同步电机的波形对比图；
[0020]
图4为本发明实施例的平面结构示意图；
[0021]
图5为本发明实施例的部分转子槽冲片和部分磁钢槽的平面标注示意图；
[0022]
图6为本发明实施例的隔磁槽和转子槽冲片的平面标注示意图；
[0023]
图7为本发明实施例的定子槽的平面标注示意图。
[0024]
图中：10、定子结构；100、定子铁芯；101、定子槽；20、转子结构；200、转子铁芯；201、转子槽冲片；202、隔磁槽；203、磁钢槽；204、转子端环。
具体实施方式
[0025]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]
参见图1、图2所示；本发明实施例提供了一种两极异步起动混合永磁同步电机的抗退磁结构，包括定子结构10及转子结构20，定子结构10包括呈圆柱环状设置的定子铁芯100，以及均匀凹陷设于定子铁芯100的内圆周上的定子槽101，定子槽101沿定子铁芯100 的圆柱形内壁面轴向延伸设置；转子结构20包括套设于定子铁芯100 的中心孔中的圆柱形转子铁芯200，均匀插设于转子铁芯200上、并突出设于转子铁芯200的外圆周顶面和底面上的转子槽冲片201，开设于转子铁芯200上、并分别与转子槽冲片201连接的多个隔磁槽 202，以及设于转子铁芯200的顶面和底面上、并沿转子铁芯200的圆周设置的多个月牙形磁钢槽203，多个磁钢槽203设于转子槽冲片 201的内侧。
[0027]
需要说明的是，通过采用将转子槽冲片201均匀插设于转子铁芯 200上、并突出设于转子铁芯200的外圆周顶面和底面上，同时转子槽冲片201选用电阻导条，相比铸铝结构要省时方便，更加安全；同时参见图3所示，通过本实施例提供的两极异步起动混合永磁同步电机的抗退磁结构的波形(左图)，与传统异步起动永磁同步电机的波形(右图)进行对比，本实施例的气隙磁密波形更加正弦，畸变率更低，说明有效的抑制了谐波，能够更好地降低气隙磁密中的谐波含量，因此电机稳态性能更好；同时月牙形结构的磁钢槽203的磁性能要优于u形结构和w形结构。
[0028]
可选的，多个磁钢槽203以转子铁芯200的中心为圆心呈多层环形均匀布置于所述转子铁芯200上；通过采用多层月牙形磁钢槽203，可有利于增大磁阻转矩，提高电机的转矩性能。
[0029]
可选的，外层磁钢槽203设为粘接钕铁硼磁钢槽，内层磁钢槽 203设为铁氧体磁钢槽；通过采用混合上述混合励磁的结构，相比纯烧结钕铁硼磁钢不仅可以降低磁钢材料的成本，还可以改善电机的抗退磁能力，同时又可以起到增强气隙磁密的作用，降低电流，提高功率因数和效率，达到节约电能的效果。
[0030]
同时参见图5所示，在本发明实施例中，为了更好地改善电机的抗退磁能力，同时使气隙磁密波形更加正弦；外层磁钢槽203的外圆周距转子槽冲片201的内侧距离d1为5mm，内层磁钢槽203的外圆周距外层磁钢槽203的内圆周巨鹿d2为5mm，外层磁钢槽203的外圆周半径r1为1.3倍转子铁芯200半径r0，内层磁钢槽203的外圆周半径r2为1.14倍外层磁钢槽203的外圆周半径r1。
[0031]
同时参见图4所示，在本发明实施例中，与隔磁槽202连接的转子槽冲片201、以及与隔磁槽202连接的转子槽冲片201的相邻两个转子槽冲片201的外侧均呈开口槽结构，所述开口槽结构延伸至转子铁芯200的外圆周。
[0032]
在本实施例中，定子槽101的数值为35槽，转子槽冲片21的数值为28槽，隔磁槽202的数值为2槽，通过将与隔磁槽202连接的转子槽冲片201、以及与隔磁槽202连接的转子槽冲片201的相邻两个转子槽冲片201的外侧均呈开口槽结构，因此有6个隔磁槽202为开口槽结构，22个槽为闭口槽结构，通过上述设计，可增大转子结构20漏抗，降低起动电流，同时提高抗退磁能力，因此可相应地调整转子结构20电阻，使电机能够顺利起动，并高效的牵入同步。
[0033]
同时参见图6所示，在本发明实施例中，为了能更好地提高抗退磁能力，对隔磁槽202和转子槽冲片201的尺寸进行相应限制；具体为，隔磁槽202的宽度值c为3/5倍隔磁槽202的长度值d；可选的，转子槽冲片201的长度值f为1.5倍所述转子槽冲片201的宽度值e；
所述开口槽结构的宽度值b为0.8倍所述开口槽结构的长度值a。
[0034]
同时参见图6所示，在本发明实施例中，为了定子槽101的设计更加合理，同时也为了和转子槽冲片201的尺寸相适配，对定子槽 101的尺寸进行相应限制，具体为，定子槽101呈梨形槽设置，所述定子槽101的槽口宽度值g为3.8mm，定子槽101的槽口长度值h 为0.8mm，定子槽101的槽底长度值i为13.44mm，定子槽101的槽底宽度值j为9.4mm，定子槽101的槽肩宽度值k为6.9mm，定子槽 101的槽肩长度值m为0.98mm。
[0035]
可选的，转子槽冲片201的顶端和底端上均盖设有呈环状设置的转子端环204；可选的，转子槽冲片201与转子端环204通过焊接连接；通过将转子槽冲片201与转子端环204焊接为一体，可构成电机的起动笼，可更好地在起动时依靠转子槽冲片201中的感应电流产生力矩，从而实现永磁电机的异步起动。
[0036]
本发明提供的两极异步起动混合永磁同步电机的抗退磁结构，与传统异步起动永磁同步电机的波形进行对比，本实施例的气隙磁密波形更加正弦，畸变率更低，说明有效的抑制了谐波，能够更好地降低气隙磁密中的谐波含量，因此电机稳态性能更好。同时通过采用多层月牙形磁钢槽203，可有利于增大磁阻转矩，提高电机的转矩性能。同时外层磁钢槽203设为粘接钕铁硼磁钢槽，内层磁钢槽203 设为铁氧体磁钢槽，相比纯烧结钕铁硼磁钢不仅可以降低磁钢材料的成本，还可以改善电机的抗退磁能力，同时又可以起到增强气隙磁密的作用，降低电流，提高功率因数和效率，达到节约电能的效果。再通过将与隔磁槽202连接的转子槽冲片201、以及与隔磁槽202连接的转子槽冲片201的相邻两个转子槽冲片201的外侧均呈开口槽结构，其余隔磁槽202为闭口槽结构，可增大转子结构20漏抗，降低起动电流，同时提高抗退磁能力，因此可相应地调整转子结构20电阻，使电机能够顺利起动，并高效的牵入同步。
[0037]
同时为了更好地改善电机的抗退磁能力，同时使气隙磁密波形更加正弦；外层磁钢槽203的外圆周距转子槽冲片201的内侧距离d1 为5mm，内层磁钢槽203的外圆周距外层磁钢槽203的内圆周巨鹿 d2为5mm，外层磁钢槽203的外圆周半径r1为1.3倍转子铁芯200 半径r0，内层磁钢槽203的外圆周半径r2为1.14倍外层磁钢槽203 的外圆周半径r1。为了能更好地提高抗退磁能力，对隔磁槽202和转子槽冲片201的尺寸进行相应限制；具体为，隔磁槽202的宽度值 c为3/5倍隔磁槽202的长度值d；可选的，转子槽冲片201的长度值f为1.5倍所述转子槽冲片201的宽度值e；所述开口槽结构的宽度值b为0.8倍所述开口槽结构的长度值a。为了定子槽101的设计更加合理，同时也为了和转子槽冲片201的尺寸相适配，对定子槽 101的尺寸进行相应限制，具体为，定子槽101呈梨形槽设置，所述定子槽101的槽口宽度值g为3.8mm，定子槽101的槽口长度值h 为0.8mm，定子槽101的槽底长度值i为13.44mm，定子槽101的槽底宽度值j为9.4mm，定子槽101的槽肩宽度值k为6.9mm，定子槽 101的槽肩长度值m为0.98mm。
[0038]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于
本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039]
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0040]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。