一种改善永磁电机起动性能的磁极铁芯转子的制作方法
【专利说明】一种改善永磁电机起动性能的磁极铁芯转子 所属技术领域
[0001] 本发明涉及一种改善永磁电机起动性能的磁极铁芯转子，属于永磁同步电动机技 术领域。
【背景技术】
[0002] 目前常用的永磁电机，其起动的瞬时较异步电机相比都需要很大的电流励磁来克 服由永磁体造成的制动转矩与脉冲转矩，相应的也需要配置较大功率的变压器，使得客户 的成本呈指数增加，给永磁电机的推广带来了问题。针对上述问题，如果采用较小的电流励 磁即可起动永磁电机，那么将大大降低客户的成本，给永磁电机的推广和应用带来很广阔 的前景。
[0003] 永磁电机在起动过程中的定子电流主要有两部分构成，一是由于外施电压所产生 鼠笼异步电机效应的定子电流；二是永磁体磁场作用于定子绕组且定子绕组通过电网等效 短路所产生的变频永磁发电机短路电流。这两方面的因素使得自起动永磁电机的起动电流 要比普通异步电机大的多。
[0004] 申请（专利）号：200820135715. 8, 一种双转子永磁电机。该专利描述的是一种具 有多个转子的同步永磁电机，其在转轴上安装有永磁转子，对应永磁转子在机壳内部安装 有永磁定子，在转轴上永磁转子外部还安装有起动励磁转子，对应起动励磁转子设有起动 励磁定子，在起动永磁定子的同时起动励磁定子，相当于双定子起动，该方案虽然有效降低 了起动电流，但增加了电机内部机构，使得电机成本与整体尺寸增加，安装尺寸较国标推荐 值增大，无法有效满足客户需求。
[0005] 申请（专利）号：200810167792. 6, 一种同步永磁电机及其起动、运行方法。该专 利与申请（专利）号：200820135715. 8结构相似，只是将起动励磁转子与起动励磁定子改 为异步电机，起动时异步电机与永磁电机同时起动，该方案虽然有效降低了起动电流，并实 现异步电机发电，但同样增加了电机内部机构，使得电机成本与整体尺寸增加，无法有效满 足客户需求，并且异步电机发电无法直接投入电网，相当于异步电机只是作为起动永磁电 机使用，造成设备浪费。
[0006] 申请（专利）号：201110046135. 8, 一种具有复合材料起动导条的自起动永磁电 机。该专利在转子表面采用均匀分布由黄铜和铜合金两种材料构成的鼠笼起动导条，各复 合材料起动导条的两端在转子铁心外通过焊接的黄铜端环短路。该方案可以在一定程度上 降低起动电流，但也存在一系列问题，主要体现在：1.导条本身尺寸较小，若采用不同材料 构成，在加工制造方面存在较大问题；2.两种材料电阻率相差较小，由此造成的接触电阻 较小，在降低起动电流方面作用不大；3.该方案在增加起动力矩的同时降低了迀入转矩， 影响了电机的整体性能。
[0007] 前两个专利主要是通过外加设备来增加起动力矩，相当于降低外施电压所产生鼠 笼异步电机效应的定子电流，进而降低起动电流，但带来的主要矛盾为成本与整体尺寸增 加，无法有效满足客户需求，申请（专利）号：201110046135. 8通过改变导条材质来降低起 动电流，相当于降低外施电压所产生鼠笼异步电机效应的定子电流，但带来的主要矛盾为 难于加工且降低了迀入转矩。若能有效控制永磁体磁场作用于定子绕组且定子绕组通过电 网等效短路所产生的变频永磁发电机短路电流，能够有效降低永磁电机在起动过程中由于 永磁体的作用产生的脉冲转矩与制动转矩，可在保证加工性、成本及整体尺寸的基础上降 低起动电流与扭矩，实现降低永磁电机起动电流与扭矩。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决永磁同步电机起动电流过大 的问题，提出一种改善永磁电机起动性能的磁极铁芯转子结构。
[0009] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
[0010] -种改善永磁电机起动性能的磁极铁芯转子，包括转轴、单边梯形永磁体、矩形永 磁体、小槽铜片、端环、套环、螺钉、挡板、蝶形弹簧、磁极铁芯与键；转轴为无磁料的阶梯轴， 在安装铁心处开设键槽；磁极铁心中心处留有与转轴安装铁心处相同直径的圆形通孔，在 中心圆孔处开设与转轴安装铁心处相同规格的键槽，在中心圆形通孔外侧根据电机极数不 同开有个数与电机极数相等的断续U形槽，但断续U形槽最高点低于铁心外圆，其中断续U 形槽的两边槽开设成与单边梯形永磁体相同的单边梯形槽，断续U形槽的底边槽开设成与 矩形永磁体相同的矩形槽，在铁心外圆上沿径向均布开设矩形小槽用于安装小槽铜片；小 槽铜片为工字形结构，其两端伸出端加工有U形槽；套环为圆筒状，其中内径较转轴安装铁 芯处直径小，外径较挡板内径小；挡板为与磁极铁芯直径相同的圆盘状，其中心处留有较转 轴安装铁心处稍大直径的圆形通孔，在挡板外圆上沿径向均布开设与铁心安装小槽铜片相 同位置的矩形小槽用于安装小槽铜片，该处小槽较铁芯处开设的小槽尺寸较大，用于放置 小槽铜片的倒角，在开设的小槽两端开设螺纹孔用于将小槽铜片采用螺钉连接；端环为圆 环状，沿周向开设有与挡板相同位置、相同大小的螺纹孔；
[0011] 连接关系
[0012] 首先将键安装于转轴的与磁极铁心配合处开设的键槽中；将磁极铁心根据所需长 度选择合适的片数通过磁极铁芯中心的圆形通孔与在中心圆孔处开设的键槽通过键和转 轴实现连接，通过键实现扭矩的传递与磁极铁芯的周向固定，通过套环的过盈配合与转轴 的定位台阶实现磁极铁芯的轴向固定，保证铁心相对转轴不发生轴向位移；将单边梯形永 磁体放置于断续U形槽两边槽中，将矩形永磁体与蝶形弹簧采用粘合剂固定为一体，然后 安装于断续U形槽的底部槽中，在磁极铁芯两端安装挡板用于防止矩形永磁体与单边梯形 永磁体的轴向位移，将小槽铜片安插到磁极铁心与挡板外圆处开设的矩形小槽内，在小槽 铜片两端利用螺钉将端环、挡板压装连接，从而将小槽铜片、端环与挡板连接在一起形成鼠 笼起动结构。
[0013] 作为优选，所述磁极铁芯为圆盘状，厚度在40mm-50mm之间，由10#、15#、20#低碳 钢或电工纯铁制成。
[0014] 作为优选，所述小槽铜片、挡板和端环由导电性能良好的金属材料制成。
[0015] 作为优选，所述套环由高硬度材质制成。
[0016] 有益效果
[0017] 本
【发明内容】
，对比已有技术，能够有效降低永磁电机在起动过程中由于永磁体的 作用产生的脉冲转矩与制动转矩，有效降低电机起动电流与扭矩，具有在保证加工性、成本 及整体尺寸及满足电磁性能的基础上降低起动电流、扭矩的效果。
【附图说明】
[0018] 图1为转轴结构示意图。
[0019] 图2为磁极铁芯结构不意图。
[0020] 图3为矩形永磁体结构示意图。
[0021 ] 图4为单边梯形永磁体结构示意图。
[0022] 图5为工字型小槽铜片结构示意图。
[0023] 图6为端环结构示意图。
[0024] 图7为套环结构示意图。
[0025] 图8为挡板结构示意图。
[0026] 图9为本发明实施例一种改善永磁电机起动性能的磁极铁芯转子结构纵剖面结 构示意图。
[0027] 图10为本发明实施例运行时的转子部件右视图。
[0028] 图11为本发明实施例非运行时转子部件右视图。
[0029] 附图标记：1-转轴，2-单边梯形永磁体，3-矩形永磁体，4-小槽铜片，5-端环， 6_套环，7-螺钉，8-挡板，9-蝶形弹簧，10-磁极铁芯，11-键。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明的优选实施方式做详细说明，
[0031] -种改善永磁电机起动性能的磁极铁芯转子，如图9和图11所示，包括转轴1、单 边梯形永磁体2、矩形永磁体3、小槽铜片4、端环5、套环6、螺钉7、挡板8、蝶形弹簧9、磁极 铁芯10与键11 ;
[0032] 如图1所示为转轴结构示意图，转轴1为无磁料的阶梯轴，在安装铁心10处开设 键槽；
[0033] 如图2所示为磁极铁芯结构示意图，磁极铁芯10由圆盘状厚度在40mm-50mm的 10#、15#、20#低碳钢或电工纯铁构成，磁极铁心10中心处留有与转轴1安装铁心处相同直 径的圆形通孔，在中心圆孔处开设与转轴1安装铁心10处相同规格的键槽，在中心圆形通 孔外侧根据电机极数不同开有个数与电机极数相等的断续U形槽，但断续U形槽最高点低 于铁心10外圆，其中断续U形槽的两边槽开设成与如图4所示的单边梯形钕铁硼永磁体2 相同的单边梯形槽，断续U形槽的底边槽开设成与如图3