一种永磁同步电动机

摘要

本发明涉及电动机，具体是一种永磁同步电动机。本发明解决了现有永磁同步电动机在电机负载有较大波动或过载失步时其转子永磁体会出现退磁的问题。一种永磁同步电动机包括定子、以及转子；定子包括机壳、定子铁芯、以及定子绕组；转子包括钢轴、以及均匀布置在钢轴上的偶数个瓦形永磁体，相邻永磁体的极性相反；转子还包括压装于永磁体外侧面的导磁钢套，导磁钢套上均匀开有其数目与永磁体的数目一致的凹槽，凹槽底部构成隔磁磁桥。本发明有效解决了现有永磁同步电动机在电机负载有较大波动或过载失步时其转子永磁体会出现退磁的问题，适用于数控机床、造纸、纺织、化工等各个行业和领域需变速的电动机。

权利要求

1.一种永磁同步电动机，包括定子、以及转子；定子包括机壳、定子铁芯、以及定子绕组；转子包括钢轴（1）、以及均匀布置在钢轴（1）上的偶数个瓦形永磁体（2），相邻永磁体（2）的极性相反；其特征在于：转子还包括压装于永磁体（2）外侧面的导磁钢套（3），导磁钢套（3）上均匀开有其数目与永磁体（2）的数目一致的凹槽（4），凹槽（4）底部构成隔磁磁桥（5）；位于相邻永磁体（2）之间的各个间隙与各个凹槽（4）位置正对。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电动机，其特征在于：凹槽（4）的开口朝向导磁钢套（3）外侧。

3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电动机，其特征在于：凹槽（4）的开口朝向导磁钢套（3）内侧。

说明书

一种永磁同步电动机

技术领域

[0001] 本发明涉及电动机，具体是一种永磁同步电动机。

背景技术

[0002] 在现有技术中，永磁同步电动机由定子和转子组成，其定子一般采用异步电动机定子（Y系列），转子由钢轴和永磁体组成，转子永磁体到定子铁芯的距离一般为0.3-1.0mm左右，该尺寸在电动机技术参数中称为气隙长度。现有永磁同步电动机在运行过程中，当负载有较大波动或过载失步时，转子永磁体会出现退磁，从而造成电机失效；转子永磁体退磁的原因如下：当电机负载有较大波动或过载失步时，定子会产生较额定状态7-10倍以上的强磁场，且强磁场的方向与转子永磁体磁场的方向相反；根据永磁体的特性可知，当反向磁场达到或超过永磁体的磁场强度时，永磁体就会出现退磁现象，由于永磁同步电动机的转子永磁体到定子铁芯的距离仅为0.3-1.0mm左右，定子反向磁场几乎直接作用在转子永磁体上，其磁场强度又超过转子永磁体的磁场强度，因此必然造成转子永磁体的退磁，从而造成电机失效。基于此，有必要发明一种在电机负载有较大波动或过载失步时，其转子永磁体不会退磁的永磁同步电动机。

发明内容

[0003] 本发明为了解决现有永磁同步电动机在电机负载有较大波动或过载失步时其转子永磁体会出现退磁的问题，提供了一种永磁同步电动机。

[0004] 本发明是采用如下技术方案实现的：一种永磁同步电动机，包括定子、以及转子；定子包括机壳、定子铁芯、以及定子绕组；转子包括钢轴、以及均匀布置在钢轴上的偶数个瓦形永磁体，相邻永磁体的极性相反；转子还包括压装于永磁体外侧面的导磁钢套，导磁钢套上均匀开有其数目与永磁体的数目一致的凹槽，凹槽底部构成隔磁磁桥；位于相邻永磁体之间的各个间隙与各个凹槽位置正对。凹槽的开口可朝向导磁钢套的内侧或外侧。

[0005] 在转子装配之后，隔磁磁桥处于磁饱和状态；根据磁场磁力线在反向磁场作用下可变形的特点，以及导磁钢套具有良好的导磁性，当转子磁场受到定子7-10倍反向磁场的冲击后，就会有大量磁场被压缩在导磁钢套内（此时气隙相当于加长了导磁钢套的厚度，而导磁钢套的厚度一般在电机气隙的15-20倍以上），此时导磁钢套就成为一个盛装磁场的容器；由此可见，导磁钢套一方面可以消除或减弱定子磁场对转子永磁体的冲击，防止永磁体退磁；另一方面，在转子磁场被定子磁场冲击过后，导磁钢套所储存的磁场又会释放出来，这样又增强了永磁同步电动机运行的稳定性；通过以下两个对比试验，可以进一步验证本发明所述的一种永磁同步电动机在电机负载有较大波动或过载失步时，其转子永磁体不会出现退磁：

[0006] 试验一：对现有永磁同步电动机进行过载试验：

[0007] 试验准备：

[0008] 1、Y132M-4（7.5KW 四极）定子一套；

[0009] 2、转子永磁体厚度为5mm，形状为瓦形；

[0010] 3、电动机的反电动势设为330V；

[0011] 4、75KW变频器一台；

[0012] 试验方法：对现有永磁同步电动机逐步加载，使其达到失步状态；

[0013] 试验次数：100次；

[0014] 试验开始，启动变频器，电机频率由0逐渐加到50Hz，此时电机空载电流为2.3A，然后开始逐步加载，直到电机达到失步状态；

[0015] 第一次试验后，空载电流上升至5.6A；第二次试验后，空载电流上升至9.7A；第三次试验后，空载电流上升至29.4A；

[0016] 试验数据分析：第一次试验后，空载电流上升至5.6A，相对于过载试验前的2.3A提高了3.3A，说明转子永磁体开始出现退磁；第二次试验后，空载电流上升至9.7A，相对于过载试验前的2.3A提高了7.4A，说明转子永磁体出现了更多的退磁；第三次试验后，空载电流上升至29.4A，相对于过载试验前的2.3A提高了27.1A，说明转子永磁体出现了严重退磁，此时电机已经失效。

[0017] 试验二：对本发明所述的一种永磁同步电动机进行过载试验：

[0018] 试验准备：

[0019] 1、Y132M-4（7.5KW 四极）定子一套；

[0020] 2、转子永磁体厚度为5mm，形状为瓦形；导磁钢套厚度为12mm；

[0021] 3、电动机的反电动势设为330V；

[0022] 4、75KW变频器一台；

[0023] 试验方法：对本发明所述的一种永磁同步电动机逐步加载，使其达到失步状态；

[0024] 试验次数：100次；

[0025] 试验开始，启动变频器，电机频率由0逐渐加到50Hz，此时电机空载电流为2.3A，然后开始逐步加载，直到电机达到失步状态；

[0026] 第一次试验后，空载电流下降至2.1A；第二次试验后，空载电流下降至1.95A；第三次试验后，空载电流下降至2.07A；第四次试验后，空载电流下降至2.13A；……第100次试验后，空载电流下降至2.16A；

[0027] 试验数据分析：通过试验数据可知，在对本发明所述的一种永磁同步电动机进行100次过载试验后，其空载电流保持在2.1A左右；这充分说明，本发明所述的一种永磁同步电动机在过载失步、以及其转子磁场在反复受到7-10倍于转子磁场的定子磁场冲击条件下，转子永磁体并未出现退磁。对于电机负载波动使定子电流的增大一般小于过载失步时定子的电流，因此当电机过载失步电机永磁体没有退磁时，负载波动更不会退磁。

[0028] 上述两个对比试验是在实验室进行的；除此之外，本发明所述的一种永磁同步电动机已经应用于数控机床、煤矿输煤机、纺织电机等方面，其运行时间均在6个月至1年以上，其运转至今一切正常。

[0029] 与现有永磁同步电动机相比，本发明所述的一种永磁同步电动机具有以下优点：

[0030] 一、由于在转子永磁体外侧面加装了导磁钢套，导磁钢套既可以起到导磁作用，又可以在电机负载有较大波动或过载失步时消除或减弱定子反向磁场对转子磁场造成的冲击，防止转子永磁体退磁；

[0031] 二、由于在转子永磁体外侧面加装了导磁钢套，提高了整个转子的刚性，使得转子在运行中更加安全可靠，又提高了电机在运行中的稳定性。

[0032] 本发明有效解决了现有永磁同步电动机在电机负载有较大波动或过载失步时其转子永磁体会出现退磁的问题，适用于数控机床、造纸、纺织、化工等各个行业和领域需变速的电动机。

附图说明

[0033] 图1是本发明的第一种结构示意图。

[0034] 图2是本发明的第二种结构示意图。

[0035] 图3是本发明的第一种结构中导磁钢套的结构示意图。

[0036] 图4是本发明的第二种结构中导磁钢套的结构示意图。

[0037] 图中：1-钢轴，2-永磁体，3-导磁钢套，4-凹槽，5-隔磁磁桥。

具体实施方式

[0038] 实施例一

[0039] 一种永磁同步电动机，包括定子、以及转子；定子包括机壳、定子铁芯、以及定子绕组；转子包括钢轴1、以及均匀布置在钢轴1上的偶数个瓦形永磁体2，相邻永磁体2的极性相反；转子还包括压装于永磁体2外侧面的导磁钢套3，导磁钢套3上均匀开有其数目与永磁体2的数目一致的凹槽4，凹槽4底部构成隔磁磁桥5；位于相邻永磁体2之间的各个间隙与各个凹槽4位置正对；凹槽4的开口朝向导磁钢套3外侧，如图1所示；

[0040] 具体实施时，导磁钢套3的厚度根据电动机的实际工况设计；具体为：电机功率等级为0.75-7.5KW时，导磁钢套3的厚度为3-12mm；电机功率等级为7.5-22KW时，导磁钢套3的厚度为12-25mm；电机功率等级为22KW以上时，导磁钢套3的厚度大于25mm；

[0041] 在本实施例中，永磁同步电动机为11KW四极永磁同步电动机，电机机座号按Y系列进行，机座号为Y160M-4，导磁钢套的材料为调质45号钢；转子的生产工艺流程为：第一步按图纸加工钢轴，第二步按图纸定制钕铁硼永磁材料，第三步将永磁材料贴在钢轴中间表面，第四步按图纸加工导磁钢套，第五步将导磁钢套与贴好磁钢轴紧配合压装，第六步将装配好的转子按图纸尺寸作最后加工定位，并进行转子校平衡，第七步定转子整机装配，第八步出厂试验测试；本实施例中的永磁同步电动机应用于安阳机床厂的30台机床主电动机，现已运行一年半时间，一切正常。

[0042] 实施例二

[0043] 一种永磁同步电动机，包括定子、以及转子；定子包括机壳、定子铁芯、以及定子绕组；转子包括钢轴1、以及均匀布置在钢轴1上的偶数个瓦形永磁体2，相邻永磁体2的极性相反；转子还包括压装于永磁体2外侧面的导磁钢套3，导磁钢套3上均匀开有其数目与永磁体2的数目一致的凹槽4，凹槽4底部构成隔磁磁桥5；位于相邻永磁体2之间的各个间隙与各个凹槽4位置正对；凹槽4的开口朝向导磁钢套3内侧，如图2所示；

[0044] 具体实施时，导磁钢套3的厚度根据电动机的实际工况设计；具体为：电机功率等级为0.75-7.5KW时，导磁钢套3的厚度为3-12mm；电机功率等级为7.5-22KW时，导磁钢套3的厚度为12-25mm；电机功率等级为22KW以上时，导磁钢套3的厚度大于25mm；

[0045] 在本实施例中，永磁同步电动机为55KW六极永磁同步电动机，电机机座号按Y系列进行，机座号为Y280M-6；本实施例中转子的生产工艺流程同实施例一，不同点在于：一是部件尺寸不同，二是实施例一为四极转子，导磁钢套有四个凹槽，四个隔磁磁桥，而本实施例为六极转子，导磁钢套有六个凹槽，所对应的有六个隔磁磁桥，三是凹槽的开口位于导磁钢套内侧；本实施例中的永磁同步电动机应用于阳煤集团选煤系统六个月，目前一切正常；对于导磁钢套中凹槽的开口，一般首选在导磁钢套的外侧，其优点是便于加工。