CN201294443Y - 永磁自启动同步电机转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种永磁自启动同步电机转子，在满足电机通风要求的前提下，来尽量避免电机转子局部磁饱和。该转子，转子每极采用四块呈W形布置的永磁体，四块永磁体中两外侧永磁体和两内侧永磁体分别构成的两V形区域，每个V形区域中设有一通风孔，其特征在于：所述通风孔由两半圆及两半圆圆弧端点连线构成，所述通风孔相对两半圆圆心连线对称，通风孔靠近转子轴孔的半圆的圆心设置在V形区域顶角的角平分线上，通风孔以靠近转子轴孔的半圆的圆心为旋转中心向外侧永磁体和内侧永磁体中较短的一侧偏转设置。本实用新型通过对通风孔进行偏转，得到了较高的定子绕组反电动势及气隙磁密，使得磁钢的利用率增大，电机性能得到了很大程度的提高。

Description

永磁自启动同步电机转子

技术领域

本实用新型涉及永磁同步电机技术领域，具体地说，涉及一种永磁自启动同步电机转子。

背景技术

IEC60034-3国际标准中指出：全世界工业用电动机消耗了总发电量的30～40％，其系统优化节能潜力可达到30～60％；国际能源署电动机工作组报告：电动机通过改善效率结合变频调速可以节约世界范围内7％的电能，其中1/4～1/3的节约可来自于改善电动机的效率。

据统计，2007年中国国内市场销售的高效电机占电动机总销量的1％左右。98％以上电机产品是普通效率电动机，比美国的高效电机效率低3％，比超高效电机效率低5％；风机、泵、压缩机产品效率比国外先进水平低3～5个百分点；电机传动调速及系统控制技术差距较大，系统效率比国外先进水平低20～30％，电机系统节能潜力巨大。

推广高效节能电动机、稀土永磁电动机，高效风机、泵、压缩机，高效传动系统等。更新淘汰低效电动机及高耗电设备；采用高效节能电机及系统相关节电设备新装电机系统。逐步限制并禁止落后低效产品的生产、销售和使用。对老旧设备更新改造，重点是高耗电中小型电机及风机、泵类系统的更新改造及定流量系统的合理匹配。

三相感应电动机又分笼型和绕线型转子两种，而笼型感应电动机具有成本较低，可靠性好，维护简单，通过调速驱动易于控制等优点，且三相笼型感应电动机消耗的电能占全部工业电动机消耗电能的90％以上。

在工业行业，一台笼型感应电动机每年可能消耗的能源相当于设备成本的5～10倍，电动机使用年限约12～20年，其可能消耗的总能源费用相当于电动机成本的60～200倍，占全寿命周期成本的70％左右。此外，维护费用指所有备品配件费及人工费，通常占寿命周期成本的10～20％。

由于感应电动机在额定负载点效率最高，在低负载率下效率和功率因数降低较多，因此即使是高效感应电动机，在实际运行时的效率也是很低的。而高效高起动转矩永磁同步电动机可以替代大一个至两个功率等级的感应电动机，并可在整个运行过程中都保持高效率和高功率因数，节电率可达到20％左右。因此，在某些特殊场合，高效高起动转矩永磁同步电动机将以其优良的性能替代异步电动机。

对于大型电机而言，由于其发热量较大，需要采用有效措施来降低电机温度，而采用轴向，径向通风，合理设计电机的风路，可以实现。但是，对于大型内嵌永磁体的永磁电机，永磁体占据了电机转子的相当一部分空间，因此如何合理设计电机转子轴向通风孔的形状及摆放位置是极其重要的。

现有的永磁自启动同步电机转子多采用单极W形布置的永磁体，因为其在一定的转子空间里，所含有的永磁体更多，所以其轴向通风孔更需要满足通风散热的需求，而往往满足了通风散热的需求之后，却容易造成转子局部磁饱和，使得电机的电磁性能不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种永磁自启动同步电机转子，在满足电机通风要求的前提下，通过合理放置转子轴向通风孔，来尽量避免电机转子局部磁饱和，从而提高电机性能。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种永磁自启动同步电机转子，转子每极采用四块呈W形布置的永磁体，四块永磁体中两外侧永磁体和两内侧永磁体分别构成的两V形区域，每个V形区域中设有一通风孔，其特征在于：所述通风孔由两半圆及两半圆圆弧端点连线构成，所述通风孔相对两半圆圆心连线对称，通风孔靠近转子轴孔的半圆的圆心设置在V形区域顶角的角平分线上，通风孔以靠近转子轴孔的半圆的圆心为旋转中心向外侧永磁体和内侧永磁体中较短的一侧偏转设置。

本实用新型中，所述通风孔的两半圆采用不同的半径，靠近转子轴孔的半圆的半径小于远离转子轴孔的半圆的半径，以满足电机通风的要求。

通风孔偏转设置的偏转角满足：

以获得较高的定子绕组反电动势及气隙磁密，使得磁钢的利用率增大。

本实用新型，通过对通风孔进行偏转，在保证电机良好的通风效果的前提下，得到了较高的定子绕组反电动势及气隙磁密，使得磁钢的利用率增大，电机性能得到了很大程度的提高。

附图说明

图1为采用W形永磁体的4极电机转子的结构示意图。

图2为通风孔未偏转的转子一极的结构示意图。

图3为本实用新型通风孔偏转后的转子一极的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，本实施例中的永磁自启动转子为4极，每极采用四块呈W形布置的永磁体，以其中一极为例，包括外侧永磁体11、外侧永磁12，内侧永磁体21和外侧永磁体22。在实际制造中，为了使制造比较简便，往往相邻两极间相邻的两外侧永磁体采用一体结构，如外侧永磁体11和外侧永磁体12，这是本领域的常规手段，在此不再累述。

外侧永磁体11和内侧永磁体21以及外侧永磁体21和内侧永磁体22之间分别构成了一V形区域，其他各极相邻的外侧永磁体和内侧永磁体之间同样也构成了一V形区域，为了解决电机的散热要求，V形区域中必须设置通风孔，例如外侧永磁体11和内侧永磁体21之间设置的通风孔3。

为了具体说明通风孔的结构和设置方式，将转子的一极放大后做具体说明。参见图2、图3，通风孔3由两半圆及两半圆圆弧端点连线构成，两半圆的圆心分别为O1和O2，两半圆的半径不同，圆心在O1的半圆的半径小于圆心在O2的半圆的半径，即靠近转子轴孔的半圆的半径小于远离转子轴孔的半圆的半径，进而满足电机通风的要求。

通风孔3相对圆心O1和O2连线对称，即两半圆之间的部分为等腰梯形，因此通风孔3的面积S＝0.5*π*(R1²+R2²)+0.5*(R1+R2)*e(其中，R1、R2分别为两半圆的半径，e为圆心O1和O2之间的距离)。半径R1和R2以及圆心O1和O2之间的距离e的大小取决与转子半径的大小，本领域的技术人员可以根据通风要求进行选取，并且本领域的技术人员是熟知选取规则的，而且通风孔3面积的确定不是本实用新型的重点，同样不再进行阐述。

若通风孔3不进行偏转，则如图2所示，两半圆的圆心O1和O2均处于外侧永磁体11和内侧永磁体21构成的V形区域的顶角角平分线4上，这样设置定子绕组反电动势及气隙磁密较小，磁钢的利用率较低，电机性能相对较差。而本实用新型中，将通风孔3进行了偏转，圆心O1始终处于角平分线4上，以圆心O1为旋转中心将通风孔3向内侧永磁体21一侧偏转了一定角度，向内侧永磁体21一侧偏转是因为本实施例中外侧永磁体11的长度大于内侧永磁体21的长度，若内侧永磁体21的长度大于外侧永磁体11的长度则向外侧永磁体11一侧偏转，即向内侧永磁体和外侧永磁体长度较短的一侧进行偏转。偏转角 $m=\frac{|a-b|}{a}\×90$ 度(a为外侧永磁体的长度，b为内侧永磁体的长度)，在转子半径确定后，O1设置在角平分线4的何处可通过实验获得，找到最佳位置后即可获得较高的定子绕组反电动势及气隙磁密，使得磁钢的利用率增大，电机性能得到了很大的提高。

另外，本实施例中仅仅是示例性地以4极转子进行说明，并非对本实用新型的限制，对于6极或者更多极的转子本实用新型也是适用的，也应落入本实用新型的保护范围中。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种永磁自启动同步电机转子，转子每极采用四块呈W形布置的永磁体，四块永磁体中两外侧永磁体和两内侧永磁体分别构成的两V形区域，每个V形区域中设有一通风孔，其特征在于：所述通风孔由两半圆及两半圆圆弧端点连线构成，所述通风孔相对两半圆圆心连线对称，通风孔靠近转子轴孔的半圆的圆心设置在V形区域顶角的角平分线上，通风孔以靠近转子轴孔的半圆的圆心为旋转中心向外侧永磁体和内侧永磁体中较短的一侧偏转设置。

2.如权利要求1所述的永磁自启动同步电机转子，其特征在于：所述通风孔的两半圆的半径不相同。

3.如权利要求1所述的永磁自启动同步电机转子，其特征在于：靠近转子轴孔的半圆的半径小于远离转子轴孔的半圆的半径。

4.如权利要求1所述的永磁自启动同步电机转子，其特征在于：所述通风孔偏转设置的偏转角等于

度。

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