專利名稱：感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型與同步電動機(jī)有關(guān)，尤指一種感應(yīng)起動的永磁同步電動機(jī)。
背景技術(shù)：
三相(或單相)感應(yīng)起動永磁同步電動機(jī)定子沖片及繞組形式與三相(或單相)感應(yīng)電動機(jī)基本相同，但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)則較為復(fù)雜。目前三相(或單相)感應(yīng)起動永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)，按照磁極磁路的不同，大致上可分成
三大類型徑向式(如圖1A、圖1B所示)、切向式(如圖2A、圖2B所示)及混合式(如圖3A、圖3B所示)等三種結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)子磁極多釆用高性能的稀土類永磁材料-釹鐵硼(NdFeB)制成，且圖1A至圖3B例示四極的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)。
就徑向式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)電動機(jī)進(jìn)行感應(yīng)起動時，因由定子鐵心進(jìn)入轉(zhuǎn)子部鐵心后的回路(即轉(zhuǎn)子背鐵)面積不夠大，有減少起動轉(zhuǎn)矩的缺點；就切向式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)而言，其漏磁較大，且對轉(zhuǎn)軸而言須做隔磁環(huán)，考慮了
徑向式與切向式磁極結(jié)構(gòu)的缺點，因此有混合式磁極結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生；混合式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)的應(yīng)用較前述徑向式及切向式兩類普遍，但結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜為其缺點。

實用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種可提高起動轉(zhuǎn)矩的三相(或單相)感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)。
為達(dá)到上述目的，本實用新型提供一種三相(或單相)感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)，主要包含定子及轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)，其中，轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)具有兩個
磁極及轉(zhuǎn)子鐵心，各磁極由三塊相同大小的平板形同極性(N極或S極)的磁
鐵所組成，彼此以氣隙間隔適當(dāng)?shù)木嚯x，在轉(zhuǎn)子鐵心上并開槽裝置鼠籠式的導(dǎo)體。
借由本實用新型的三相(或單相)感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子損失及定子激磁電流均減小，可達(dá)到提高效率及功率因子的效果。


圖1A與圖1B為公知三相(或單相)感應(yīng)起動永磁同步電動機(jī)的徑向式轉(zhuǎn)
子磁極結(jié)構(gòu)圖2A與圖2B為公知三相(或單相)感應(yīng)起動永磁同步電動機(jī)的切向式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)圖3A與圖3B為公知三相(或單相)感應(yīng)起動永磁同步電動機(jī)的混合式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)圖4為本實用新型感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)的較佳實施例的轉(zhuǎn)子磁極構(gòu)造圖5為本實用新型感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)的較佳實施例平均轉(zhuǎn)矩隨電動機(jī)平均轉(zhuǎn)差率變化的曲線圖。附圖標(biāo)記說明
轉(zhuǎn)軸 1 氣隙 2 磁鐵3
轉(zhuǎn)子槽孔4
磁極 11轉(zhuǎn)子鐵心 12導(dǎo)體 13
磁橋 1具體實施方式
為進(jìn)一步了解并認(rèn)同本實用新型的目的、特征及其功效，列舉較佳可行的具體實施例并配合附圖說明于后。
本實用新型感應(yīng)起動的永磁同步電動機(jī)較佳實施例，主要包含定子及轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)，其中，構(gòu)成定子的沖片及其繞組形式與三相(或單相)感應(yīng)電動機(jī)相同，因此不詳加贅述；請參閱圖4所示，轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)具有兩個磁極ll及轉(zhuǎn)子鐵心12,每一磁極11結(jié)構(gòu)主要由兩塊或兩塊以上相同大小的平板形同極性 (N極或S極)磁鐵所組成，彼此以氣隙間隔適當(dāng)?shù)木嚯x，可使磁極所產(chǎn)生的
磁力線分布較近似為正弦波形；且相鄰各磁極11并以N極、S極的次序輪流裝 配于轉(zhuǎn)子鐵心12內(nèi)部的徑向上，因此使相鄰各磁極11彼此間形成異極相鄰狀， 轉(zhuǎn)子鐵心12上并開槽裝置鼠籠式的導(dǎo)體13,轉(zhuǎn)子磁極11與鼠籠式導(dǎo)體13之 間，留有適當(dāng)尺寸的鐵心做為磁橋14;本實用新型其構(gòu)造如同在鼠籠式轉(zhuǎn)子的 鐵心中挖溝槽，埋入永久磁鐵而形成內(nèi)藏磁極型(IPM)的永磁同步電動機(jī)。
為簡單起見，首先將轉(zhuǎn)子鐵心中的永磁磁極拆下，因轉(zhuǎn)子磁極所在位置形 成空槽的關(guān)系，感應(yīng)起動的永磁同步電動機(jī)變成一臺轉(zhuǎn)子磁路不對稱的三相(或 單相)感應(yīng)電動機(jī)。當(dāng)定子繞組通上頻率為f的三相(或單相)對稱交流電源 時，在氣隙中產(chǎn)生的磁場以同步轉(zhuǎn)速A旋轉(zhuǎn)，若假設(shè)此時的轉(zhuǎn)差率為s時，即 轉(zhuǎn)子以n,U-s)A的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時在轉(zhuǎn)子上的鼠籠式導(dǎo)體感應(yīng)出頻率為fr=sf 的交流電流。由于轉(zhuǎn)子磁路的不對稱，故轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁場可以分解成正、 反兩個旋轉(zhuǎn)磁場，相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速分別為n2產(chǎn)sns及n2產(chǎn)-sns，其中轉(zhuǎn)子正方向 的旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子的轉(zhuǎn)速n2—nr=ns,而轉(zhuǎn)子反方向的旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子 的轉(zhuǎn)速為n2r+nr= ( l-2s) ns。
如圖5所示，如同一般的三相(或單相)感應(yīng)電動機(jī)，相對于定子時，轉(zhuǎn) 子的正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速都是ns,彼此相互產(chǎn)生感應(yīng)轉(zhuǎn)矩Ta; 而轉(zhuǎn)子的反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場在定子繞組中感應(yīng)出頻率為(l-2s) f的電流Ib, Ib所產(chǎn) 生的定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速也是(l-2s)iv與轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)磁場也是彼此相對靜止，兩 者相互作用產(chǎn)生另一同步轉(zhuǎn)矩，稱為磁阻負(fù)序分量轉(zhuǎn)矩Tb。當(dāng)nr=ns/2，即s=0.5 時，由于(l-2s)fi，因此其在定子繞組中無感應(yīng)電流，即T^0;當(dāng)n,ns/2， 即s<0.5時，(l-2s) f>0,轉(zhuǎn)子受到一個與ns方向相反的制動轉(zhuǎn)矩，即Tb〈0; 當(dāng)nr<ns/2,即s〉0.5時，(l-2s)f<0,轉(zhuǎn)子則受到一個與"方向相同的加速 轉(zhuǎn)矩，即Tb〉0。
當(dāng)在轉(zhuǎn)子鐵心中的空槽塞入永磁磁極之后，轉(zhuǎn)子永磁磁極所產(chǎn)生的磁場以 nm= (l-s) ns的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并在定子繞組中感應(yīng)出頻率為(1-s)f的電流Ig,形成一臺與三相(或單相)電源直接并聯(lián)的發(fā)電機(jī)，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩Tg。
因此，永磁同步電動機(jī)起動過程中的總平均轉(zhuǎn)矩Tav由Ta、 Tb及Tg三個轉(zhuǎn)
矩分量所構(gòu)成，即Tav=Ta+Tb+Tg。
本實用新型采用高性能的稀土類永磁材料-釹鐵硼(NdFeB)，使得其轉(zhuǎn)子 損失及定子激磁電流均減小，而效率及功率因子則大為提高，且本實用新型融 合了感應(yīng)電動機(jī)與永磁電動機(jī)的特性，不需控制器與位置傳感器，在轉(zhuǎn)子的任 何位置上，均可直接接上三相(或單相)電源，利用鼠籠式的導(dǎo)體感應(yīng)電流而 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，形成感應(yīng)起動，待轉(zhuǎn)子達(dá)到同步速度后即變成永磁同步電動機(jī)，進(jìn) 行同步運轉(zhuǎn)；由于本實用新型的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，比一般三相(或單相) 感應(yīng)電動機(jī)(轉(zhuǎn)差率約為3~5%)高，因此若用于驅(qū)動像風(fēng)扇或水泵等負(fù)載， 其整體系統(tǒng)的效率會比利用一般三相(或單相)感應(yīng)電動機(jī)驅(qū)動有進(jìn)一步的提 高。
綜上所述，本實用新型借由創(chuàng)新的構(gòu)成，確實能滿足所預(yù)期的目的，且本 實用新型試作原型機(jī)經(jīng)過實驗、測試，驗證其功效良好，因而具有優(yōu)越的產(chǎn)業(yè) 利用性及新穎性。
以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)，主要包含定子及轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)具有兩個磁極及轉(zhuǎn)子鐵心，該每一磁極再由兩塊或兩塊以上相同N極或相同S極的磁鐵所組成，彼此間隔氣隙距離，另外在該轉(zhuǎn)子鐵心上并開槽裝置鼠籠式的導(dǎo)體。
2. 如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)，其特征在于，各 所述磁極由三塊相同大小的平板形相同N極或相同S極的磁鐵所組成，且相鄰 各所述磁極間形成異極相鄰狀，設(shè)于轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部的徑向上。
3. 如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)，其特征在于，所 述轉(zhuǎn)子磁極與所述鼠籠式導(dǎo)體之間留有鐵心作為磁橋。
專利摘要本實用新型有關(guān)一種感應(yīng)起動的兩極永磁同步電動機(jī)，主要包含定子及轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)，其中，轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)具有兩個磁極及轉(zhuǎn)子鐵心，各磁極由三塊相同大小的平板型同極性(N極或S極)的磁鐵所組成，彼此以氣隙間隔適當(dāng)?shù)木嚯x，在轉(zhuǎn)子鐵心上并開槽裝置鼠籠式的導(dǎo)體。由于采用高性能的稀土類永磁材料-釹鐵硼(NdFeB)使得其轉(zhuǎn)子損失及定子激磁電流均減小，而效率及功率因子則大為提高。因為感應(yīng)起動的永磁同步電動機(jī)的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，比一般三相(或單相)感應(yīng)電動機(jī)(轉(zhuǎn)差率約為3～5％)高，因此若用于驅(qū)動像風(fēng)扇或水泵等負(fù)載，其整體系統(tǒng)的效率會比一般用三相(或單相)感應(yīng)電動機(jī)驅(qū)動有進(jìn)一步的提高。
文檔編號H02K21/00GK201270467SQ200820134259
公開日2009年7月8日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者黃國華 申請人:永輝興電機(jī)工業(yè)股份有限公司