专利名称：一种永磁同步电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机制造领域中一种永磁同步电动机的研究制造。
背景技术：
稀土永磁同步电动机具有体积小、重量轻、效率高等特点，在国民经济各领域中具 有广泛的用途。但在实际使用中，经过一段时间使用后，其性能会显著下降，甚至不能正常 工作。究其原因，是其转子温升过高，使转子中所用钕铁硼永磁体造成失磁所至。钕铁硼永 磁材料的电阻率为1. 44X IO-6 Ω . m,具有一定的导电性，其在交变磁场中会产生涡流损耗， 从而产生热量。而钕铁硼的导热率为7. 7cal/m. h. °C，传热性差，加上钕铁硼磁钢容易氧化、 生锈，使磁钢上的热量更难以向外传导，加剧了转子的温升。过高的转子温升，会造成钕铁 硼永磁体退磁的危险，影响电机正常工作的寿命。目前，对解决稀土永磁同步电动机转子温升，确保钕铁硼永磁体不退磁的途径主 要有申请(专利)号200610041946. 8，一种稀土永磁同步电动机。其将电极转子中整 段的永磁体14按径向分为若干个小段，或按切向分为若干层，段与段之间、层与层之间通 过绝缘的粘接剂贴合，从而减少由于钕铁硼永磁体14的导电性而在交变磁场中产生的涡 流损耗。从增强转子永磁体间的绝缘，减少涡流发热解决问题；申请(专利)号03258885. 2，带有通风槽的稀土永磁同步电动机。其在磁钢和隔 磁套之间设有轴向通风槽，转子表面设有螺旋通风槽。从改进转子通风结构，加强通风冷却 降温解决问题；申请(专利)号00226188. X，稀土永磁同步电动机。其从改变定转子铁芯和磁钢 槽结构，采用高导磁、低损耗硅钢片和高磁能积、高矫顽力钕铁硼材料。从定转子结构改变 和选用优质材料上解决空载损耗，降低温升解决问题。上述三种方法，分别从某一个方面来解决转子温升问题，虽然取得了一定效果，但 没有从根本上彻底解决问题，因转子温升过高，造成钕铁硼永磁体失磁，影响永磁同步电动 机使用寿命的可能性依然存在。
发明内容
为从根本上解决永磁同步电动机使用中转子温升过高问题，确保其使用寿命，本 发明提供一种永磁同步电动机，其从转子采用新的外循环通风冷却结构，增强转子通风冷 却降温效果；增强永磁体绝缘层，减少涡流发热和选用优质钕铁硼永磁体材料，增强导磁率 等三个方面，采取新的综合改进措施，收到了良好效果。本发明解决技术问题所采用的技术方案是一种永磁同步电动机，其由定子和转 子两大部件组成。定子部件与普通三相异步电机基本相同，由机壳、定子铁芯(1)、电枢绕 组(2)组成，其作用是产生交变磁场，并支撑整个电机。机壳由壳体(3)、端盖(4)、轴承盖 (5)、防护罩(6)组成；转子部件由空芯轴(11)、隔磁套(12)、分体式磁极(13)，由里至外顺序同轴组装。空芯轴(11)与隔磁套(12)由键(19)联接固定；隔磁套(12)与分体式磁极 (13)由通孔螺栓(14)和设在其两端的八字销(21)联接固定。在相邻的两块分体式磁极 (13)之间，径向等角度装有永磁体(17)，在其上下两端，分别衬有绝缘衬垫(20)，并用铜质 楔条(10)将其径向压紧，在其两端，用绝缘挡板(15)将其轴向压紧。在分体式磁极(13) 的狭槽(26)内，嵌有铜片(18)，其和铜质楔条(10)、与设在分体式磁极(13)两端，绝缘挡 板(15)外侧的端环(16)联接固定后共同构成转子启动笼。所述的空芯轴(11)，其中心轴向钻有一两头相贯通的外通风孔(22)；中间部位钻 有沿轴向排列的多排径向等角度分布，与外通风孔(22)相连通的径向内通风孔(23)。空芯 轴(11)的作用一是构成外循环通风冷却通道，将电机内部定转子所产生的热量迅速带到 机体外，由传统的内循环通风冷却结构改为外循环通风冷却结构，极大提高了通风冷却降 温效果；二是通过装在其两头的轴承(7)与机壳相联接起来，对整个转子转动起支撑作用。 同时空芯轴(11)的结构改变，其强度非但没有下降，反而有提高。所述隔磁套(12)，其中心轴向钻有与空芯轴(11)外圆直径相配的内孔；内孔内 开有键槽；和与内孔同轴，轴向间距与空芯轴(11)径向内通风孔(23)相等的多条环形槽 (28)；在每条环形槽(28)内，径向等角度钻有径向通风孔(24)。其作用一是与空芯轴(11) 沿轴向排列的多排径向等角度分布的径向内通风孔(23)构成外循环通风冷却通道；二是 用于安装通孔螺栓(14)。所述分体式磁极(13)，其由多块横截面呈扇形，纵切面呈矩形的条状磁性材料组 成，在每块扇形条状磁性材料的扇形对称中心，沿轴向钻有一排与隔磁套(12)每条环形槽 (28)内径向通风孔(24)相配的径向通风螺孔和通孔(25)；和开有一条轴向贯通，径向不贯 通的径向狭槽(26)；在其两侧开有两条对称短狭槽。其作用，径向通风螺孔和通孔(25)，一 是用于通孔螺栓(14)的装配联接，将分体式磁极(13)与隔磁套(12)联接固定起来；二是 与隔磁套(12)的径向通风孔(24)、空芯轴(11)的内通风孔(23)、外通风孔(22)构成完整 的转子外循环通风冷却通道；径向狭槽(26)用于嵌入铜片(18)。所述通孔螺栓(14)，其外部制成螺纹，中心轴向钻有两头相贯通的通风孔。其作用 一是联接固定隔磁套(12)和分体式磁极(13) ；二是为构成转子外循环通风冷却结构提供 通风通道。所述八字销(21)，其横截面形状呈“8”字形；轴向形状，两头呈两个不完整的圆柱 形，中间呈长方体。其优点是装配后的零件径向配合紧密，且不会径向窜动。所述永磁体(17)，其由磁性能良好，导热率大的优质稀土钕铁硼永磁材料制成，每 个磁极由多块组成，横截面形状呈扇形。所述铜质楔条(10)，其宽度大于永磁体(17)横截面宽度，其长度大于分体式磁极 (13)的轴向长度。本发明的有益效果是永磁同步电机具有温升低、效率高(见浙江省机电产品质 量检测所检测报告定子温升41. 8K，转子轴承温升48. 6°C;效率95. 54% )、性能好、易与普 通三相异步电机定子相配、节能降耗的显著优点，彻底解决了永磁同步电机长期运行因温 升过高而造成钕铁硼永磁体易失磁，影响其运行性能的技术问题。确保了其在国民经济各 领域中的广泛可靠应用。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。图1是本发明的结构图；图2是转子纵剖面构造图；图3是图2的左视图；图4是隔磁套与分体式磁极组合件纵剖面构造图；图5是图4的左视图；图6是隔磁套纵剖面构造图；图7是图6的左视图；图8是单个分体式磁极的纵剖面构造图；图9是图8的左视图；图10是单个永磁体主视图；图11是图10的左视图。图中1.定子铁芯(1)，2.电枢绕组，3.壳体，4.端盖，5.轴承盖，6.防护罩，7.轴 承，8.风叶，9.热电阻传感器，10.铜质楔条，11.空芯轴，12.隔磁套，13.分体式磁极， 14.通孔螺栓，15.绝缘挡板，16.端环，17.永磁体，18.铜片，19.键，20.绝缘衬垫，21.八 字销，22.外通风孔，23.内通风孔，24.径向通风孔，25.径向通风螺孔和通孔，26.狭槽， 27.螺钉，28.环形槽。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。在图1中，永磁同步电机，由定子和转子两大部件组成。定子部件由机壳和定子铁 芯(1)、电枢绕组⑵组成。机壳由壳体(3)、端盖(4)、轴承盖(5)、防护罩(6)组成，其结 构与普通三相异步电机基本相同。普通三相异步电机的定子可与本发明的转子部件直接相 配，组成永磁同步电机，这是本发明的一大特点；本发明的另一大特点在于转子部件的结构 改变，在图2和图3中，空芯轴(11)、隔磁套(12)、分体式磁极(13)，由里至外顺序同轴组 装。每块分体式磁极(13)用通孔螺栓(14)，按图4和图5径向等角度联接固定在隔磁套 (12)的外圆上；在其两端，分别用八字销(21)，使分体式磁极(13)与隔磁套(12)紧密配 合。隔磁套(12)与空芯轴(11)之间，在保证隔磁套(12)内孔内的每条环形槽(28)与空 芯轴(11)的径向内通风孔(23)的轴向间距对准的前提下，用键(19)将其联接固定。在相 邻的两块分体式磁极(13)之间分别装永磁体(17)，并使每相邻的两块永磁体(17)之间同 极性相对。永磁体(17)由多块组成。其下端与隔磁套(12)接触处加绝缘衬垫(20)，上端 加绝缘衬垫(20)后，用铜质楔条(10)将其径向压紧；在每块分体式磁极(13)的两端，用螺 钉(27)将绝缘挡板(15)固定在其上面，防止永磁体(17)轴向弹出。在分体式磁极(13)的 每条狭槽(26)内嵌入铜片(18)。在绝缘挡板(15)外边装端环(16)，采用焊接或铆接的方 法，将端环(16)与铜质楔条(10)和铜片(18)联接固定起来，形成转子启动笼，为在交变磁 场中产生感应电流形成回路。装配好的转子部件，通过装在其空芯轴(11)两端的轴承(7)， 与装配好的定子部件组装，同时装上热电阻传感器(9)冷却风叶(8)，防护罩(6)。为使转子部件形成外通风结构，如图2所示，空芯轴(11)中心，沿轴向钻有一两头相贯通的外通风孔(22)，在其中间部位，沿轴向钻有多排径向等角度分布，与外通风孔 (22)相连通的径向内通风孔(23)，制成具有外通风冷却通道的空芯轴(11)；如图6和图7 所示，隔磁套(12)由非导磁材料制成，其中心钻成与空芯轴(11)外圆直径相配的内孔，内 孔内开有键槽，和与内孔同轴，轴向间距与空芯轴(11)径向内通风孔(23)相等的多条环形 槽(28)，在每条环形槽(28)内，径向等角度钻有径向通风孔(24)，用于安装通孔螺栓(14)。 如图4所示，通孔螺栓(14)，其外部制成螺纹，中心沿轴向钻有一两头相贯通的通风孔。如图8和图9所示，由多块条状导磁性材料组成，其横截面呈扇形，纵切面呈矩形 的分体式磁极(13)，在其扇形对称中心，沿轴向钻有一排与隔磁套(12)每条环形槽(28)内 径向通风孔(24)相配的径向通风螺孔和通孔(25)，用于安装通孔螺栓(14)和提供通风通 道；和开有一条轴向贯通，径向不贯通的径向狭槽(26)，在其两侧开两条对称短狭槽。如图5所示，八字销(21)其横截面形呈“8”形，纵向形状，两头呈两个不完整的圆 柱形，中间呈长方体，其使隔磁套(12)与分体式磁极(13)组装后径向配合紧密，且不发生 径向窜动。为提高永磁体(17)导磁性能，如图10与图11所示，永磁体(17)，用磁性能良好， 导热率大的优质稀土钕铁硼永磁材料制成，其横截面形状呈扇形；为减少永磁体(17)涡流 发热，在其与隔磁套(12)和铜质楔条(10)接触处增放了绝缘衬垫(20)。铜质楔条(10)，其宽度大于永磁体(17)横截面宽度，目的在于可插入分体式磁极 (13)的楔槽内，压紧永磁体(17)；其长度做成大于分体式磁极(13)的轴向长度。用于和铜 片(18)与端环(16)构成转子启动笼。
权利要求
一种永磁同步电机，其由定子和转子两大部件组成，其特征是定子部件与普通三相异步电机基本相同，由机壳、定子铁芯(1)、电枢绕组(2)组成，机壳由壳体(3)、端盖(4)、轴承盖(5)和防护罩(6)组成；转子部件由空芯轴(11)、隔磁套(12)、分体式磁极(13)，由里至外顺序同轴组装，空芯轴(11)与隔磁套(12)由键(19)联接固定；隔磁套(12)与分体式磁极(13)由通孔螺栓(14)和设在其两端的八字销(21)联接固定；在相邻的两块分体式磁极(13)之间，径向等角度装有永磁体(17)，在其上下两端，分别衬有绝缘衬垫(20)，并用铜质楔条(10)将其径向压紧；在其两端，用绝缘挡板(15)将其轴向压紧，在分体式磁极(13)的狭槽(26)内，嵌有铜片(18)，其和铜质楔条(10)、与设在分体式磁极(13)两端，绝缘挡板(15)外侧的端环(16)联接固定后共同构成转子启动笼。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是所述的空芯轴(11)，其中心轴 向钻有一两头相贯通的外通风孔(22)；中间部位钻有沿轴向排列的多排径向等角度分布， 与外通风孔(22)相连通的径向内通风孔(23)。
3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是所述隔磁套(12)，其中心轴向 钻有与空芯轴(11)外圆直径相配的内孔；内孔内开有键槽；和与内孔同轴，轴向间距与空 芯轴(11)径向内通风孔(23)相等的多条环形槽(28)；在每条环形槽(28)内，径向等角度 钻有径向通风孔(24)。
4.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是所述分体式磁极(13)，其由多 块横截面呈扇形，纵切面呈矩形的条状磁性材料组成，在每块扇形条状磁性材料的扇形对 称中心，沿轴向钻有一排与隔磁套(12)每条环形槽(28)内径向通风孔(24)相配的径向通 风螺孔和通孔(25)；和开有一条轴向贯通，径向不贯通的径向狭槽(26)；在其两侧开有两 条对称短狭槽。
5.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是所述通孔螺栓(14)，其外部制 成螺纹，中心轴向钻有两头相贯通的通风孔。
6.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是所述八字销(21)，其横截面形 状呈“8”字形；轴向形状，两头呈两个不完整的圆柱形，中间呈长方体。
7.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是所述永磁体(17)，其由磁性能 良好，导热率大的优质稀土钕铁硼永磁材料制成，每个磁极由多块组成，其横截面形状呈扇 形。
8.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机，其特征是所述铜质楔条(10)，其宽度大 于永磁体(17)横截面宽度，其长度大于分体式磁极(13)的轴向长度。
全文摘要
一种在国民经济各领域中具有广泛用途的永磁同步电机，其由定子和转子两大部件组成。定子部件与普通三相异步电机的定子基本相同，由机壳、定子铁芯(1)和电枢绕组(2)组成；转子部件由空芯轴(11)、隔磁套(12)、分体式磁极(13)，由里至外顺序同轴组装，空芯轴(11)与隔磁套(12)由键(19)联接固定，隔磁套(12)与分体式磁极(13)由通孔螺栓(14)和八字销(21)联接固定；在相邻的两块分体式磁极(13)之间，装永磁体(17)，并用铜质楔条(10)径向将其压紧。在分体式磁极(13)的狭槽(26)内装铜片(18)，在其两端装端环(16)，三者共同组成转子启动笼。本发明的显著特点，转子部件易与普通三相异步电机定子部件组合；转子部件具有外通风冷却通道，冷却降温效果好，温升低、效率高。
文档编号H02K15/03GK101931294SQ200910033329
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者廖传德, 朱设华, 金亦石 申请人:南通金驰机电有限公司