[发明专利]具有复合磁场的转子、制造方法及其永磁同步电动机

说明书

技术领域

本发明涉及电动机技术领域，特别是涉及一种具有复合磁场的转子结构、转子的制造方法及其具有该转子的永磁同步电动机。

背景技术

电机是使用电能的大户，据统计测算，我国电机保有量约17亿千瓦，总耗电量约3万亿千瓦时，占全社会总用电量的64％，其中工业领域的电机总用电量为2.6万亿千瓦时，工业用电动机消耗电能占其工业用电消耗的75％，在工业部门中各电机驱动系统消耗电能的比例为：泵类23％，风机16％，空压机18％，制冷压缩机7％，输送带2％，其他电机为34％，即风机、泵类、压缩机类共占总消耗的63％。

国家在推进节能减排、组织实施“十大节能工程”时，把“电机系统节能工程”列入其中。首先推进标准平台建设，使我国中小型异步电动机和永磁同步电动机的能效限定值和能效等级向国际行业标准体系靠拢。并相应地建立了我国强制性电动机能效限定值和能效等级标准。主要有：GB18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》、GB30253-2013《永磁同步电动机能效限定值及能效等级》。在两个电动机标准中，均将能效等级分为3级、2级及1级三个等级，其中1级最高(相当于IEC60034-30标准中IE4等级)，2级其次，确认为高效电机(相当于IEC60034-30标准中IE3等级)，3级最低(相当于IEC30034-30标准中的IE2等级)并强制规定到2017年9月，1级能效电动机应予以淘汰并不准使用。在4年多高效电动机研发和电机能效提升的实践中，异步电动机能效要达到1级(IE4)几乎是不可能的。而永磁电动机却是普遍能达到1级(IE4)等级，甚至更高。而最近IE又批准了IE5等级能效值，意味着，我国中小型电机的能效限定值和能效等级又将提升一级。为此，人们将永磁电动机作为我国二十一世纪中小型电机研发的领头羊产品。

从我国电机系统的角度看，系统运行效率很低。以水泵为例，在工业、农业和居民生活领域，水泵等负载机械应用数量很大。据统计，水泵配套电机占电机总量的23％，年耗电量占发电量的20％。在普通装备中，水泵所占比例是高的。然而，目前水泵类产品电能利用率非常低，实际运行效率不到50％，系统运行效率不到30％，每年我国在水泵类负载为此要浪费电力100亿千瓦·时。在一些负载中需要调节水泵的流量，过去常采用阀门、挡板等调节流量，这样做系统运行效率明显下降。

降低系统能耗的一种有效方法就是采用变频调速技术，其节能效果十分明显。

电动机长期驱动一个出水口可变的阀门而运行于一个恒定的转速，其水的流量是通过阀门来调节的。由于电动机恒速运行于高压头，故关小阀门可减少流量，但减少能耗的数值甚小。

从图1中可看到，A点为水泵原来的工作点，如果现在需要减少水的流量。在图1(a)的水流量的节流控制图中电动机的转速不变，工作点由A点移动到B点，此时的功率为：

P_B＝H_B﹒Q_B＝1.2H_A﹒0.8H_A＝0.96P_A

即当水泵水的流量降低到原来的80％时，功率仅降为原来的96％，只下降了4％。如果通过改变电动机的转速来调节流量，如图1(b)所示的水流量的节流控制图，则工作点由A点变为C点，相应的功率为：

P_C＝H_C﹒Q_C＝0.7H_A﹒0.8Q_A＝0.56P_A

与调节阀门方式节流相比，节电率为40％。

可见，通过改变电动机的转速来调节水泵流量，具有十分显著的节电效果。当然采用变频调速后，变频调速器本身也要消耗所带负载的5％～8％的电能，对于包含水泵、电动机、变频调速器的电机系统来讲，这一点也应考虑的，即使这样，水泵采用变频调速的节能效果依然是十分明显的。