[发明专利]高功率密度的超高效永磁同步电动机

说明书

技术领域

本发明属于电机技术领域，更具体地说，涉及一款额定功率为22kW的超高效永磁同步电动机。

背景技术

随着电力电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。永磁同步电机与普通异步速电机相比，具有如下优势：1、效率高，不仅仅指额定功率点的效率高于普通三相异步电机，而且其在整个调速范围内的平均效率。永磁同步电机的励磁磁场由永磁体提供，转子不需要励磁电流，电机效率提高，与异步电机相比，任意转速点均节约电能，尤其在转速较低的时候这种优势尤其明显。2.启动转矩，永磁同步电机一般也采用异步起动方式，由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不起作用，在设计永磁电机时，可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求，例如使起倍1.8倍上升到2.5倍，甚至更大。3.对电网运行的影响，因异步电机的功率因数低，电机要从电网中吸收大量的无功电流，造成电网翰变电设备及发电设备中有大量无功电流，进而使电网的品质因数下降，加重了电网及枪变电设备及发电设备的负荷，同时无功电流在电网、翰变电设备及发电设备中均要消耗部分电能，造成电力电网效率变低，影晌了电能的有效利用。在永磁电机转子中无感应电流励班，电机的功率因数高，提高了电网的品质因数使电网中不再需安装补偿器。同时，因永磁电机的高效率，也节约了电能。4、体积小，重量轻，由于使用了高性能的永磁材料提供磁场，使得永磁电机的气隙磁场较感应电机大先增强，永磁电机的体积和重最较感应电机可以大大的缩小。

永磁同步电机具有高效节能、高功率密度等显著特点而得到了广泛应用。虽然永磁同步电机的定子结构和制造工艺与异步交流电机相似，但两者的转子结构不相同，永磁同步电机的转子内嵌有磁钢(稀土磁性材料)，并且通过磁钢构成磁极。由于现有永磁同步电机的气隙与异步电机气隙相似，永磁磁密波形正弦性畸变率高达百分之二十以上，工作时产生大量影响电机性能的谐波，这些谐波不但增加了电机的功率损耗，而且加大了电机的振动和噪声。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明提出了一种超高效永磁同步电动机，采用改进型的转子结构和不均匀气隙，有效改善了永磁磁密波形的正弦性。本发明在转子的结构上采取相应的措施，能消除部分对电机有害的谐波，有效减小电机的损耗、温升和噪声。同时参考异步电动机定子内外径，为充分利用材料，提升效率，重新调整优化了定子内径尺寸。

本发明采用如下技术方案：

一种高功率密度的超高效永磁同步电动机，它包括定子、转子、磁钢，所述转子与定子之间设有气隙，转子上设置有均匀分布的矩形磁钢槽，磁钢放置于矩形磁钢槽内，转子两端用不导磁端板封装磁钢,所述矩形磁钢槽和空气槽之间设有隔磁磁桥，所述隔磁磁桥用于连接矩形磁钢槽和空气槽。

本技术方案进一步的优化，气隙为不均匀气隙，矩形磁钢槽的中心位置所对应的气隙长度δ₁是最小气隙长度，空气槽的中心位置所对应的气隙长度δ₂为最大气隙长度，最大气隙长度与最小气隙长度比为1.1-1.9。本技术方案进一步的优化，

本技术方案更进一步的优化，最大气隙长度与最小气隙长度比为1.5。

本技术方案更进一步的优化，最小气隙长度δ₁为0.55-0.75mm，最大气隙长度δ₂为0.75-0.95mm。

本技术方案更进一步的优化，最小气隙长度δ₁为0.6mm，最大气隙长度δ₂为0.8mm。

本技术方案更进一步的优化，最小气隙长度δ₁为0.7mm，最大气隙长度δ₂为0.9mm。

本技术方案进一步的优化，磁钢为矩形。

本技术方案更进一步的优化，磁钢为分段结构，分段结构的磁钢由多段磁钢粘结而成。

本技术方案进一步的优化，空气槽以一段同心圆弧段和两条直线段为边界，直线段夹角为60度，彼此以圆角连接。

本技术方案进一步的优化，磁钢所用材料为钕铁硼永磁体38UH，或38SH。

本发明具有优点如下：

1.由于定子内外径的合理优化，既减小了转子体积，降低了其转动惯量，改善了电机的动态性能；同时大幅度降低了电机体积，提高了电机的功率密度以及电机的效率。