本發(fā)明屬于高效電機(jī)領(lǐng)域，涉及一種適用于高性能電機(jī)的準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)：

電機(jī)是風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、傳輸帶等各種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置，廣泛應(yīng)用于冶金、石化、化工、煤炭、建材、公用設(shè)施等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，是用電量最大的耗電機(jī)械。據(jù)統(tǒng)計(jì)測算，2011年，我國電機(jī)保有量約17億千瓦，總耗電量約3萬億千瓦時(shí)，占全社會(huì)總用電量的64％，其中工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)總用電量為2.6萬億千瓦時(shí)，約占工業(yè)用電的75％。

近年來在國家政策的支持下，我國電機(jī)能效水平逐步提高，但總體能效水平仍然較低。從電機(jī)自身看，我國電機(jī)效率平均水平比國外低3-5個(gè)百分點(diǎn)，目前在用的高效電機(jī)僅占3％左右；從電機(jī)系統(tǒng)看，因匹配不合理、調(diào)節(jié)方式落后等原因，電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率比國外先進(jìn)水平低10-20個(gè)百分點(diǎn)。低效電機(jī)的大量使用造成巨大的用電浪費(fèi)。工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)能效每提高一個(gè)百分點(diǎn)，可年節(jié)約用電260億千瓦時(shí)左右。通過推廣高效電機(jī)、淘汰在用低效電機(jī)、對(duì)低效電機(jī)進(jìn)行高效再制造，以及對(duì)電機(jī)系統(tǒng)根據(jù)其負(fù)載特性和運(yùn)行工況進(jìn)行匹配節(jié)能改造，可從整體上提升電機(jī)系統(tǒng)效率5-8個(gè)百分點(diǎn)，年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電1300～2300億千瓦時(shí)，相當(dāng)于2－3個(gè)三峽電站的發(fā)電量。

從國際上看，面對(duì)資源約束趨緊的發(fā)展環(huán)境，全球主要發(fā)達(dá)國家都將提高電機(jī)能效作為重要的節(jié)能措施。2008年國際電工技術(shù)委員會(huì)(IEC)制定了全球統(tǒng)一的電機(jī)能效分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并統(tǒng)一了測試方法；美國從1997年開始強(qiáng)制推行高效電機(jī)，2011年又強(qiáng)制推行超高效電機(jī)；歐洲于2011年也開始強(qiáng)制推行高效電機(jī)。我國2006年發(fā)布了電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)(GB18613-2006)，近年來參照IEC標(biāo)準(zhǔn)組織進(jìn)行了修訂，新標(biāo)準(zhǔn)(GB18613-2012)于2012年9月1日正式實(shí)施。按照國家新標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)在生產(chǎn)的電機(jī)產(chǎn)品絕大多數(shù)都不是高效的。為加快推動(dòng)工業(yè)節(jié)能降耗，促進(jìn)工業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和節(jié)能約束性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，必須大力提升電機(jī)能效。

同時(shí)，在學(xué)術(shù)界一致認(rèn)為，采用變頻調(diào)速技術(shù)是有效的節(jié)能措施。高效電機(jī)和變頻電機(jī)試驗(yàn)對(duì)測試設(shè)備的功能及性能指標(biāo)提出了較高的要求，為了準(zhǔn)確獲取電機(jī)的效率。對(duì)電機(jī)本體的設(shè)計(jì)的提升，在行業(yè)內(nèi)一直沒有引起足夠的重視。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種氣隙磁場強(qiáng)、諧波含量低的適用于高性能電機(jī)的準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，提高了電機(jī)運(yùn)行的效率，降低了電機(jī)安裝空間；在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，有效地實(shí)現(xiàn)了電機(jī)節(jié)能的目標(biāo)。

技術(shù)方案：本發(fā)明的適用于高性能電機(jī)的準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，包括主動(dòng)子鐵心、設(shè)置在所述主動(dòng)子鐵心外側(cè)的準(zhǔn)V型磁鋼和輔動(dòng)子鐵心，主動(dòng)子鐵心為中空結(jié)構(gòu)，外側(cè)設(shè)置有多個(gè)齒部，兩相鄰齒部之間設(shè)置有準(zhǔn)V型磁鋼和輔動(dòng)子鐵心構(gòu)成的準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)，所述準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)和主動(dòng)子鐵心外側(cè)表面之間有冷卻通道。

進(jìn)一步的，本發(fā)明轉(zhuǎn)子中，準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)包括一個(gè)輔動(dòng)子鐵心和位于所述輔動(dòng)子鐵心兩側(cè)的兩塊準(zhǔn)V型磁鋼，所述的兩個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼構(gòu)成一個(gè)磁極，一個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)的兩個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼的肩部與主動(dòng)子鐵心軸中心點(diǎn)連線的夾角θ2滿足：

其中，p是電機(jī)的極數(shù)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明轉(zhuǎn)子中，一個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼與輔動(dòng)子鐵心接觸面的夾角θ1滿足：

進(jìn)一步的，本發(fā)明轉(zhuǎn)子中，一個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)中，輔動(dòng)子鐵心外緣兩個(gè)頂點(diǎn)與該輔動(dòng)子鐵心弧線的圓心連線的夾角θ3，滿足：

θ2<θ3<θ1。

進(jìn)一步的，本發(fā)明轉(zhuǎn)子中，夾角θ2取空氣氣隙磁場強(qiáng)度為最大值時(shí)的值。

進(jìn)一步的，本發(fā)明轉(zhuǎn)子中，主動(dòng)子鐵心的齒部為導(dǎo)磁材料。

進(jìn)一步的，本發(fā)明轉(zhuǎn)子中，進(jìn)一步的，本發(fā)明轉(zhuǎn)子中，冷卻通道的高度D1與準(zhǔn)V型磁鋼的寬度D2滿足：

D1>D2。

本發(fā)明轉(zhuǎn)子中，主要有矩形磁鋼，主動(dòng)子鐵心，輔動(dòng)子鐵心和冷卻通道等組成。其中，兩個(gè)矩形磁鋼組成安裝已定的角度θ2組成，且一個(gè)磁極的尾部成θ1角度，四個(gè)相同的矩形磁鋼，形成N和S對(duì)極，準(zhǔn)V型安裝；主動(dòng)子鐵心，不僅是磁通通道，而且是轉(zhuǎn)子的支架；輔動(dòng)子鐵心，安裝一定弧度θ3和半徑R1切割而成；冷卻通道，位于輔動(dòng)子鐵心和準(zhǔn)V型磁鋼的下面和主動(dòng)子鐵心的上面，且其寬度大于永磁的厚度，可以有效地增加磁阻從而避免準(zhǔn)V型磁鋼的磁短路，有效地避免了漏磁現(xiàn)象。本發(fā)明與現(xiàn)有永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子相比，氣隙磁通密度大，齒槽轉(zhuǎn)矩小，諧波低；凸極率高，有利于弱磁控制；有效地避免了磁路短路，漏磁少；提供冷卻通道，增強(qiáng)了溫度控制。

所述的準(zhǔn)V型安裝的矩形磁鋼，主要一個(gè)磁極等分成兩等份，兩等分安裝準(zhǔn)V字型安裝。另外，磁鋼的角度為θ1，該角度的大小取決于極弧系數(shù)和設(shè)計(jì)的氣隙磁密目標(biāo)值。

所述的準(zhǔn)V型磁鋼靠近空氣隙的起點(diǎn)和軸中心點(diǎn)成θ2，其弧度值小于磁極所對(duì)應(yīng)的的機(jī)械角度，另外，該角度與定子等尺寸有關(guān)，與這個(gè)電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩，諧波等有關(guān)。

所述主動(dòng)子鐵心，其齒部為導(dǎo)磁材料，其余部分可以為非導(dǎo)磁且高硬度的材料，主要起到支架作用。

所述所述冷卻通道不僅是冷卻通道，而且其寬度，大于或等于準(zhǔn)V型永磁塊的寬度，隔磁效果明顯。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子具有氣隙磁密高，定位力小和諧波含量低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中，充分地利用了準(zhǔn)V型內(nèi)嵌式永磁磁鋼的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際對(duì)氣隙磁密的要求和電機(jī)尺寸，齒槽配比等要求，計(jì)算出實(shí)際的磁鋼長度等相關(guān)的參數(shù)；其次，一種高性能電機(jī)的準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，分析了漏磁產(chǎn)生的機(jī)理和路徑，將磁路極易短路的路徑進(jìn)行了切除，故而有效地降低漏磁現(xiàn)象。最后，針對(duì)高效能電機(jī)的溫升問題，進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)計(jì)了冷卻通道。

附圖說明

圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)模塊圖。

圖3是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種適用于高性能電機(jī)的準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，主要包括，準(zhǔn)V型磁鋼1、輔動(dòng)子鐵心2、主動(dòng)子鐵心3和冷卻通道4組成。如圖1所示。

本發(fā)明中，準(zhǔn)V型磁鋼為一個(gè)磁極安裝型式，具體來說，將一個(gè)磁極等分后成準(zhǔn)V字型內(nèi)嵌安裝在轉(zhuǎn)子鐵心中，包括一個(gè)輔動(dòng)子鐵心2和位于所述輔動(dòng)子鐵心2兩側(cè)的兩塊準(zhǔn)V型磁鋼1，所述的兩個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼1構(gòu)成一個(gè)磁極，一個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)的兩個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼1的肩部與主動(dòng)子鐵心3軸中心點(diǎn)連線的夾角θ2，滿足：

其中，p是電機(jī)的極數(shù)。

所述準(zhǔn)V型磁鋼，等分后的磁鋼成θ1角度安裝，一個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)準(zhǔn)V型磁鋼1與輔動(dòng)子鐵心2接觸面的夾角θ1滿足：

所述輔動(dòng)子鐵心按照一定的弧形θ2剪裁，該角度θ2與定子等尺寸有關(guān)，與這個(gè)電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩，諧波等有關(guān)。

所述主動(dòng)子鐵心，其齒部為導(dǎo)磁材料，其余部分可以為非導(dǎo)磁且高硬度的材料，主要起到支架作用。

所述所述冷卻通道不僅是冷卻通道，而且其寬度，大于或等于準(zhǔn)V型永磁塊的寬度，隔磁效果明顯。

冷卻通道4的高度D1與準(zhǔn)V型磁鋼1的寬度D2滿足：

D1>D2

上述的θ1，θ2，和θ3等和D1，D2等在圖2中已詳細(xì)標(biāo)出。本發(fā)明準(zhǔn)V型磁鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的三維圖形如圖3所示(以8極為例)。

上述實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和等同替換，這些對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求進(jìn)行改進(jìn)和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。