一种新型永磁同步电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型永磁同步电机，电机由定子、转子、磁场位置传感器和速度传感器组成，定子为９槽，直槽，槽形相同，均匀分布；定子磁楔为有齿槽顶隙；转子８块磁钢嵌入转子内，径向排列或切向排列；与一般永磁电机比较，本实用新型专利技术的永磁同步电机具有以下优点：（一）具有足够大的转矩及适宜的速度调节范围，可不借助减速装置，电机可以直接进行动力拖动；（二）结构简单，制造成本低；（三）具有超大转矩，而工作电流较一般永磁电机小３～５倍，并且其生产工艺简单，制作成本低廉。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种新型永磁同步电机，具体为一种低速的永磁 同歩电机。
技术介绍
众所周知，电机是各种设备动力的来源。而设备在运行中对转矩 和转速有严格的要求，为满足这种需要，屏弃传统传动模式，在不借 助机械减速装置的情况下，实现电机的直接拖动，达到低速，大转矩 和无脉动平滑调速，是实现市场的追求目标。永磁电机由于电机转子磁场的几何形状不同，使转子磁场在空间 的分布可分为正弦波和方波两种。因此当转子旋转时在定子上产生的 反电动势波形也有两种， 一种为正弦波，另一种为方波。两种波形的 永磁电机在原理，模型及控制方法上也有所不同。但两者均可实现超 大转矩、低速传动的性能。由于永磁电机体积小，性能好，高效节能 的特点得到日溢广泛的应用，可以取代齿轮传动的超大转矩永磁同步 电机，更为人们所重视。另外，本专利申请人在于2007年6月7日提交的申请号为.-200710028536.4，名称为"一种新型永磁同步电机"的专利申请中公 开了一种电机，与一般永磁电机比较，具有以下优点(一)具有足够 大的转矩及适宜的速度调节范围，可不借助减速装置，电机可以直接进行动力拖动；(二) 结构简单，制造成本低；(三) 具有超大转矩，而工作电流较一般永磁电机小3 5倍。但是，其定子磁楔为环状导体，定子无齿槽顶隙的结构在制作时 较为复杂，生产效率不是很高，未能发挥其最优的效果。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种使用 效果好、生产成本低、效率高的永磁同步电机。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是 -一种新型永磁同歩电机，电机由定子、转子、磁场位置传感器和 速度传感器组成，其特征在于① 定子为9槽，直槽，槽形相同，均匀分布；② 定子磁楔为有齿槽顶隙；③ 转子8块磁钢嵌入转子内，径向排列或切向排列； 当电机磁场容量不变的情况下,转矩转速和电压的关系如下式 Ti = n。 Ui Toni U0式中TQ——原电机转矩T,——改进电机转矩 nQ——原电机同步转速 ni——改进电机同步转速 U0——原电机电压U,——改进电机电机电压。 本技术的有益效果是与一般永磁电机比较，本技术的 永磁同步电机具有以下优点(一) 具有足够大的转矩及适宜的速度调节范围,可不借助减速装 置,电机可以直接进行动力拖动；(二) 结构简单，制造成本低；(三) 具有超大转矩，而工作电流较一般永磁电机小3 5倍。 并且，由于是采用定子磁楔为有齿槽顶隙的结构，因而在生产工艺简单，生产效率高，制造成本低廉。以下结合附图和实施例对本技术进一歩说明。 附图说明图1是本技术的结构示意图； 图2是图1的左视图； 图3是本技术的定子绕组绕线图； 图4是本技术电机的反电动势波形图； 图5是本技术电机的矩角特性曲线图； 图6是目前一般感应电机的结构原理示意图； 图7是目前的永磁电机的结构原理示意图； 图8是本技术的结构原理示意图。具体实施方式参照图l、图2，本技术的永磁同步电机，由定子2、转子l、 磁场位置传感器4和速度传感器5组成。参照图l，本技术的电机属于分数槽永磁同步电机，电机定 子2为9槽结构，槽形为直槽，均匀分布，槽形相同，定子磁楔为有 齿槽顶隙。转子1由8块矩形永久磁铁嵌入其内，嵌入方式为径向排列或切 向排列。两者有不同的磁场结构，但均具有良好的动力特性。定子绕组为三相，排列形式见绕线图3，三相3组绕组12(T排 列。定子转子气隙(双向)为1.2 2.2毫米。另外，所述磁场位置传感器4为内置式，同歩性和精度较高。 本技术样机实际测试效果1.反电动势波形，如图4所示；2..通过外动力使电动机转子旋转,设定驱动转数为210r.p.m.用 电压表测得电机定子绕组反电势相电压A、 B或C为175V; 线电 压AB、 BC、 AC为285V3. 该技术电机外部控制器电压为400V。4. 电机的矩角特性，如图5，对电机拖动以DC25V,恒流+8.5A。 在电机轴加一杠杆(lm)用弹簧秤在18(T电角度内连续测得力矩数据， 获得的曲线为电机的矩角特性曲线。该曲线最大力矩为 M=166,6N m.5. 电机牵出性能测定是考核该电机的最大力矩和在电流不断增 加的情况下牵出特性。本技术的电机与其它永磁电机及感应电机的区别，以图6 8 进行说明，如图6，对于一般的感应电机，其电机转动参数与极数相关；如图7，对于一般的永磁电机，其电机转动参数应完全与极数相 关；而参照图8，其电机转动参数与极数无关。本技术永磁同步电机的实施及工作如下(一) 电机旋转原理，参照图9从图9中可见,电机定子产生的旋转磁场(N S)对转子磁场S N 实施同歩旋转,而电机内磁场位置U、 V、 W是通过电机内置的磁场位 置传感器,将测出的电机转子位置信号传送给驱动器，通过控制功率变 换器中的逆变器换流,以保持转子磁场和定子磁场一定的相角差。以 便保证电机能够良好的实行调控。(二) 实现超大转矩和低速传动方法 当电机磁场容量不变的情况下,转矩转速和电压的关系如下式Ti 二 n0 Ui Ton！ Uo式中T。——原电机转矩T\——改进电机转矩 n。——原电机同步转速 ni——改进电机同步转速 U0——原电机电压(控制)——改进电机电机电压(控制)例如转矩提高,转速减少，控制电压调整情况下计算方法如下<formula>formula see original document page 9</formula>式中结果表明,当转矩提高5.3倍，电机转速下降至200 r.p.m，而电 机控制电压为400V，可见传统定子为多槽结构时，无法达到上述目 的。采用定子为9槽,绕线空间较大,比原有电机绕组增加5.3倍匝数 是可以实现的，对比等转矩电机通常为大功率高速电机，电机属恒转 矩调节，驱动器需变频达到低速输出的要求,无论是变频变压,还是变 频变流，电机的调节，都会降低传动效率，且低速脉动平滑调节十分 困难。本技术较前者有明显优势。采用上述方法不仅可以取得超大转矩和需要的低转速，而且电机 的控制接近于恒功率的调节。(三) 电机驱动电压的确定方法由于电机定子匝数的成倍增加，反电势波形电压也相应提高,当 设定低速额定转速之后所测得的反电势线电压的s/^倍是驱动器的 控制电压。(四) 电机额定功率<formula>formula see original document page 9</formula>M——Efe机额定转矩 kg mn "~^机额定转速 转/分N——fe机额定功率 kW 例如:n =200 r.p.mM =30 kg MN= 30X200 =6.2 kW 975类比普通电机M二30kg M n = 1000r.p.mN= 30X1000 =31kW 975从上可知，本技术的电机提高了5倍。 与一般永磁电机比较具有以下优点(一) 具有足够大的转矩及适宜的速度调节范围,可不借助减速装 置,电机可以直接进行动力拖动。(二) 结构简单,制造成本低(三) 内置式磁场位置传感器,同步性和精度较高。(四) 具有超大转矩，而工作电流较一般永磁电机小3 5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型永磁同步电机，电机由定子、转子、磁场位置传感器和速度传感器组成，其特征在于：　　　　①定子为９槽，直槽，槽形相同，均匀分布；　　　　②定子磁楔为有齿槽顶隙；　　　　③转子８块磁钢嵌入转子内，径向排列或切向排列；　　　　④当电机磁场容量不变的情况下，转矩转速和电压的关系如下式　　　　Ｔ↓［１］／Ｔ↓［０］＝ｎ↓［０］／ｎ↓［１］.Ｕ↓［１］／Ｕ↓［０］　　　　式中：Ｔ↓［０］－原电机转矩　　　　Ｔ↓［１］－改进电机转矩　　　　ｎ↓［０］－原电机同步转速　　　　ｎ↓［１］－改进电机同步转速　　　　Ｕ↓［０］－原电机电压　　　　Ｕ↓［１］－改进电机电机电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐继鸿，吴金华，
申请(专利权)人：鹤山市鹤龙机电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]