【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机，尤其涉及一种由异步电机改装的异步启动永磁同步电机。
技术介绍
1、旋转交流电机主要分为感应电机和同步电机两大类。感应电机在工农业生产和日常生活中应用广泛，其转速和电源频率之间没有严格的固定关系，而是随负载的变化而变化，但转速范围变化不大。感应电机的定子和转子之间没有电的联系，能量的传递是靠电磁感应实现的。感应电机主要作为电动机运行，具有以下优点：结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠、成本低、坚固耐用。但需要从电网吸收滞后的无功功率，使电网功率因数变坏，且调速性能差。
2、同步电机方面，按结构形式的不同可以分为凸极同步电机和隐极同步电机两种。同步电机主要用作发电机，也可用作电动机和补偿机运行。同步电机的转速和电网频率之间存在固定不变的关系，正常工作时其转速恒定不变且与负载的大小无关。供给同步电机励磁的装置，称为励磁系统。励磁系统是同步电机的重要组成部分，对电机的运行性能有重要影响。磁场是电机实现机电能量转换的基础。根据获得磁场方式的不同，励磁方式可分为电励磁和永磁励磁。与电励磁电机相比，永磁电机具有以下优点：(1)取消了励磁系统损耗，提高了效率。(2)取消了励磁绕组和励磁电源，结构简单，运行可靠。(3)稀土永磁电机结构紧凑、体积小、重量轻。(4)电机的尺寸和形状灵活多样。因此永磁同步电机具有以下特点：(1)本身的功率效率高以及功率因数高。(2)发热小，因此电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小。(3)系统采用全封闭结构，无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声，免润滑油、免维护。(4)允许的过载电流大，可靠性
3、同步电动机相对异步电动机而言，优点是高功率因素、高效率、转子参数可测、定转子间气隙大、控制性能好、体积小、重量轻、结构简单、高转矩/惯量比等，在石油、化工、轻纺、矿山、车辆、数控机床、机器人、及航空航天等领域得到了日益广泛的应用，正面向大功率化(高转速、高转矩)、高功能化和微型化方面发展。永磁同步电动机由定子和转子组成，定子与异步电动机相同，由三相绕组和定子铁心组成。转子上安装有预先磁化(充磁)过的永磁体，不需要外加能量就能在其周围空间建立磁场，这既可简化电机结构，又可节约能量。
4、和异步电机相比，永磁同步电动机具有突出优点：
5、(1)由于转子采用永磁体制成，因此磁通密度高，不需要励磁电流，消除了励磁损耗。与异步电机相比，减少了定子边绕组的励磁电流和转子边的铜、铁损耗，大幅度减少了无功电流，由于定、转子磁势同步，转子铁心无基波铁耗，因此效率(关系有功电能)和功率因素(关系无功电能)都比异步电动机高。永磁同步电动机一般设计得即使在轻载运行时功率因素和效率也较高。从电机的负载变化看，稀土永磁同步电动机可以在25％～120％额定功率的范围内保持高功率因数和高效率状态下运行，而一般三相异步电动机通常只能在60％～100％额定功率保持一种较高性能工作。
6、(2)永磁同步电动机转速与频率维持严格不变的的固定关系，与异步电动机负载运行时有较大的转差率不同，永磁同步电动机具有较硬的机械特性，对于因负载变化引起的电机转矩扰动具有较强的承受能力。永磁同步电动机转子铁心可做成镂空结构以减少转子惯量，而且永磁同步电动机的起、制动时间都比异步电动机快很多，高转矩/惯量比使得永磁同步电动机比异步电动机更适合在快速响应的条件下运行。
7、(3)由于异步电机工作时，转子绕组有电流流动，而这个电流完全以热能的形式消耗掉，所以在转子绕组中将产生大量的热量，使电机的温度升高，影响了电机的使用寿命。由于永磁电机效率高，转子绕组中不存在电阻损耗，定子绕组中较少有或几乎不存在无功电流，使电机温升低，极低的温升也保证了永磁体的寿命，延长了电机的使用寿命。同时永磁同步电动机的尺寸较异步电动机大大减小，重量也大为减轻。同样散热条件和绝缘材料的永磁同步电动机比三相异步电动机功率密度大2倍以上。
8、(4)最重要的一点是对电网运行的影响。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、输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，加重了电网及输变电设备及发电设备的负荷，同时无功电流在电网、输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，影响了电能的有效利用。同样由于异步电机的效率低，要满足输出功率的耍求，势必要从电网多吸收电能，进一步增加了电网能量的损失，加重了电网负荷。在永磁电机转子中无感应电流励磁，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。
9、以上对异步电机和永磁同步电机综合效益进行了分析对比，另一方面国家对异步电机的替换升级也提出了明确要求。2013年发布的全国《电机能效提升计划》，仅对2003年以前生产的y系列、y2系列等电机提出淘汰的要求。这是从我国的实际情况出发，为了减轻企业的负担，考虑进行分期分批淘汰。按照工信部2012年以后发布的第二批、第三批及第四批淘汰目录，2003年以后生产的y系列、y2系列等电机，也应淘汰。2012年6月，国家颁布相关新政策，明确规定明确禁止y、y2(能耗3级以上)系列电机于2012年9月1日后生产和销售。工业和信息化部、市场监督管理总局于2021年11月联合印发《电机能效提升计划(2021-2023年)》。《计划》提出，到2023年高效节能电机年产量达到1.7亿千瓦，在役高效节能电机占比达到20％以上，实现年节电量490亿千瓦时，相当于年节约标准煤1500万吨，减排二氧化碳2800万吨。推广应用一批关键核心材料、部件和工艺技术装备，形成一批骨干优势制造企业，促进电机产业高质量发展。其中更是明确指出：(1)加快提升绿色设计能力。积极推进电机系统全生命周期绿色设计，鼓励通过电机性能优化、铁芯高效化、机壳轻量化等系统化创新设计，综合提升电机产品能源资源利用效率。优化风机、水泵叶轮尺寸和线型，大力发展与高效节能电机合理匹配的新一代风机、水泵产品。(2)积极实施电机高效再制造。推动完善废旧电机回收利用体系，鼓励废旧电机回收利用、电机高效再制造与电机使用企业加强合作，创新电机高效再制造运营模式。加强再制造电机与负载匹配技术研究，推进再制造电机质量控制、工艺装备和检测能力建设。组织开展电机高效再制造产品认定，进一步规范再制造电机生产，引导再制造电机产品应用。(3)开展存量电机节能改造。鼓励钢铁、有色、石化、化工、建材、纺织等重点工业行业开展用能设备节能诊断，结合设备能效水平和运行维护情况，评估先进节能技术装备推广应用潜力。引导企业实施电机等重点用能设备更新升级，优先选用高效节能电机，加快淘汰不符合现行国家能效标准要求的落后低效电机。鼓励企业对低效运行的风机、泵、压缩机等电机系统开展匹配性节能改造和运行控制优化等等具体要求。
10、从以上条件要求出发，并出于节省成本考虑，对现有异步电机进行升级改装，在节约成本的同时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，包括：定子铁心(3)和设于其内部的笼型转子(1)，所述定子铁心(3)与笼型转子(1)同心，所述笼型转子(1)的表面沿圆周方向嵌入永磁体，相邻的所述永磁体之间磁极相反，相邻的所述永磁体之间的距离相等。
2.根据权利要求1所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述定子铁心(3)包括定子齿和定子轭两部分，所述定子轭为圆环型，所述定子齿沿周向均布于所述定子轭的内环上，电枢绕组(2)缠绕在定子齿上，绕组线圈沿径向排列。
3.根据权利要求2所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述笼型转子(1)表面设有转子槽，所述转子槽的数量、形状和尺寸与永磁体一致，所述永磁体嵌入所述转子槽中。
4.根据权利要求3所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述永磁体为直槽结构，所述永磁体的槽口和槽底长度相等，转子槽的中轴线方向与笼型转子(1)的轴线方向平行。
5.根据权利要求4所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述永磁体为斜槽结构，
6.根据权利要求5所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述永磁体为燕尾槽结构，所述永磁体的槽口的长度小于槽底的长度，转子槽的中轴线方向与笼型转子(1)的轴线方向平行。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述槽口的长度为L1，所述槽底的长度为L2，L1＝D×π×α1÷2÷p，L2＝D×π×α2÷2÷p，D为笼型转子(1)的直径，α1为槽口极弧系数，α2为槽底极弧系数，p为极对数。
8.根据权利要求7所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，永磁体的厚度为hm，hm＝fm÷h，fm为电动势，h为永磁体产生的磁场强度。
9.根据权利要求8所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述定子铁心(3)外部设有自耦变压器，所述自耦变压器用于提高异步转矩。
10.根据权利要求9所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述笼型转子(1)的表面镶嵌有若干条铸铝导条。
...【技术特征摘要】
1.一种由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，包括：定子铁心(3)和设于其内部的笼型转子(1)，所述定子铁心(3)与笼型转子(1)同心，所述笼型转子(1)的表面沿圆周方向嵌入永磁体，相邻的所述永磁体之间磁极相反，相邻的所述永磁体之间的距离相等。
2.根据权利要求1所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述定子铁心(3)包括定子齿和定子轭两部分，所述定子轭为圆环型，所述定子齿沿周向均布于所述定子轭的内环上，电枢绕组(2)缠绕在定子齿上，绕组线圈沿径向排列。
3.根据权利要求2所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述笼型转子(1)表面设有转子槽，所述转子槽的数量、形状和尺寸与永磁体一致，所述永磁体嵌入所述转子槽中。
4.根据权利要求3所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述永磁体为直槽结构，所述永磁体的槽口和槽底长度相等，转子槽的中轴线方向与笼型转子(1)的轴线方向平行。
5.根据权利要求4所述的由异步电机改装的异步启动永磁同步电机，其特征在于，所述永磁体为斜槽结构，所述永磁体的槽口和...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志强，姜琳，王树栋，祁永艳，张秀梅，王遂平，张仁鹏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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