补偿式节能三相异步电动机转子制造技术

本发明专利技术提供了一种补偿式节能三相异步电动机转子，通过改变转子结构，提高了电动机运行工况的稳定性能，实现了缺相保护，缺相运行不烧电机，照常运行工作，输入电能少，输出功率大，在电压不稳定的情况下，照常启动运行，不需要任何保护辅助装置。其技术方案为：包括转子铁芯，转子铁芯由转子硅钢片叠加挤压而成，所述转子铁芯内嵌入有永磁材料。永磁材料嵌入在转子铁芯表面设置的螺旋槽中，或者，永磁材料交替嵌入在硅钢片之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种鼠笼式电动机，尤其是一种补偿式节能三相异步电动机转子。
技术介绍
目前广泛应用的三相异步电动机主要由两大部分组成定子和转子，两者之间有 0. 2mm Imm的均勻气隙，当定子三相绕组接通三相电源后就能产生具有一定磁极对数的空间旋转磁场，此时转子内部产生感应电势并有电流，转子电流在旋转磁场中相互作用所产生电磁作用力的，使转子向旋转磁场方向转动，从而从轴上输出机械能。一般中小型电机转子结构多为鼠笼式，其结构简单，由溶化的铝直接浇铸在定子铁芯槽内，连同短路端环和风翼一次铸成，此种结构转子电阻率相对较大，热损耗较多，电动机起动电流较大而起动转矩并不大，对于三相电源来说，异步电动机有定子绕组的存在，相当于感性阻抗，其定子电流总是滞后电网电压，在建立磁场时必须从电网吸收一定的无功功率，因为起动时由于定子电流基本上是励磁电流，主要用于无功励磁，此时转子的有功分量也几乎为零，故定子和转子功率因数COSv很低，接近于o(为ψ功率因数角，即功率因数为功率因数角的反弦COS=Il/有功功量/总功量)，主磁通也有明显的减少，起动电流约为额定电流的4倍 7 倍，然而起动转矩倍数则仅为1. 0 2. 2。大的起动电流，对于不经常起动的电动机本身并没有什么影响，因为一般起动过程都比较短暂，但是如果频繁的起动或超出允许的起动频数时，将会引起电机绕组的过热。而起动电流大的主要问题是它将引起大的线路压降，特别是大容量电机和大惯性负载起动时所引起的电压跌落幅度大，持续时间长，从而影响附近其他电气设备的正常运行，严重时可能使重载下运行的异步电动机发生堵转，或欠压保护电器动作而停车等，电压的跌落同时也使起动电动机本身的起动发生困难，甚至于起动不起来。对于起动转矩倍数小的普通鼠笼异步电动机在额定负载下就很难起动。在一定的负载转矩下，定子电压下降将引起转矩降低，转差率加大，将使定子电流和温升超过正常值， 若最大转矩小于负载转矩时，将因带不动负载而被迫带电停车，此时若无保护设备，电动机会因过大的电流使绕组烧坏。因异步电动机磁路有气隙，用于产生磁场的空载励磁电流较大，且空载功率因数很低，因此三相异步电动机不宜长时空载或轻载运行。
技术实现思路
本专利技术提供一种补偿式节能三相异步电动机转子，通过改变转子结构，提高了电动机运行工况的稳定性能，实现了缺相保护，缺相运行不烧电机，照常运行工作，输入电能少，输出功率大，在电压不稳定的情况下，照常启动运行，不需要任何保护辅助装置。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了两种技术方案。方案一如下补偿式节能三相异步电动机转子，包括转子铁芯，转子铁芯由转子硅钢片叠加挤压而成，其特征在于所述转子铁芯的两端设有凹槽，转子铁芯的表面设有与两端凹槽相连接的螺旋槽，转子铁芯两端的凹槽以及转子铁芯表面的螺旋槽内嵌有永磁材料。对上述技术方案的改进所述凹槽和螺旋槽的深度与转子内置导电铝条的宽度一致。方案二如下补偿式节能三相异步电动机转子，包括转子铁芯，转子铁芯由转子硅钢片叠加挤压而成，其特征在于所述相叠加的转子硅钢片之间通过挤压设有类似于硅钢片形状的永磁材料。一种方案一和方案二中所述的永磁材料，所述永磁材料按照重量百分比是由 50% 70%的铝、2% 10%的硅、10% 40%的铜、10% 35%的稀土融合而成的。对上述技术方案的改进所述永磁材料按照重量百分比是由55%的铝、5%的硅、 20%的铜、20%的稀土融合而成的。另一种方案一和方案二中所述的永磁材料，所述永磁材料按照重量百分比是由 65% 90%的铜、10% 35%的稀土融合而成的。对上述技术方案的改进所述永磁材料按照重量百分比是由65%的铜、35%的稀土融合而成的。有益效果本专利技术方案一中所述的补偿式节能三相异步电动机转子，转子铁芯的表面设有与两端凹槽相连接的螺旋槽，转子铁芯两端的凹槽以及转子铁芯表面的螺旋槽内嵌有永磁材料， 这样结构的转子，永磁材料材料均勻的分布在转子内部且环绕转子的结构，转子内形成螺旋电流，由右手螺旋定则可得本专利技术所述的转子可感应出与电流方向相同的磁场，而带点导体电流在同向磁场中流速会有所提高，故近一步提高了转子的导电性能。本专利技术方案二中所述的补偿式节能三相异步电动机转子，所述相叠加的转子硅钢片之间通过挤压设有类似于硅钢片形状的永磁材料。与方案一中所述的转子结构不同但所达到的效果相同，同样是永磁材料均勻的分布在转子内部且环绕转子的结构，转子内形成螺旋电流，由右手螺旋定则可得本专利技术所述的转子可感应出与电流方向相同的磁场，而带点导体电流在同向磁场中流速会有所提高，故近一步提高了转子的导电性能。永磁材料是由铝、硅、铜、稀土融合而成，稀土金属可与多种金属组成化合物，稀土氧化物的熔点很高，生成自由能负值很大，是稳定的化合物，稀土铝合金属于热强铸造铝合金，起高温强化作用，可提高合金的耐热性能(350°C-40(TC)，可与多种元素化合.专家实验发现快速凝固法Al-si-0. 35RE合金中有Alsice新相生成且大大提高硅铝合金的导电率，并且合金经过一定时间高能球磨及多道次热挤压变形后，合金中各种组织晶粒细化， 位错钉扎，Alsice相形成网状结构，提高合金表面渗流效应，更有助于高硅铝合金的导电率的进一步提高，且稀土中的铷元素具有永磁性能，由此可知当新的永磁材料添加到转子内可改变转子的性能。综上所述，本专利技术所述的补偿式节能三相异步电动机转子的性能得到一定的提高，具体如下(1)、导电性能大大提高.新材料的导电性能比原有转子材料要好，且转子结构变化使导电面积增加.新型材料均勻的分布在转子内部且环绕转子的结构，转子内形成螺旋电流，由右手螺旋定则可得本专利技术所述转子可感应出与电流方向相同的磁场，而带点导体电流在同向磁场中流速会有所提高，故近一步提高了转子的导电性能；(2)、电阻小，电阻率低.新型材料比原有转子内的铝和铁相比优越很多；(3)、因稀土的存在而大大提高了其导磁性能，减小了磁阻；(4)、稀土的永磁性从而使新型转子具有一定的磁性，在运行中可达到漏磁补偿的效果；(5)、耐高温性能.稀土铝合金的高温强化性能可提高一般金属的耐热性，原有转子铝的熔点约为660°C，而新型转子可提高到1000°C以上；(6)、良好的导电性能和电阻小的缘故使新型电机在正常工作时温升比传统Y系列电机降低，从而延长其使用寿命。电磁转矩物理表达式为Τ=ΚΤΦΙ20^Ψ2 (KT为转矩常数；Φ为磁通；I2C0SW2 转子电流的有功分量)因本专利技术所述转子磁阻小，并含有漏磁补偿故磁通Φ增大；转子电阻率低，产生的感应电势相同的情况下，转子电流12增加，有功分量I2C0SW2增大。两方面提高了电磁转矩，也就是说在相同负载的情况下，可不必消耗原本那样多的输入功率而仍然正常运行，从而实现了前述以小带大的优点，即可节省部分电能。当电压降低或缺相时仍可保持较大的电磁转矩而不至于电动机堵转烧毁，且输出功率大，带载照常运行，因此实现了对电源和定子三相电的保护，而不需要保护辅助装置。因新型转子具有一定的磁性，起动时可视为一定的励磁，从而两相电源也可起动。电动机效率[ΡΖΑ^+ΡΟιΙ+Ρ ^+ΡΟ^+ΡΩ+ΡΔ ；(其中Ρ2为输出功率，PCul为定子铜损，Pi^e为铁损耗，PCu2为定子铜损，P Ω为机械损耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．补偿式节能三相异步电动机转子，包括转子铁芯，转子铁芯由转子硅钢片叠加挤压而成，其特征在于：所述转子铁芯的两端设有凹槽，转子铁芯的表面设有与两端凹槽相连接的螺旋槽，转子铁芯两端的凹槽以及转子铁芯表面的螺旋槽内嵌有永磁材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周正文，
申请(专利权)人：周正文，
类型：发明
国别省市：42