專利名稱：感應起動的兩極永磁同步電動機的制作方法
技術領域：
本實用新型與同步電動機有關，尤指一種感應起動的永磁同步電動機。
背景技術：
三相(或單相)感應起動永磁同步電動機定子沖片及繞組形式與三相(或單相)感應電動機基本相同，但轉子結構則較為復雜。目前三相(或單相)感應起動永磁同步電動機的轉子磁極結構，按照磁極磁路的不同，大致上可分成
三大類型徑向式(如圖1A、圖1B所示)、切向式(如圖2A、圖2B所示)及混合式(如圖3A、圖3B所示)等三種結構，其轉子磁極多釆用高性能的稀土類永磁材料-釹鐵硼(NdFeB)制成，且圖1A至圖3B例示四極的轉子磁極結構。
就徑向式轉子磁極結構而言，當電動機進行感應起動時，因由定子鐵心進入轉子部鐵心后的回路(即轉子背鐵)面積不夠大，有減少起動轉矩的缺點；就切向式轉子磁極結構而言，其漏磁較大，且對轉軸而言須做隔磁環，考慮了
徑向式與切向式磁極結構的缺點，因此有混合式磁極結構的產生；混合式轉子磁極結構的應用較前述徑向式及切向式兩類普遍，但結構過于復雜為其缺點。

實用新型內容
有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種可提高起動轉矩的三相(或單相)感應起動的兩極永磁同步電動機。
為達到上述目的，本實用新型提供一種三相(或單相)感應起動的兩極永磁同步電動機，主要包含定子及轉子磁極結構，其中，轉子磁極結構具有兩個
磁極及轉子鐵心，各磁極由三塊相同大小的平板形同極性(N極或S極)的磁
鐵所組成，彼此以氣隙間隔適當的距離，在轉子鐵心上并開槽裝置鼠籠式的導體。
借由本實用新型的三相(或單相)感應起動的兩極永磁同步電動機，其轉子損失及定子激磁電流均減小，可達到提高效率及功率因子的效果。


圖1A與圖1B為公知三相(或單相)感應起動永磁同步電動機的徑向式轉
子磁極結構圖2A與圖2B為公知三相(或單相)感應起動永磁同步電動機的切向式轉子磁極結構圖3A與圖3B為公知三相(或單相)感應起動永磁同步電動機的混合式轉子磁極結構圖4為本實用新型感應起動的兩極永磁同步電動機的較佳實施例的轉子磁極構造圖5為本實用新型感應起動的兩極永磁同步電動機的較佳實施例平均轉矩隨電動機平均轉差率變化的曲線圖。附圖標記說明
轉軸 1 氣隙 2 磁鐵3
轉子槽孔4
磁極 11轉子鐵心 12導體 13
磁橋 1具體實施方式
為進一步了解并認同本實用新型的目的、特征及其功效，列舉較佳可行的具體實施例并配合附圖說明于后。
本實用新型感應起動的永磁同步電動機較佳實施例，主要包含定子及轉子磁極結構，其中，構成定子的沖片及其繞組形式與三相(或單相)感應電動機相同，因此不詳加贅述；請參閱圖4所示，轉子磁極結構具有兩個磁極ll及轉子鐵心12,每一磁極11結構主要由兩塊或兩塊以上相同大小的平板形同極性 (N極或S極)磁鐵所組成，彼此以氣隙間隔適當的距離，可使磁極所產生的
磁力線分布較近似為正弦波形；且相鄰各磁極11并以N極、S極的次序輪流裝 配于轉子鐵心12內部的徑向上，因此使相鄰各磁極11彼此間形成異極相鄰狀， 轉子鐵心12上并開槽裝置鼠籠式的導體13,轉子磁極11與鼠籠式導體13之 間，留有適當尺寸的鐵心做為磁橋14;本實用新型其構造如同在鼠籠式轉子的 鐵心中挖溝槽，埋入永久磁鐵而形成內藏磁極型(IPM)的永磁同步電動機。
為簡單起見，首先將轉子鐵心中的永磁磁極拆下，因轉子磁極所在位置形 成空槽的關系，感應起動的永磁同步電動機變成一臺轉子磁路不對稱的三相(或 單相)感應電動機。當定子繞組通上頻率為f的三相(或單相)對稱交流電源 時，在氣隙中產生的磁場以同步轉速A旋轉，若假設此時的轉差率為s時，即 轉子以n,U-s)A的轉速旋轉，同時在轉子上的鼠籠式導體感應出頻率為fr=sf 的交流電流。由于轉子磁路的不對稱，故轉子電流所產生的磁場可以分解成正、 反兩個旋轉磁場，相對于轉子的轉速分別為n2產sns及n2產-sns，其中轉子正方向 的旋轉磁場相對于定子的轉速n2—nr=ns,而轉子反方向的旋轉磁場相對于定子 的轉速為n2r+nr= ( l-2s) ns。
如圖5所示，如同一般的三相(或單相)感應電動機，相對于定子時，轉 子的正轉旋轉磁場與定子旋轉磁場的轉速都是ns,彼此相互產生感應轉矩Ta; 而轉子的反轉旋轉磁場在定子繞組中感應出頻率為(l-2s) f的電流Ib, Ib所產 生的定子旋轉磁場轉速也是(l-2s)iv與轉子反轉磁場也是彼此相對靜止，兩 者相互作用產生另一同步轉矩，稱為磁阻負序分量轉矩Tb。當nr=ns/2，即s=0.5 時，由于(l-2s)fi，因此其在定子繞組中無感應電流，即T^0;當n,ns/2， 即s<0.5時，(l-2s) f>0,轉子受到一個與ns方向相反的制動轉矩，即Tb〈0; 當nr<ns/2,即s〉0.5時，(l-2s)f<0,轉子則受到一個與"方向相同的加速 轉矩，即Tb〉0。
當在轉子鐵心中的空槽塞入永磁磁極之后，轉子永磁磁極所產生的磁場以 nm= (l-s) ns的轉速旋轉，并在定子繞組中感應出頻率為(1-s)f的電流Ig,形成一臺與三相(或單相)電源直接并聯的發電機，對轉子產生發電制動轉矩Tg。
因此，永磁同步電動機起動過程中的總平均轉矩Tav由Ta、 Tb及Tg三個轉
矩分量所構成，即Tav=Ta+Tb+Tg。
本實用新型采用高性能的稀土類永磁材料-釹鐵硼(NdFeB)，使得其轉子 損失及定子激磁電流均減小，而效率及功率因子則大為提高，且本實用新型融 合了感應電動機與永磁電動機的特性，不需控制器與位置傳感器，在轉子的任 何位置上，均可直接接上三相(或單相)電源，利用鼠籠式的導體感應電流而 產生轉矩，形成感應起動，待轉子達到同步速度后即變成永磁同步電動機，進 行同步運轉；由于本實用新型的運轉轉速為同步轉速，比一般三相(或單相) 感應電動機(轉差率約為3~5%)高，因此若用于驅動像風扇或水泵等負載， 其整體系統的效率會比利用一般三相(或單相)感應電動機驅動有進一步的提 高。
綜上所述，本實用新型借由創新的構成，確實能滿足所預期的目的，且本 實用新型試作原型機經過實驗、測試，驗證其功效良好，因而具有優越的產業 利用性及新穎性。
以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型 的保護范圍。
權利要求1. 一種感應起動的兩極永磁同步電動機，主要包含定子及轉子磁極結構，其特征在于，該轉子磁極結構具有兩個磁極及轉子鐵心，該每一磁極再由兩塊或兩塊以上相同N極或相同S極的磁鐵所組成，彼此間隔氣隙距離，另外在該轉子鐵心上并開槽裝置鼠籠式的導體。
2. 如權利要求1所述的感應起動的兩極永磁同步電動機，其特征在于，各 所述磁極由三塊相同大小的平板形相同N極或相同S極的磁鐵所組成，且相鄰 各所述磁極間形成異極相鄰狀，設于轉子鐵心內部的徑向上。
3. 如權利要求1所述的感應起動的兩極永磁同步電動機，其特征在于，所 述轉子磁極與所述鼠籠式導體之間留有鐵心作為磁橋。
專利摘要本實用新型有關一種感應起動的兩極永磁同步電動機，主要包含定子及轉子磁極結構，其中，轉子磁極結構具有兩個磁極及轉子鐵心，各磁極由三塊相同大小的平板型同極性(N極或S極)的磁鐵所組成，彼此以氣隙間隔適當的距離，在轉子鐵心上并開槽裝置鼠籠式的導體。由于采用高性能的稀土類永磁材料-釹鐵硼(NdFeB)使得其轉子損失及定子激磁電流均減小，而效率及功率因子則大為提高。因為感應起動的永磁同步電動機的運轉轉速為同步轉速，比一般三相(或單相)感應電動機(轉差率約為3～5％)高，因此若用于驅動像風扇或水泵等負載，其整體系統的效率會比一般用三相(或單相)感應電動機驅動有進一步的提高。
文檔編號H02K21/00GK201270467SQ200820134259
公開日2009年7月8日 申請日期2008年9月23日 優先權日2008年9月23日
發明者黃國華 申請人:永輝興電機工業股份有限公司