[實用新型]外轉子低速大扭矩短磁路開關磁阻調速電機

無效

• 申請號: 00259694.6
• 申請日: 2000-11-09
• 公開（公告）號: CN2479675Y
• 公開（公告）日: 2002-02-27
• 發明（設計）人: 王鋼;李巍;戈紹敏
• 申請（專利權）人: 王鋼;李巍;戈紹敏
• 主分類號: H02K7/116
• 分類號: H02K7/116;H02K15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型為一種外轉子低速大扭矩短磁路開關磁阻調速電機，屬電磁應用新領域，是對油田管式泵機械采油拖動裝置和水輪發電機技術的重大突破，是專利申請號為00246414.4“高效低耗智能式抽油機”的核心部件。

自十八世紀四十年代電磁理論應用于電機實踐以后，近二百年以來，各式各樣的電機已成為工農業、科技、國防和人們日常生活賴以生存和發展的動力之源。結構簡單，能量轉換方便，運行經濟可靠是電機長盛不衰的根本原因。二十世紀八十年代中后期又成功地開發出一種啟動扭矩大、啟動電流小、適用于頻繁正、反轉的開關磁阻電機，在紡織、印染、風機、水泵、電氣機車及油田抽油機調速拖動方面取得了良好的節電降耗效果。但在許多情況下，如油田管式泵機械采油系統，換向麻煩、調速困難、能耗高，普通電機和通常定、轉子齒距各自相等，適用于高速運行的開關磁阻電機難以適應此種工況的運行要求，亟需開發一種全新的電機類型，以解決諸如低轉速、大扭矩、頻繁換向的拖動設備的需要。

本實用新型的目的是探索一種調速簡單、換向方便、大扭矩、慢轉速的電磁方法，巧妙地設計一種全新的電機，以取代笨重昂貴的減速機構和復雜的換向系統，為諸如管式泵機械采油、水輪發電機等開發一種機電一體化的高效低耗拖動設備，開創電磁應用新領域，實現油田管式泵機械采油、水輪發電機等領域節能降耗的革命性突破。

為實現上述目的，本實用新型突破了傳統電機的設計模式，采用相極獨立磁路、不等齒距、外轉子雙凸極短磁路結構設計的開關磁阻電機，克服了普通電機低轉速、大扭矩不易實現的難題，輔之以電力電子控制電路可實現對轉速、轉向、扭矩的控制，四象限運行，實現了諸如油田管式泵機械采油、水輪發電機拖動拖動裝置的革命性突破。

本實用新型的技術解決方案是：大輪輻外轉子(6)由兩只滾柱軸承固定在主軸(8)上，主軸(8)通過兩端支座(9)固定在爬犁式底座上，旋轉部分由內外軸承蓋密封。在兩側大輪輻外轉子(6)外端面，留有彈力平衡帶固定機構(專為油田管式泵機械采油拖動裝置設計)，大輪幅外轉子鋼絲繩滾筒為變矩滾筒，其外表面鑄有可鑲嵌耐磨橡膠的梯型槽，其扭矩軌跡趨近于彈力平衡帶正向扭矩和載荷反向扭矩互相抵消。大輪輻外轉子(6)寬輪輻內端面鑲嵌有凸極轉子鐵芯即轉子等齒距齒極(1)，由定位槽、內端面臺階、外擋圈固定，構成大輪輻外轉子(6)主體。

本實用新型的技術解決方案是：大輪輻內定子(5)由鍵固定在主軸(8)上，其大輪輻外端面由鍵槽固定凸極定子鐵芯即定子不等距齒極(2)，并由端面臺階和擋板軸向固定。定子鐵芯沖片極間不連續(僅一個相極間連續即可)，且定子相鄰齒距不等。定子齒間裝有集中勵磁繞組(3)，并按一定相序構成A、B、C三相繞組。三相繞組由接線板固定，并通過空心軸外接到控制柜的控制電路。

本實用新型的技術解決方案是：在電機后部裝有高性能紅外光電管元件傳感器(7)，用以采集角位移和轉速信號，將其反饋到控制電路，以適時控制電機的轉速和轉向

本實用新型的工作原理如圖1所示，采用通電相定、轉子齒距相等，即定子與轉子等齒距處磁路閉合(采用不等齒寬保證一定的重疊系數)，而非通電相的定、轉子齒距不等，從而實現隨機啟動運行。其定子相鄰齒距之不等處，則以其它材料替代，因而可節省電機鐵芯的材料。適時控制導通相時間(電角度)產生磁阻轉矩使電機或電動或發電狀態運行。改變通電相序，可改變電機轉向，控制通電電流的大小和通斷電時刻，可以改變轉矩、轉速，還可以實現制動運行。為了檢測電機的瞬時位置和轉速，在電機后部裝有高性能紅外光電管元件傳感器。此傳感器采集角位移信號和轉速信號，將其反饋到控制電路。控制電路由一個單片機及數字、模擬電路組成，其作用是根據外部操作控制要求和電機實際運行情況連續調節輸出信號，以通過驅動電路和功率電路改變電機的通電，使之達到規定的運行要求，如轉向、轉矩、轉速、電動與制動等，并處于最佳工作狀態。此外，控制電路還實現了多種保護和自診斷功能。由于單片機程序的可修改性，還可以較方便地滿足在電動機性能方面的各種要求。操作顯示電路用以接收手動、遙控或電氣操作信號，如啟動、停止、轉向、轉速信號等，并將操作情況、電機實際運行情況和故障情況用數碼管和發光管顯示出來，實現高度智能的機電一體化。

本實用新型外轉子低速大扭矩短磁路開關磁阻調速電機與普通電機和常規定、轉子等齒距開關磁阻電機比較，在以下七個方面具有明顯的技術優勢。

1.低轉速、大扭矩，可取代笨重昂貴的減速機構；

2.適于頻繁正、反轉，可取代復雜的換向機構；