[發(fā)明專利]雙半極異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)及變極變速法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410094862.5
• 申請(qǐng)日: 2014-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN104184291A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 趙曉東
• 主分類號(hào): H02K21/46
• 分類號(hào): H02K21/46;H02P25/20
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明是一種雙半極異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)及變極變速法，其涉及一種應(yīng)用于永磁同步電動(dòng)機(jī)的方法，特別是涉及一種能夠異步起動(dòng)和變極變速的永磁同步電動(dòng)機(jī)的方法。

背景技術(shù)

交流異步電動(dòng)機(jī)的效率較低，永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率高、功率因數(shù)高、節(jié)能效果顯著，所以永磁同步電動(dòng)機(jī)正逐漸取代交流異步電動(dòng)機(jī)成為主流電動(dòng)機(jī)。普通永磁同步電動(dòng)機(jī)無法自起動(dòng)，需要配置變頻器，但是變頻器成本較高。異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)不需要配置變頻器，能夠在節(jié)能的前提下降低設(shè)備成本。國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T25303?紡織專用高效率永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》和《GB/T22711高效三相永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》分別規(guī)定了一種適用于紡織、石油行業(yè)的自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的永磁同步電動(dòng)機(jī)均采用內(nèi)置式轉(zhuǎn)子，內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適宜做小規(guī)格的電動(dòng)機(jī)，所以兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中沒有小于1.1kw的小功率電動(dòng)機(jī)規(guī)格。

以電風(fēng)扇為代表的家用電器配套的小型交流異步電動(dòng)機(jī)，通常需要在一定范圍內(nèi)有級(jí)變速，電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)普遍采用定子繞組有中間抽頭的交流異步電動(dòng)機(jī)，通過改變不同檔位的定子繞組接線方式改變電動(dòng)機(jī)繞組端電壓進(jìn)行變速。此種方法具有成本低的優(yōu)勢(shì)，但是不適合永磁同步電動(dòng)機(jī)的變速。家用電器等行業(yè)迫切需求一種低成本的小型電動(dòng)機(jī)節(jié)能技術(shù)。

以油田游梁式抽油機(jī)所采用的雙速電動(dòng)機(jī)為代表的大中型交流異步電動(dòng)機(jī)，普遍采用變極變速節(jié)能技術(shù)，交流異步電動(dòng)機(jī)的鼠籠繞組能夠自動(dòng)適應(yīng)變換電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)。傳統(tǒng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的表面式轉(zhuǎn)子和內(nèi)置式轉(zhuǎn)子均無法自動(dòng)適應(yīng)變換電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)，因此，傳統(tǒng)永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)無法采用變極變速的方法。

普通變極變速交流異步電動(dòng)機(jī)采用反向法，通過改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式，使全部定子繞組中一半數(shù)量定子繞組的電流方向反向，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變極，達(dá)到變速目的。例如4極/8極單繞組雙速三相交流異步電動(dòng)機(jī)，4極時(shí)定子繞組為YY接法，8極時(shí)定子繞組為△接法。單相雙速交流異步電動(dòng)機(jī)的變極原理與三相雙速交流異步電動(dòng)機(jī)的變極原理相同，只是單相雙速交流異步電動(dòng)機(jī)很少見。普通變極變速交流異步電動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)定子繞組的接線方式，使相鄰的異性定子磁極之間有一個(gè)極弧寬度的定子鐵芯空間沒有定子磁場(chǎng)，有近一半的定子鐵芯空間閑置，影響電動(dòng)機(jī)的工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)小型永磁同步電動(dòng)機(jī)無法自起動(dòng)、不能變極變速的缺陷，提供一種能夠異步起動(dòng)和變極變速的適用于小型永磁同步電動(dòng)機(jī)的方法。本發(fā)明的實(shí)施方案如下：

本發(fā)明總的特征是雙半極異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)及變極變速法中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用雙半極轉(zhuǎn)子，電動(dòng)機(jī)定子繞組采用普通定子繞組或普通變極定子繞組或雙半極定子繞組。

雙半極轉(zhuǎn)子有兩個(gè)或兩個(gè)以上轉(zhuǎn)子鐵芯，相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯同軸并錯(cuò)開一定角度。每一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯上有一個(gè)轉(zhuǎn)子凹槽和一個(gè)轉(zhuǎn)子凸極。若干個(gè)永磁體粘貼在轉(zhuǎn)子凹槽中形成轉(zhuǎn)子主磁極。每一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯粘貼的永磁體數(shù)量是雙半極轉(zhuǎn)子磁極數(shù)的一半。相鄰轉(zhuǎn)子主磁極互為異性磁極。利用轉(zhuǎn)子主磁極兩側(cè)的永磁體磁化轉(zhuǎn)子凸極兩側(cè)，形成兩個(gè)轉(zhuǎn)子輔助磁極。使轉(zhuǎn)子輔助磁極與相鄰轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子主磁極沿軸向?qū)R，并使沿軸向?qū)R的轉(zhuǎn)子輔助磁極與相鄰轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子主磁極的極性相同。

非變極變速的雙半極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子凸極的極弧寬度大于或等于轉(zhuǎn)子凸極周長的一半。變極變速的雙半極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子凸極的極弧寬度大于轉(zhuǎn)子凸極周長的一半。

非變極變速的雙半極轉(zhuǎn)子與含有普通定子繞組的電動(dòng)機(jī)定子裝配在一起，組成異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)。變極變速的雙半極轉(zhuǎn)子與含有普通變極定子繞組或雙半極定子繞組的電動(dòng)機(jī)定子裝配在一起，組成異步起動(dòng)變極變速永磁同步電動(dòng)機(jī)。

在異步起動(dòng)過程中，借助轉(zhuǎn)子凸極中的鼠籠導(dǎo)條切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把雙半極轉(zhuǎn)子牽入同步轉(zhuǎn)速。

在變極變速過程中，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)增加磁極數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)子輔助磁極對(duì)面的定子磁極產(chǎn)生定子附加磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子凸極導(dǎo)磁，并能被磁化成任何磁極極性。在定子附加磁場(chǎng)的同極性相互排斥、異極性相互吸引的磁力作用下，轉(zhuǎn)子輔助磁極位置向轉(zhuǎn)子凸極兩側(cè)移動(dòng)，轉(zhuǎn)子輔助磁極原始位置變成由定子附加磁場(chǎng)磁化，并構(gòu)成定子附加磁場(chǎng)磁路的一部分。轉(zhuǎn)子輔助磁極位置的移動(dòng)，使雙半極轉(zhuǎn)子能夠自動(dòng)適應(yīng)變換電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)，實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的變極變速。