[發明專利]一種異步起動永磁同步電動機和異步電機改造方法

有效

• 申請號: 201510011869.0
• 申請日: 2015-01-08
• 公開（公告）號: CN104539129B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 林耿;丁一聲
• 申請（專利權）人: 江西東江機電有限公司
• 主分類號: H02K21/46
• 分類號: H02K21/46;H02K15/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 饒錢

技術領域

本發明涉及電機領域，具體而言，涉及異步起動永磁同步電動機和異步電機改造方法。

背景技術

近年來隨著中國經濟的迅猛發展，人民生活水平的快速提高，我們對能源的需求越來越大，資源對外的依賴程度也日益嚴重，據統計，2011年我國一次能源消費量居世界第二位。能源問題不僅對經濟影響大，也必然引起一些列環保問題，因此能源問題已經成為了影響我國發展的戰略性問題。電能作為最主要的二次能源，也必然是最主要的節能對象，其中異步電機是最為普遍的用電設備，約占全國用電總量的60％。

異步電機又稱感應電動機，是由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩，從而實現電能量轉換為機械能量的一種交流電機，包括鼠籠式異步電機和繞線式異步電機。異步電機在工作時，定子繞組產生的旋轉磁場與轉子繞組不同步，轉子繞組要從電網吸收部分電能勵磁，消耗電網電能，這部分電能在轉子繞組中發熱消耗，使得電機的效率降低、電能損耗較大，并且工作溫升大，電機的壽命較短，造成使用成本增加。

發明內容

本發明提供了一種異步起動永磁同步電動機和異步電機改造方法，使上述問題得到改善。

本發明是這樣實現的：

一種異步起動永磁同步電動機，包括：

機殼，所述機殼設置有空腔；

定子，所述定子設置在所述空腔內并與所述機殼固定連接，所述定子的內側纏繞設置有定子繞組；

鼠籠轉子，所述鼠籠轉子設置在所述定子的內側并通過轉動軸與所述機殼連接，所述定子繞組靠近所述鼠籠轉子，所述鼠籠轉子包括鼠籠圈、轉子疊片、磁鋼和銅條；

所述鼠籠圈為兩個，分別設置在所述轉子疊片的兩端，所述鼠籠圈的一側與所述轉子疊片的端部貼合，所述鼠籠圈的外徑與所述轉子疊片的外徑相等，所述鼠籠圈的中間部分設置有用于穿設所述轉動軸的第一通孔，所述轉動軸的一端與所述機殼固定連接，所述轉動軸貫穿所述轉子疊片和所述第一通孔且帶動所述鼠籠轉子繞自身軸心線轉動，所述轉子疊片和兩個所述鼠籠圈的邊緣部分均設置有多個第二通孔；

所述定子內側與所述轉子疊片之間設置有氣隙，所述轉子疊片上設置有四個橫截面為矩形的通槽，所述通槽貫穿所述轉子疊片，所述磁鋼嵌設在所述通槽內，所述磁鋼的一端與其中一個所述鼠籠圈固定連接；

所述轉動軸的軸心線到所述磁鋼的距離大于所述轉動軸的直徑，多個所述通槽旋轉對稱；

所述銅條為多個，所述銅條的兩端穿過所述第二通孔并分別與兩個所述鼠籠圈固定連接。

機殼的空腔用于放置定子和鼠籠轉子，使二者在內部穩定工作；定子繞組在交流電的作用下產生旋轉磁場，銅條用于切割定子繞組?產生的旋轉磁場的磁力線并形成電磁轉矩，推動鼠籠轉子繞轉動軸開始轉動，當鼠籠轉子的速度接近旋轉磁場的變化速度時，磁鋼與旋轉磁場作用將鼠籠轉子拉入同步速度，實現電機的同步運行，同步運動時，銅條不再切割磁力線。磁鋼產生的磁場發揮作用使得異步電機最終可以形成永磁同步電機，既能發揮永磁同步電機的優點，又可以解決永磁電動機起動時需要加裝驅動器的問題，降低永磁電動機的制作使用成本。

異步起動永磁同步電動機的起動原理：當電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱電流產生三相磁動勢并產生旋轉磁場；該旋轉磁場與銅條有相對切割運動，根據電磁感應原理，銅條產生感應電動勢及感應電流；根據電磁力定律，載流的銅條在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉矩，驅動鼠籠轉子旋轉；鼠籠轉子的轉速接近定子產生的旋轉磁場時，磁鋼產生的磁場與旋轉磁場發生作用，牽引鼠籠轉子與旋轉磁場同步運轉，此時銅條不再切割磁力線，形成永磁同步電動機，即采用異步電機的起動方法起動永磁同步電動機，當電機軸上帶機械負載時，便向外輸出機械能。

進一步地，所述通槽和所述磁鋼一一對應且均為四個，所述通槽的其中一條棱靠近所述轉子疊片的邊緣。

通槽的一條棱靠近轉子疊片的邊緣，在該位置處沒有銅條，通槽兩側的銅條之間留有磁路，使磁鋼產生的磁場與定子繞組產生的旋轉磁場相對應并相互作用；在起動時的大差轉率的條件下，銅條能夠感應出大電流，產生感應的推力，該推力大于永磁鐵的吸力，因此，電機可以帶動負載起動。

進一步地，所述銅條為12根，相鄰的兩個所述通槽之間均設置有3根所述銅條，所述鼠籠圈為純銅環，所述銅條的兩端分別與兩個所述鼠籠圈鉚接。