[發明專利]一種繞線轉子自啟動永磁同步電動機

在審

• 申請號: 201610018402.3
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105515241A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 尚勤貴;崔克泉;王俊杰;郭輝;尚金鐸;馬長銀;尚金鴿;孔祥云
• 申請（專利權）人: 尚勤貴
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/26;H02K1/28;H02K11/20;H02K21/02
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 毋致善

技術領域：

本發明涉及一種永磁電動機，特別涉及一種繞線轉子自啟動永磁同步電動機。

背景技術：

現有重載啟動用電動機多數采用繞線式感應電動機以提高重載啟動工況時電機的啟動性能，但由于異步電動機自身的特點難以設計成多級，因而很難實現低速運行，為了取得功率上的平衡，絕大多數的電機必須與減速機配套使用，而減速機的使用，導致傳動系統增大，重量增加、噪聲高、傳動慣量大、效率低、維護困難等缺陷，另外，在輕載運行時，感應電動機效率和功率因數低，不利于在負載變化工況下使用。

永磁電動機具有結構簡單、運行可靠、質量輕和效率高的優點，特別是在變載荷運行工況下，可保持較高的效率和功率因數，可節約大量電能，而且可做成多級，實現低速運行，而無需使用減速機。然而，現有自啟動永磁電動機常采用籠型轉子的鑄鋁結構，存在啟動轉矩低、啟動電流大、啟動困難、牽入同步能力差和運行穩定性差的缺陷，因此在許多工況下，尤其在重載啟動時，電機的啟動更加困難，因而自啟動永磁同步電動機的應用受到了限制。

專利號為200910012259.7的發明專利采用繞線轉子與永磁電動機結合解決了上述缺陷，為永磁電動機的適用范圍擴大提供了技術支持。

然而上述專利號為200910012259.7專利所設置的永磁體的位置為轉軸與轉子槽之間的鐵心上，此永磁體與定子繞阻的距離較遠，相對定子繞組的磁力較小。

發明內容：

本發明目的是提供一種永磁體與定子繞阻間的磁力大的一種繞線轉子自啟動永磁同步電動機。

實現本發明目的的技術方案是，一種繞線轉子自啟動永磁同步電動機，它包括殼體、定子繞阻、定子鐵心、轉軸、轉子繞阻、轉子鐵心、永磁體，其特征在于：所述永磁體設在轉子線槽之間的鐵心體上，所述轉軸的外周面均布有支柱，此支柱的外周面上設鍵槽與轉子鐵心內周面上的鍵槽相同且鍵相配，所述轉子繞組出線端與無刷無環啟動器連接或通過滑環和碳刷與外接電阻連接。所述轉子線槽之間的鐵心體上設置的永磁體與轉子鐵心上的徑向孔相配，壓固件的左、右兩側壁的下端面與轉子鐵心外周面接觸，此壓固件的前、后側壁與永磁體外端面上的不導磁不導電填充物接觸，螺栓穿于所述壓固件頂板上的螺栓過孔和永磁體的螺栓過孔與所述轉軸上的支柱上的螺紋孔相配。

本發明與現有技術比較具有起動轉矩大、起動電流小，力能指標高，牽入同步能力強和永磁體磁力強的的顯著優點。

附圖說明：

圖1是本發明繞線轉子自啟動永磁同步電動機結構示意圖；圖2是本發明繞線式自啟動永磁同步電動機轉子和永磁體分布示意圖；圖3是壓固件與螺栓相連接的立體結構示意圖。

具體實施方式：

本發明為了增大永磁體的磁力，將永磁體7設在轉子鐵心8外緣處的徑向槽內，為此，可采用兩種方案，一是重新設計轉子鐵心的尺寸，在六極線槽之間的鐵心上設置永磁體；二是在不影響轉子線槽13強度條件下，將線槽之間的間距縮小，為永磁體留出位置，（參見圖2）。為了便于組裝永磁體和充磁且使永磁體在轉子旋轉時不會被離心力甩出，采用下述固定結構，轉軸2的周面上均布有6個支柱14，各支柱的外周面與轉子鐵心的內周面相配，此支柱的上端設有徑向螺紋盲孔與永磁體壓固件上的螺栓16相配，所述壓固件15的左、右側壁的下端面與轉子鐵心的軸向的周面接觸，壓固件的前、后壁的下端面與永磁體上表面相接觸，為了避免壓傷永磁體，在永磁體上表面上設置不導電不導磁填充物，壓固件上設有所述螺栓過孔，所述螺栓可以穿于永磁體上的螺釘過孔并擰入支柱體上的螺紋盲孔內，將永磁體固定，永磁體也可以不設孔，此時，壓固件因大于永磁鐵尺寸，以便在永磁體兩端外的壓固件上設置兩個螺栓過孔，進行固定，所述壓固件采用不導磁材料制作，如黃銅、不銹鋼等。所述永磁體的長度與轉子鐵心的軸向尺寸相同，也可以在軸向設置多個永磁體。所述轉軸支柱的周面上設有鍵槽與轉子鐵芯內周面上的鍵槽相對且分別與鍵相配。永磁體的級數可以根據需要設置。

為了節省轉子鐵心材料，所述圓環形轉子鐵心可采用分體式鐵心、如六塊弧形鐵心，利用所述固定永磁鐵的壓固件和螺栓形成完整的轉子繞組鐵心。

本發明對現有繞線轉子自啟動永磁電動機的定子鐵心5、定子繞組4，風扇葉3、殼體1未作改變。本發明轉子繞組6的引線9與滑環11連接，滑環與碳刷10接觸，碳刷與外接頻敏變阻器或帶有接觸器切換的附加電阻連接，或者與無刷無環啟動器連接。

本發明的工作過程和原理是，當定子繞組通電后，氣隙中產生的磁場以同步轉速n1旋轉，轉子則以n＝(1-s)n1轉速旋轉，轉子正轉旋轉磁場與定子磁場轉速都n1，彼此相對靜止，相互作用產生異步轉矩Ta，轉子反轉旋轉磁場轉速是(1-2s)n1，轉子正轉旋轉磁場與轉子反轉磁場彼此相對靜止，兩者產生另一異步轉矩，稱為磁阻負序分量轉矩Tb，由于永磁體的作用，產生發電制動轉矩TN，當轉速達到亞同步速時，在足夠大的牽入轉矩作用下，經振蕩，轉子永磁體產生的磁場實現與旋轉磁場相吸和，完成瞬變過程，帶載牽入同步，正常運行，本發明采用在轉子槽型中嵌放轉子繞組，當電機剛一起動時，通過外串轉子電阻，使得轉子電阻增大，降低起動電流，增大起動轉矩，改善起動性能，隨著起動過程的進行，逐級切掉外串電阻，轉子電阻減小，減小電機轉差率，有助于電機順利牽入同步能力，使電機最終達到同步轉速，進入正常運行狀態，同時由于轉子電阻的減小，提高電機的運行性能、效率和功率因數，有節電效果。當采用無刷無環啟動器代替頻敏變阻器或帶有接觸器切換器時，與上述工作過程相同，其工作原理也類同。