[發明專利]一種永磁耦合直驅裝置

在審

• 申請號: 202010732104.7
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111799981A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 吳明;馬玉順;范欣;馬銀飛;何超;江雯璟
• 申請（專利權）人: 上海市東方海事工程技術有限公司
• 主分類號: H02K49/04
• 分類號: H02K49/04;H02K49/10
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種永磁耦合直驅裝置，包括機殼以及在機殼內由外到內依次同軸設置的定子組件、永磁轉子組件、導體轉子組件和輸出軸。輸出軸轉動連接于機殼，導體轉子組件固連于輸出軸。定子組件與機殼固定連接，定子組件用于連通外部多相交流電并產生旋轉磁場。永磁轉子組件與機殼或輸出軸轉動連接，永磁轉子組件通過永磁場與旋轉磁場的相互作用驅動永磁轉子組件轉動。導體轉子組件切割轉動的永磁場并產生力矩，力矩驅動導體轉子組件轉動，以帶動輸出軸轉動。本發明綜合了永磁同步電機和異步感應電機的優勢，可以解決現有的永磁同步電機啟動沖擊大、堵轉易退磁等問題，以及異步電機效率低、難以直接啟動大轉動慣量負載和堵轉易燒毀等問題。

技術領域

本發明屬于永磁驅動技術領域，尤其涉及一種永磁耦合直驅裝置。

背景技術

永磁同步電機采用永磁體勵磁，具備高功率因數、高效率、高效運行區間廣等優勢，并且可以設計高極數直接驅動負載運行，縮短傳動鏈。對于異步啟動永磁同步電機，在啟動過程中，永磁轉子上的啟動籠切割定子繞組通電后產生的旋轉磁場，從而在啟動籠上產生感應電流，進而產生力矩，驅動永磁轉子運行。

異步啟動永磁同步電機啟動時間較短，會導致負載的轉速快速增加至同步轉速，加速度大，啟動沖擊大。當異步啟動永磁同步電機驅動大轉動慣量負載時，負載加速至額定過程所需的啟動時間較長，電機轉子會較長時間處于異步狀態，永磁轉子上的啟動籠會感應產生大量的熱量，容易導致轉子上的永磁體退磁、電機繞組燒毀。同時，當永磁同步電機驅動負載同步運行過程中，一旦負載發生堵轉現象或者負載力矩過大時，電機就會發生失步，永磁轉子上同樣會感應產生大量的熱量，容易導致永磁體退磁。

要實現工頻運行永磁同步電機的緩沖啟動，目前主要是在電機前端加入電氣裝置實現。現有技術中，有用于工頻運行的永磁同步電機的直接啟動方法，通過采用變頻器實現永磁同步電機的緩沖啟動，然后再脫開變頻器直接工頻運行；也有在不需要變頻器的基礎上就可以實現永磁同步電機軟啟動的裝置。但是以上這些方法都需要額外增加電子元器件，不僅會增加成本，而且會降低系統可靠性。

異步感應電機通過在轉子上感應產生勵磁磁場，轉子內部不存在永磁體，也就不存在永磁體高溫退磁的問題，但相比于異步啟動永磁同步電機，其啟動時間可以相對更長，但是在啟動大轉動慣量負載時，異步感應電機也會因為長時間處于高轉差率運行及負載加速狀態，導致定子繞組電流大、發熱過大，從而無法直接啟動大轉動慣量的負載，同時異步感應電機也存在堵轉時電機容易燒毀等問題。同時異步感應電機難以設計成高極數來直接驅動低速負載，并且在低負載率時，異步感應電機的效率和功率因數會快速降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種永磁耦合直驅裝置，綜合永磁同步電機和異步感應電機的優勢，以解決現有技術中永磁同步電機啟動沖擊大、異步感應電機難以直接啟動大轉動慣量負載的問題。

本發明的技術方案為：

一種永磁耦合直驅裝置，其特征在于，包括機殼以及在所述機殼內由外到內依次同軸設置的定子組件、永磁轉子組件、導體轉子組件和輸出軸；

所述輸出軸轉動連接于所述機殼；

所述導體轉子組件固連于所述輸出軸；

所述定子組件與所述機殼固定連接，所述定子組件用于連通外部多相交流電并產生旋轉磁場；

所述永磁轉子組件與所述機殼或所述輸出軸轉動連接，所述永磁轉子組件通過永磁場與所述旋轉磁場的相互作用驅動所述永磁轉子組件轉動；

所述導體轉子組件切割轉動的所述永磁場并產生力矩，所述力矩驅動所述導體轉子組件轉動，以帶動所述輸出軸轉動。

優選地，本發明一實施例，所述定子組件包括定子鐵芯和定子繞組，所述定子鐵芯與所述機殼固定連接，所述定子繞組環形均布于所述定子鐵芯的內側，所述定子繞組用于連通所述外部多相交流電。