[发明专利]低速大转矩宽调速永磁同步电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电动机，特别是一种采用改变定子绕组连接方式进行调速的低速大转矩宽调速永磁同步电动机。它的调速范围为0.1rpm—6000rpm，在低速时额定转矩不小于300Nm。属于永磁同步电动机技术领域。

背景技术

现有机床、轧机、造纸机等恒功率负载在低速段的负载特性为恒转矩特性，在高速段的负载特性为恒功率特性，即低速时要求驱动系统能够提供平稳大转矩，高速时驱动系统能实现恒功率调速，要求的调速范围很宽。目前，恒功率负载的驱动方式有异步电动机加减速机的间接驱动方式，也有永磁同步电动机直接驱动负载的直接驱动方式。恒功率负载的工作条件比较复杂，间接驱动方式，在选配异步电动机时，不得不选用功率较大的电机。这使得异步电动机驱动负载时大部分时间工作在轻载状态，其功率因数和效率很低，加上有减速机的存在使得系统效率更低，且需要对整个减速机构定期润滑维护，同时存在整个传递机构体积大的问题。由于间接驱动方式存在上述种种弊端，直接驱动方式越来越受到人们的重视与青睐。永磁同步电动机直接驱动方式，取消了减速机，使得传动效率比间接机械方式大大提高。但是由于恒功率负载特性为在低速时所需转矩大，随着转速升高所需转矩变小，永磁同步电动机需弱磁升速以满足负载要求。而对永磁同步电动机磁场的调节，需通过调节定子电流，即用增加定子直轴去磁电流分量来维持高速运行，达到弱磁升速的目的。因永磁同步电动机的磁场主要由永磁体产生，其气隙长度一般大于同规格感应电动机的气隙长度，故导致永磁同步电动机直轴电感小，弱磁能力不足，电动机弱磁调速范围有限。因此，为了满足调速要求，现有调速永磁同步电动机在设计时，要以负载所需低速时的大转矩和高速转速分别作为永磁同步电动机的额定转矩和额定转速进行设计，因调速永磁同步电动机实际运行状态为恒转矩运行，故会造成电机在高速时转矩浪费，使得永磁同步电动机体积大，所用材料多，同时导致控制系统容量变大。

据专利文献报导，专利公开号为CN101783536A 的“内置式永磁同步电动机自动弱磁方法”， 公布了在交轴方向的磁通隔离层中设置磁通短路块，借助弹簧的自动调节作用，改变极间漏磁路径，实现自动弱磁扩速的目的。但利用弹簧调节磁通短路块的方式是不可靠的，一旦弹簧出问题，磁通短路块将失效，起不到弱磁效果的。利用加大极间漏磁的方式来扩速是不合理的，这造成了永磁体的浪费。并且此种弱磁方式只能在较小范围内弱磁调速，没有从根本上解决宽调速的问题。专利公告号为CN201342490的“一种车床用永磁同步电主轴”，公开了一种永磁同步电动机为内转子结构，因功率密度小，体积大，定子绕组为普通绕组，故存在调速范围窄的缺点。同时，此永磁同步电动机与机床主轴为一体结构，永磁同步电动机不是独立的，存在永磁同步电动机维护更换困难的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种低速大转矩宽调速永磁同步电动机，它解决了恒功率负载传统间接驱动式和现有直接驱动式存在的转矩浪费，调速范围窄等问题，它设计合理，结构简单，具有低速大转矩、调速范围宽、效率高、体积小、成本低，节能、安装和维护方便等优点。

本发明所采用的技术方案是：该低速大转矩宽调速永磁同步电动机包括机座、组装在机座上的带有绕组的定子铁心、转子以及编码器，其技术要点是：与中空轴套连接在一起的所述转子的内周贴附永磁体，且置于所述定子铁心的外部，所述中空轴套利用左、右轴承和轴承内、外环挡圈组装在所述机座的轴孔内，通过固定在所述机座的左、右轴承压盖压紧，并进行轴向限位，利用绕组调速装置控制所述定子铁心的绕组的连接，完成速度段选择的有级调速和实现单一速度段内的无级变频调速。

实现所述转子位置检测的所述编码器与所述转子同轴连接。

设置在所述转子上的通风散热用的通风孔与固定在所述机座上的左、右风机相连通。