[发明专利]一种绕线转子自启动永磁同步电动机

说明书

技术领域：

本发明涉及一种永磁电动机，特别涉及一种绕线转子自启动永磁同步电动机。

背景技术：

现有重载启动用电动机多数采用绕线式感应电动机以提高重载启动工况时电机的启动性能，但由于异步电动机自身的特点难以设计成多级，因而很难实现低速运行，为了取得功率上的平衡，绝大多数的电机必须与减速机配套使用，而减速机的使用，导致传动系统增大，重量增加、噪声高、传动惯量大、效率低、维护困难等缺陷，另外，在轻载运行时，感应电动机效率和功率因数低，不利于在负载变化工况下使用。

永磁电动机具有结构简单、运行可靠、质量轻和效率高的优点，特别是在变载荷运行工况下，可保持较高的效率和功率因数，可节约大量电能，而且可做成多级，实现低速运行，而无需使用减速机。然而，现有自启动永磁电动机常采用笼型转子的铸铝结构，存在启动转矩低、启动电流大、启动困难、牵入同步能力差和运行稳定性差的缺陷，因此在许多工况下，尤其在重载启动时，电机的启动更加困难，因而自启动永磁同步电动机的应用受到了限制。

专利号为200910012259.7的发明专利采用绕线转子与永磁电动机结合解决了上述缺陷，为永磁电动机的适用范围扩大提供了技术支持。

然而上述专利号为200910012259.7专利所设置的永磁体的位置为转轴与转子槽之间的铁心上，此永磁体与定子绕阻的距离较远，相对定子绕组的磁力较小。

发明内容：

本发明目的是提供一种永磁体与定子绕阻间的磁力大的一种绕线转子自启动永磁同步电动机。

实现本发明目的的技术方案是，一种绕线转子自启动永磁同步电动机，它包括壳体、定子绕阻、定子铁心、转轴、转子绕阻、转子铁心、永磁体，其特征在于：所述永磁体设在转子线槽之间的铁心体上，所述转轴的外周面均布有支柱，此支柱的外周面上设键槽与转子铁心内周面上的键槽相同且键相配，所述转子绕组出线端与无刷无环启动器连接或通过滑环和碳刷与外接电阻连接。所述转子线槽之间的铁心体上设置的永磁体与转子铁心上的径向孔相配，压固件的左、右两侧壁的下端面与转子铁心外周面接触，此压固件的前、后侧壁与永磁体外端面上的不导磁不导电填充物接触，螺栓穿于所述压固件顶板上的螺栓过孔和永磁体的螺栓过孔与所述转轴上的支柱上的螺纹孔相配。

本发明与现有技术比较具有起动转矩大、起动电流小，力能指标高，牵入同步能力强和永磁体磁力强的的显著优点。

附图说明：

图1是本发明绕线转子自启动永磁同步电动机结构示意图；图2是本发明绕线式自启动永磁同步电动机转子和永磁体分布示意图；图3是压固件与螺栓相连接的立体结构示意图。

具体实施方式：

本发明为了增大永磁体的磁力，将永磁体7设在转子铁心8外缘处的径向槽内，为此，可采用两种方案，一是重新设计转子铁心的尺寸，在六极线槽之间的铁心上设置永磁体；二是在不影响转子线槽13强度条件下，将线槽之间的间距缩小，为永磁体留出位置，（参见图2）。为了便于组装永磁体和充磁且使永磁体在转子旋转时不会被离心力甩出，采用下述固定结构，转轴2的周面上均布有6个支柱14，各支柱的外周面与转子铁心的内周面相配，此支柱的上端设有径向螺纹盲孔与永磁体压固件上的螺栓16相配，所述压固件15的左、右侧壁的下端面与转子铁心的轴向的周面接触，压固件的前、后壁的下端面与永磁体上表面相接触，为了避免压伤永磁体，在永磁体上表面上设置不导电不导磁填充物，压固件上设有所述螺栓过孔，所述螺栓可以穿于永磁体上的螺钉过孔并拧入支柱体上的螺纹盲孔内，将永磁体固定，永磁体也可以不设孔，此时，压固件因大于永磁铁尺寸，以便在永磁体两端外的压固件上设置两个螺栓过孔，进行固定，所述压固件采用不导磁材料制作，如黄铜、不锈钢等。所述永磁体的长度与转子铁心的轴向尺寸相同，也可以在轴向设置多个永磁体。所述转轴支柱的周面上设有键槽与转子铁芯内周面上的键槽相对且分别与键相配。永磁体的级数可以根据需要设置。

为了节省转子铁心材料，所述圆环形转子铁心可采用分体式铁心、如六块弧形铁心，利用所述固定永磁铁的压固件和螺栓形成完整的转子绕组铁心。

本发明对现有绕线转子自启动永磁电动机的定子铁心5、定子绕组4，风扇叶3、壳体1未作改变。本发明转子绕组6的引线9与滑环11连接，滑环与碳刷10接触，碳刷与外接频敏变阻器或带有接触器切换的附加电阻连接，或者与无刷无环启动器连接。

本发明的工作过程和原理是，当定子绕组通电后，气隙中产生的磁场以同步转速n1旋转，转子则以n＝(1-s)n1转速旋转，转子正转旋转磁场与定子磁场转速都n1，彼此相对静止，相互作用产生异步转矩Ta，转子反转旋转磁场转速是(1-2s)n1，转子正转旋转磁场与转子反转磁场彼此相对静止，两者产生另一异步转矩，称为磁阻负序分量转矩Tb，由于永磁体的作用，产生发电制动转矩TN，当转速达到亚同步速时，在足够大的牵入转矩作用下，经振荡，转子永磁体产生的磁场实现与旋转磁场相吸和，完成瞬变过程，带载牵入同步，正常运行，本发明采用在转子槽型中嵌放转子绕组，当电机刚一起动时，通过外串转子电阻，使得转子电阻增大，降低起动电流，增大起动转矩，改善起动性能，随着起动过程的进行，逐级切掉外串电阻，转子电阻减小，减小电机转差率，有助于电机顺利牵入同步能力，使电机最终达到同步转速，进入正常运行状态，同时由于转子电阻的减小，提高电机的运行性能、效率和功率因数，有节电效果。当采用无刷无环启动器代替频敏变阻器或带有接触器切换器时，与上述工作过程相同，其工作原理也类同。