[发明专利]永磁直驱式防爆变频调速电机组合式驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动系统，具体涉及一种永磁直驱式防爆变频调速电机组合式驱动系统，属于电机与电器领域。

背景技术

防爆环境中使用的变频器电机驱动系统由于受空间限制，电磁环境限制，期望具备体积小，驱动系统简单，电磁兼容性好，效率高的变频器电机驱动系统。

防爆环境中所采用的变频调速系统，多由防爆变频器单体、异步电机单体、减速机单体、负载单体组成，或者由防爆异步电机一体机单体、减速机单体、负载单体组成。这两种驱动系统都需要减速机传递能量和提升转矩，大大增加了系统的复杂度，降低了系统的效率，增大了系统的成本。

这两种应用系统中，前者系统较分散，导致各单体散热系统复杂；且各单体由于需要独立防爆性能设计导致体积庞大，成本较大；同时由于变频器单体与电机单体之间需要连接动力电缆，导致对周围系统的电磁骚扰较大。对于后者变频调速一体机与减速机驱动系统，由于采用了变频器和异步电机的组合，一定程度上减少了体积、成本以及电磁骚扰，但由于仍采用异步电机作为驱动单元，导致系统功率因数仍较低，且仍需要减速机和齿轮箱作为能量的传递及转矩的提升，导致系统损耗增加，整机效率仍较低，系统维护量较大。

此外，由于常规的永磁同步电机需要依赖稀土永磁材料，其价格成本太高，而且原材料不具有可再生性。如果直接采用铁氧体永磁材料的会大幅降低现有常规永磁同步电机的性能。而现有永磁磁阻电机虽然摆脱了对稀土材料的依赖，但是其在结构上容易出现失磁，尤其是在电机重载时，失磁情况更加严重，并且，现有的永磁磁阻电机效率较低。鉴于上述问题，本领域的技术人员一直尝试新的方案，但是该问题一直没有得到妥善解决。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种永磁直驱式防爆变频调速电机组合式驱动系统，该技术方案结构简单、效率高，同时整合变频器，形成一体式驱动系统，即系统由防爆永磁直驱一体机单体、负载单体组成。由于采用变频器和永磁直驱电机一体式结构，整合了各分散系统，缩减了系统体积，降低了系统的电磁骚扰，简化了系统的散热。由于采用永磁直驱式驱动方式，省去了减速机单元，直接驱动负载，简化了系统驱动组成部分，且永磁直驱电机提升了系统功率因数，减少了励磁损耗，整机效率得到提升。同时由于系统组成部分较少，维护量降低，可靠性得到增加。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种永磁直驱式防爆变频调速电机组合式驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括永磁直驱电机、变频器、防爆外壳以及水冷管路组成，所述变频器、电机上下排布，水冷管路分散于防爆外壳内，水路整体串联连接，变频器部分包括功率部分和控制部分。

作为本发明的一种改进，所述永磁直驱电机由内向外依次包括转轴、转子铁芯、铁氧体永磁体、定子绕组、定子铁芯以及外壳底座,所述转子铁芯以冲片叠压的形式穿过转轴，转子铁芯中均匀分布着永磁体安装槽，所述铁氧体永磁体粘在永磁体安装槽中形成偶数个磁极，定子绕组为绝缘漆包线制成并均匀嵌入定子线槽中，所述定子铁芯固定于电机外壳上，所述定子铁芯和转子铁芯之间设置有气隙，所述定子铁芯上均匀分布多个定子线槽，每个定子槽中均设有定子绕组，定子绕组为漆包线绕制而成。该技术方案避免高温高压退磁、具有反凸极效应，永磁直驱式电机结合了永磁同步电机高效率和高功率密度特性，同时仅需铁氧体永磁材料产生的相对微弱的永磁磁场。交轴上设计的风洞形成了特有的反凸极特性，大幅提高了电机的抗退磁特性，同时保证了电机具有较高的效率，并且不减弱其机械强度。

作为本发明的一种改进，其中永磁体安装槽中的偶数个磁极，每极永磁体成下不封口的等腰梯形排列，且每极之间有等腰梯形的风洞即空气磁障。

作为本发明的一种改进，所述等腰梯形的风洞对称分布在转子旋转坐标系的交轴轴线上，等腰梯形靠近转轴的一侧是上底，靠近定子的一侧是下底，且下底与气隙不联通。此种设计在保证了通风的基础上也保证了转子的结构刚度。

作为本发明的一种改进，所述空气磁障的高度大于永磁体安装槽的宽度，且空气磁障的上底不超出永磁体安装槽。

作为本发明的一种改进，所述定子铁芯为冲片叠压而成或浇注成形；转子铁芯为硅钢冲片叠压而成或者浇注成形。