CN101030718A - 直流电枢三相交流励磁的同步电机及其调速 - Google Patents
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Abstract
直流电枢三相交流励磁的同步电机及其调速，属电机制造和电力电子技术领域。同步电机的三相交流绕组1设计成励磁绕组，其功率占电机容量较小部分，嵌装在定子铁心内圆槽2内，直流绕组3设计成电枢绕组，其功率占电机容量较大部分，以分布绕组形式嵌装在转子铁心外圆槽4内。能用简单便宜的大功率直流调压调速器替代昂贵复杂的大功率尤其是高压变频器来实现同步电机的调速。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型同步电机及其调速，尤其涉及一种励磁磁场旋转的直流电机，属电机制造和电力电子技术领域。
背景技术
现在传统的同步电机，励磁绕组为直流绕组，通入直流电，其功率较小，一般占电机输出功率的20％左右，电枢绕组为三相绕组，通入三相交流电，其功率较大，一般占电机输出功率的80％左右。
同步电机所需要的大部分电能不用转换就可以以三相交流电的形态直接供给电机电枢绕组，而励磁绕组需要的从交流电转换的直流电能只占电机输出功率的小部分，这样的设计在电机不需要调速的场合是合理的，技术上是简单的，成本上是便宜的。
但对同步电机需要调速的场合就不合理了，现在同步电机的调速主要都靠电力电子器件来转换供给电机的三相交流电，如变频变压调速器，这些调速器价格很贵，无论低压高压的都贵过电机本身，甚至几倍，造成同步电机及调速系统总的价格很高，技术复杂。
相比之下，直流调压调速系统就简单得多和便宜得多，但对普通同步电机是不适用的。
在变频电源供电时，永磁无刷同步电动机可在开环控制下调速运行。若转轴上装有位置传感器，则可成为基于位置反馈、闭环控制的自控式永磁同步电动机。
发明内容
本发明的目的就是发明一种直流电源或直流调压调速器承担同步电机大部分功率、变频器承担同步电机小部分功率可以调速的同步电机，主要结构原理与普通同步电机相同，由定子、转子、轴承装置、滑环和底板等组成，定子与转子之间为空气隙，其主要特征在于：本发明同步电机的三相交流绕组1设计成励磁绕组，其功率占电机容量较小部分，嵌装在定子铁心内圆槽2内(或转子铁心外圆槽4内)，直流绕组3设计成电枢绕组，其功率占电机容量较大部分，以分布绕组形式嵌装在转子铁心外圆槽4内(或定子铁心内圆槽2内)。本发明同步电机的调速方法是电枢绕组3由直流电源或直流调压调速器控制，励磁三相交流绕组1由变频器控制，可以在开环控制下调速运行，也可以在转子安装位置传感器，基于位置反馈、闭环控制的自控式调速运行，直流调压调速器、变频器安装在同一组控制柜内，共用一个中央控制器。
表面上看，这种同步电机的调速系统与普通同步电机的变频调速系统相比，除保留一个相对小功率的变频器外，还多出一个相对大功率的直流调压调速器，但实际上，这两样装置的价钱要小于一个功率相当的大功率变频器，电机功率越大、供电电压越高，优势越明显。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图说明
本发明原理示意图
具体实施方式
如图示，三相励磁交流绕组1产生的旋转磁场逆时针旋转，电枢绕组3通过滑环通入上进纸面、下出纸面的直流电流，根据左手定则，电枢绕组3的电磁力矩T也为逆时针方向。
若要改变电机转向，三相励磁交流绕组1产生的旋转磁场顺时针旋转但极性不改变，电枢绕组3通过滑环通入上出纸面、下进纸面的直流电流。
若要产生制动力矩，在保持旋转磁场极性和旋转磁场旋转方向不变的条件下，改变直流电枢绕组3电流方向，或在保持直流电枢绕组3电流方向和旋转磁场旋转方向不变的条件下，改变旋转磁场磁极极性。
改变旋转磁场旋转方向是通过改变三相交流电压的相序来实现。改变旋转磁场磁极极性的方法是三相电压同时反相。
本发明同步电机控制柜由一个控制器控制，根据电流、电压、位置传感器信号协调控制直流电、三相交流电输出。
为减小本发明同步电机的滑环容量，选择直流电枢绕组嵌装在定子铁心内圆槽内，直接接直流电，三相交流励磁绕组嵌状在转子铁心外圆槽内，通过三相滑环供电或通过三相旋转变压器耦合无刷供电。这里的旋转变压器不是电机学里的传递角度信号的普通信号旋转变压器，而是功率旋转变压器，三相付边铁心、付边绕组可以在三相定子铁心、原边绕组的内圆旋转的旋转变压器。
本发明同步电机直流电枢绕组无论安装在定子上或转子上，其铁心为凸极结构或隐极结构。
本发明同步电机分2、4、6、8、10、12极等。
本发明同步电机的直流电枢绕组任一瞬间在N磁极下的导体的电流方向全是相同的，在S磁极下的导体的电流方向也全是相同的，但在N磁极下的导体的电流方向与在S磁极下的导体的电流方向是相反的。
本发明同步电机直流调压调速器可以是晶闸管全控桥式电路、晶闸管半控桥式电路、全可控型器件的全控桥式电路、全可控型器件的半控桥式电路、直流斩波电路等。
这种同步电机及其调速装置的优点是，能用简单便宜的大功率直流调压调速器替代昂贵复杂尤其是高压的大功率变频器来实现同步电机的调速。
Claims (2)
1、直流电枢三相交流励磁的同步电机及其调速，主要结构原理与普通同步电机相同，由定子、转子、轴承装置、滑环和底板等组成，定子与转子之间为空气隙，其主要特征在于：本发明同步电机的三相交流绕组1设计成励磁绕组，其功率占电机容量较小部分，嵌装在定子铁心内圆槽2内(或转子铁心外圆槽4内)，直流绕组3设计成电枢绕组，其功率占电机容量较大部分，以分布绕组形式嵌装在转子铁心外圆槽4内(或定子铁心内圆槽2内)。
2、如权利要求1所述的直流电枢三相交流励磁的同步电机及其调速，其特征是：本发明同步电机的调速方法是电枢绕组3由直流电源或直流调压调速器控制，励磁三相交流绕组1由变频器控制，可以在开环控制下调速运行，也可以在转子安装位置传感器，基于位置反馈、闭环控制的自控式调速运行，直流调压调速器、变频器安装在同一组控制柜内，共用一个中央控制器。
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| CNA2006100341247A CN101030718A (zh) | 2006-03-03 | 2006-03-03 | 直流电枢三相交流励磁的同步电机及其调速 |
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| CNA2006100341247A CN101030718A (zh) | 2006-03-03 | 2006-03-03 | 直流电枢三相交流励磁的同步电机及其调速 |
Publications (1)
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| CN101030718A true CN101030718A (zh) | 2007-09-05 |
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| CN (1) | CN101030718A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102522929A (zh) * | 2011-12-21 | 2012-06-27 | 江门市胜思特电器有限公司 | 一种低压无刷直流电动机抽头式调速方法 |
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2006
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