CN101272078B - 一种防护型无刷励磁同步电动机 - Google Patents
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Abstract
一种防护型无刷励磁同步电动机，其包括电机主机定子、转子，机座，机座两端端盖，轴及轴两端的座式轴承，励磁机，位于机座上部的冷却器及鼓风机，整流盘以及加热器，其特征在于：两个端盖中的一个端盖位于机座内的一侧设有内径大于轴半径、外径小于主机转子磁轭凸缘内径的凸圆筒，励磁机磁极安装于凸圆筒端部的外圆周上，励磁机定子嵌套在与励磁机磁极对应的主机转子磁轭凸缘内，且励磁机磁场与主机磁场互不干涉；所述整流盘即整流模块与灭磁电阻安装于同一个盘体内，该盘体安装于励磁机另一端的机座内的转轴上。本发明改变了传统意义的交流电机定子外置、静止不动和转子内置、旋转的概念，将无刷同步电机的主机和励磁机合为一体，大大缩小了电机体积，减少了电机的制造和维修成本，提高了电机的安全性，可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种同步电动机，尤其是涉及一种防护型无刷励磁同步电动机。
背景技术
现有的无刷励磁同步电动机，包括电机主机定子，转子，机座，机座两端端盖，轴及座式轴承，励磁机，冷却器及鼓风机，旋转整流盘以及加热器等。这种电机无传统同步电动机的碳刷、集电环，从而消除了运行时产生的火花所带来的不安全因素；没有碳刷，也就没有磨损件，从而免除了换碳刷、修磨集电环等维护工作；没有碳刷，也就不存在碳刷灰，因而也改善了运行环境和电机的清洁度。然而，现有的无刷同步电动机，励磁机与电机主机是分开安装的，励磁机转子安装于主机机座之外的轴上，这样，两个独立的电机，再加上整流盘和灭磁电阻，使电机转轴很长，体积变得很大，安装基础相应扩大，投资成本也相应增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有无刷同步电动机的上述缺陷，提供一种转轴较短，体积较小的防护型无刷励磁同步电动机。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：其包括电机主机定子、转子，机座，机座两端端盖，轴及轴两端的座式轴承，励磁机，位于机座上部的冷却器及鼓风机，整流盘以及加热器，所述两个端盖中的一个端盖位于机座内的一侧设有内径大于轴半径、外径小于主机转子磁轭凸缘内径的凸圆筒，励磁机磁极安装于凸圆筒端部的外圆周上，励磁机定子嵌套在与励磁机磁极对应的主机转子磁轭凸缘内，且励磁机磁场与主机磁场互不干涉；所述整流盘即整流模块与灭磁电阻安装于同一个盘体内，该盘体安装于励磁机另一端机座内的转轴上。
以下为进一步改进的优选方案：
所述两个端盖均为剖分式，即分为上下两半，并设有视察窗，端盖的上下两半采用螺栓连接，在轴孔处设有密封装置；安装有励磁机磁极的端盖位于负载端，所述凸圆筒是一个向端盖一侧斜切的圆筒，斜切面与端盖面形成一个锐角，斜切圆筒采用焊接的方式连接在下半部端盖上。
本发明改变了传统意义的交流电机定子外置、静止不动和转子内置、旋转的概念，将励磁机定子嵌套在主机转子磁轭上，随主机旋转，而励磁机转子固定在一端盖凸园筒上，使电机主机和励磁机合为一体，并且励磁机磁场与主机磁场互不干涉。当同步电动机主机异步启动后，励磁机旋转定子三相绕组切割励磁绕组建立的直流磁场，而感生三相交流电势，交流电通过同轴整流盘，将整流后放大若干倍的直流电供给主机励磁，这样，只需要输入很小的直流电(一般不超过30A)，便能很方便地控制整个电机的运行状态。
本发明将电机主机和励磁机合为一体，大大缩小了电机体积，减少了电机的制造和维修成本，提高了电机的安全性，可靠性。因其具有体积小、防护等级高等优点，所以这种电机特别适应于化工、矿山等对运行环境有较高要求的行业。
附图说明
图1是本发明一实施例的总装图；
图2是图1所示实施例中带斜切圆筒的端盖剖视图；
图3是图1所示实施例中励磁机定子扇形片所叠入的套体的结构示意图；
图4是图1所示实施例中励磁机定子的线圈绕组图；
图5是图1所示实施例中微机控制励磁系统旋转励磁部分电气原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
参照图1，本实施例包括电机主机定子1、转子2，机座3，机座两端的端盖4和端盖5，轴6及轴两端的非绝缘座式轴承7和绝缘座式轴承8，励磁机定子9和磁极10，位于机座上部的冷却器11及安装于非负荷端的鼓风机12，整流盘13，左端即负载端的端盖4位于机座内的一侧设有内径大于轴半径、外径小于主机转子磁轭14的凸缘内径的斜切圆筒15，励磁机磁极10安装于端盖的斜切圆筒15端部的外圆周上，励磁机定子9嵌套在与励磁机对应的主机转子磁轭14的凸缘内，励磁机磁场与主机磁场互不干涉。整流盘13即整流模块与灭磁电阻安装于同一个盘体内，该盘体安装于励磁机另一端的机座内的转轴上。
参照图1和图2，端盖4和端盖5均为剖分式，即由上下两半，端盖的上下两半采用螺栓连接；斜切圆筒15采用焊接的方式连接在端盖4的下半部，并在斜切圆筒15的下方设有五条支撑筋；上半盖较薄，主要起密封作用；下半盖较厚，用于支撑励磁机静态转子并可在装配时支撑主机转子。端盖4和端盖5的上下两半均设有视察窗16，可从不同方位方便地观察电机内部，端盖表面设有辐射状的加强筋；端盖与机座通过销钉定位，即两者之间为间隙配合，这样可解决主机和励磁机的两个气隙带来的装配不便，使装配时不让主机转子重量全部压在励磁机定子上而损坏励磁机定子；端盖的轴孔处设有密封装置，端盖上还设有励磁机接线盒和落地试验安装孔。
机座3为方形结构，其内部由四块厚隔板分隔成三个仓，中间还设有一块加强板；中仓支撑定子，两端分别为进出风空间并容纳线圈端部。
主机定子1为外压装结构，便于装配和整体压力浸漆，即定子铁芯叠进骨架后，嵌线浸漆，再热套入机座3。骨架为机座与定子间的过度装置，由四十八根肋和两块厚端板，三块隔板焊接而成，强度好，便于定子嵌线和吊装。
机座3及骨架隔板上设有不同大小及数量的风孔，以便合理分配风量，中间隔板出风孔面积只有出风端风孔面积的一半。
机座3下部还开有带盖板的连接法兰，即便于检修，又可外接通风管道等。机座3上还布置有定子测温和加热器出线盒。
主机转子2为凸极结构，磁轭外圆联结磁极。磁轭幅板通风孔上装有可调式挡风板17，通过移动挡风板17，可调整风量。
励磁机定子9安装在一个套体内，套体结构如图3所示。定子扇形片叠入套内后，嵌线浸漆，成一整体。该套必须先钻孔，再加工内圆，以便螺杆固定定子铁芯。套体外缘带有十度导向角，以便压入主机转子磁轭14。
参照图4，励磁机定子的三相交流绕组为串联式多股多匝散下线圈叠绕组组成，即若干线圈连续绕制成一体，其特点是并头焊点极少，可大大降低劳动强度。
励磁机转子为静态凸极结构，磁极10安装在端盖4的下半端盖的斜切圆筒15上，斜切圆筒15的下半部开有风孔，斜切圆筒端面装有剖分式档风板18。这种结构既便于和下半盖相配，又减轻重量，利于安装，便于调整气隙和通风散热。
所述冷却器11为单芯水冷却器，电机采用内循环轴向通风方式，即电机内部热风沿轴向运动，一路走主机极间，一路经定转子气隙，一路进入定子铁芯后穿过定子铁芯骨架，另外一路则首先冷却整流盘，再通过转子磁轭，穿过励磁机定转子，这四路热风汇总到定转子的另一端，最后进入水冷却器。85％的冷却风经由主机定、转子间隙，轴向吹过，15％风量则冷却励磁机和整流盘。主机定子铁芯为非等份分段，顺风向递减。
参照图5，本实施例励磁系统主回路采用三相半控桥式主回路接线方式(非相控方式)，与其它主回路接线方式相比，其优点主要体现在：(1)主回路更简洁；(2)取消了众多励磁厂家采用的直流回路投励控制主可控硅，避免了由于直流侧电流大而引起的主可控硅过热问题；(3)采用半控桥式主回路，还避免了由于主可控硅的损坏，导致电机的失磁现象，并且任意一个功率组件损坏都不会导致电机立即失磁。
Claims (10)
1.一种防护型无刷励磁同步电动机，包括电机主机定子、转子，机座，机座两端端盖，轴及轴两端的座式轴承，励磁机，位于机座上部的冷却器及鼓风机，整流盘以及加热器，其特征在于：所述两个端盖中的一个端盖位于机座内的一侧设有内径大于轴半径，外径小于主机转子磁轭凸缘内径的凸圆筒，励磁机磁极安装于凸圆筒端部的外圆周上，励磁机定子嵌套在与励磁机磁极对应的主机转子磁轭凸缘内圆周上，且励磁机磁场与主机磁场互不干涉；所述整流盘即整流模块与灭磁电阻安装于同一个盘体内，该盘体安装于励磁机另一端机座内的转轴上。
2.根据权利要求1所述的防护型无刷励磁同步电动机，其特征在于：两个端盖均为剖分式，即分为上下两半，并设有视察窗，端盖的上下两半采用螺栓连接，在轴孔处设有密封装置；安装有励磁机磁极的端盖位于负载端，所述凸圆筒是一个向端盖一侧斜切的圆筒，斜切面与端盖面形成一个锐角，斜切圆筒采用焊接的方式连接在下半部端盖上。
3.根据权利要求1或2所述的防护型无刷励磁同步电动机，其特征在于：所述励磁机磁极为凸极结构，励磁机定子的三相交流绕组是串联式多股多匝散下线圈叠绕组组成。
4.根据权利要求1或2所述的防护型无刷励磁同步电动机，其特征在于：所述冷却器为单芯水冷却器，鼓风机安装于机座的非负荷端；在主机转子磁轭通风孔端面装有可调式挡风板，端盖斜切圆筒端面装有可分式挡风板，斜切圆筒下部设有通风孔。
5.根据权利要求3所述的防护型无刷励磁同步电动机，其特征在于：所述冷却器为单芯水冷却器，鼓风机安装于机座的非负荷端；在主机转子磁轭通风孔端面装有可调式挡风板，端盖斜切圆筒端面装有可分式挡风板，斜切圆筒下部设有若干通风孔。
6.根据权利要求1或2所述的防护型无刷励磁同步电动机，其特征在于：所述机座下部还开有带盖板的连接法兰，布置有定子测温和加热器出线盒。
7.根据权利要求3所述的防护型无刷励磁同步电动机，其特征在于：所述机座下部还开有带盖板的连接法兰，布置有定子测温和加热器出线盒。
8.据权利要求1或2所述的防护型无刷励磁同步电动机，其特征在于：所述励磁机定子安装在一个套体内，套体外缘带有十度导向角。
9.据权利要求3所述的防护型无刷励磁同步电动机，其特征在于：所述励磁机定子安装在一个套体内，套体外缘带有十度导向角。
10.根据权利要求1或2所述的防护型无刷励磁同步电动机，其特征在于：电机的微机控制励磁系统旋转励磁电气部分采用三相半控桥式主回路接线方式。
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