CN101714846B - 一种无刷同步电机 - Google Patents
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Abstract
一种无刷同步电机，属于同步电机。该无刷同步电机由转轴(9)、旋转整流器(10)、定子和转子构成；定子有定子铁芯(1)、定子三相功率绕组(2)和定子单相励磁绕组(4)；转子有转子交流感应绕组(5)、转子铁芯(6)、转子直流绕组(8)和旋转整流器(10)；旋转整流器(10)固定于转轴(9)上，转子交流感应绕组(5)的输出端与旋转整流器(10)的输入端连接，旋转整流器(10)的输出端与转子直流绕组(8)连接。优点：该种结构的无刷同步电机取消了传统同步电机中转子侧的电刷和滑环结构，也没有同轴连接的单独励磁电机，使得电机结构简单，运行可靠，便于维护，且本电机设计结构简单，损耗小，效率高，使用场合广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种同步电机，特别是一种无刷同步电机。
背景技术
普通的无刷同步电机系统由同步电机、旋转整流器和交流励磁机等组成。同步电机与交流励磁机同轴相连，旋转整流器固定于转轴上，与两个电机的转子同步旋转。
交流励磁机定子铁心中放置直流励磁绕组，转子铁心中放置三相对称交流绕组。直流电源为励磁机定子绕组提供励磁电流，建立励磁恒定磁场，励磁机转子绕组旋转就会感应电势，输出三相交流电压，该电压经过旋转整流器转换成直流电压，为同步电机转子励磁绕组提供直流励磁电压，建立同步电机需要的转子磁场。
调节励磁机定子的直流电压大小，就可以间接调节同步电机转子直流励磁电压的大小，它们基本成正比例关系。
该系统的不足之处：需要一个单独的励磁电机与同步电机同轴相连，系统结构复杂；机组轴系长，轴承座多，使轴振和瓦振幅值较高，对轴系稳定和机组的安全运行不利。
发明内容
本发明的目的是要提供一种：不需要一个单独的励磁电机与同步电机同轴相连，且系统结构简单的一种无刷同步电机。
本发明的目的是这样实现的：该无刷同步电机由转轴(9)、旋转整流器(10)、定子和转子构成；定子有定子铁心(1)、定子三相功率绕组(2)和定子单相励磁绕组(4)；转子有转子交流感应绕组(5)、转子铁心(6)、转子直流绕组(8)和旋转整流器(10)；旋转整流器(10)固定于转轴(9)上，转子交流感应绕组(5)的输出端与旋转整流器(10)的输入端连接，旋转整流器(10)的输出端与转子直流绕组(8)连接。
定子铁心(1)内表面有两种定子线槽：定子三相功率绕组线槽(11)和定子单相励磁绕组线槽(3)，定子三相功率绕组线槽(11)是直线型，其方向与转轴方向相同，定子三相功率绕组(2)安放在定子三相功率绕组线槽(11)中；定子单相励磁绕组线槽(3)是包围转轴的圆环型结构线槽，定子单相励磁绕组(4)安放在定子单相励磁绕组线槽(3)中。
转子铁心(6)外表面有两种转子线槽：转子直流绕组线槽(12)和转子交流感应绕组线槽(7)，转子直流绕组线槽(12)是直线型，其方向与转轴方向相同，转子直流绕组(8)安放在转子直流绕组线槽(12)中；转子交流感应绕组线槽(7)是包围转轴的圆环型结构线槽，转子交流感应绕组(5)安放在转子交流感应绕组线槽(7)中。
有益效果：由于采用了上述方案，转子直流绕组(8)的励磁电压与转速无关，仅与定子单相励磁绕组(4)的励磁电压成正比，方便励磁电流调节和控制，对发电机和电动机都适用；定子三相功率绕组(2)线圈构成的平面与定子单相励磁绕组(4)构成的平面垂直，它们之间不存在磁场耦合关系，不会在对方绕组中感应电势和消耗功率；同时转子直流绕组(8)构成的平面与转子交流感应绕组(5)构成的平面也垂直，它们之间不存在磁场耦合关系，转子直流绕组(8)中只有直流电流无交流电流，其产生的磁场恒定，且转子直流绕组(8)中无交流电流产生的损耗功率。无刷同步电机工作时，不需要一个单独的励磁电机与同步电机同轴相连，且系统结构简单，达到了本发明的目的。
优点：该种结构的无刷同步电机取消了传统同步电机中转子侧的电刷和滑环结构，也没有同轴连接的单独励磁电机，使得电机结构简单，运行可靠，便于维护，且本电机设计结构简单，损耗小，效率高，使用场合广泛。解决其技术问题的设备方案是：
附图说明
图1是本发明无刷同步电机的纵剖截面图。
图2是本发明无刷同步电机的定子铁心纵剖面图。
图3是本发明无刷同步电机的转子结构图。
图4是本发明无刷同步电机定子的一个功率绕组线圈和定子单相励磁绕组在空间的分布图。
图5是本发明无刷同步电机的励磁电路图。
图中：1、定子铁心；2、定子三相功率绕组；3、定子单相励磁绕组线槽；4、定子单相励磁绕组；5、转子交流感应绕组；6、转子铁心；7、转子交流感应绕组线槽；8、转子直流绕组；9、转轴；10、旋转整流器；11、定子三相功率绕组线槽；12、转子直流绕组线槽；13、单相交流电源。
具体实施方式
实施例1：该无刷同步电机，在图1中，由定子、转子、转轴9和旋转整流器10组成。定子由定子铁心1、定子三相功率绕组2和定子单相励磁绕组4构成，转子由转子交流感应绕组5、转子铁心6和转子直流绕组8构成。
所述的定子铁心1和转子铁心6均由0.3mm厚的硅钢片叠成。定子铁心内表面开有多个定子三相功率绕组线槽11和一个定子单相励磁绕组线槽3，转子铁心外表面开有多个转子直流绕组线槽12和一个转子交流感应绕组线槽7。
在图2中，所述的定子铁心1内表面有两种定子线槽：定子三相功率绕组线槽11和定子单相励磁绕组线槽3，定子三相功率绕组线槽11直线型，其方向与转轴方向相同，定子三相功率绕组2安放在定子三相功率绕组线槽11中；定子单相励磁绕组线槽3是包围转轴的圆环型结构线槽，定子单相励磁绕组4安放在定子单相励磁绕组线槽3中。定子单相励磁绕组4是圆环型结构。
在图3中，所述的转子铁心6外表面有两种转子线槽：转子直流绕组线槽12和转子交流感应绕组线槽7，转子直流绕组线槽12是直线型，其方向与转轴方向相同，转子直流绕组8安放在转子直流绕组线槽12中；转子交流感应绕组线槽7是包围转轴的圆环型结构，转子交流感应绕组5安放在转子交流感应绕组线槽7中。
在图4中，定子三相功率绕组2一个线圈的两个有效边位于平行于转轴的定子三相功率绕组线槽11中，定子单相励磁绕组4是圆环形线圈，位于环绕转轴的定子单相励磁绕组线槽3中。任意一个定子三相功率绕组2线圈构成的平面与定子单相励磁绕组4构成的平面垂直，因此定子三相功率绕组2和定子单相励磁绕组4之间不存在磁场耦合关系，不会在对方绕组中感应电势和消耗功率。
转子直流绕组8一个线圈的两个有效边和转子交流感应绕组5在空间的分布图与图4相同，转子直流绕组8一个线圈的两个有效边位于平行于转轴的转子直流绕组线槽12中，转子交流感应绕组5是圆环形线圈，位于环绕转轴的转子交流感应绕组线槽7中。任意一个转子直流绕组8线圈构成的平面与转子交流感应绕组5构成的平面垂直，转子直流绕组8和转子交流感应绕组5之间不存在磁场耦合关系，转子交流感应绕组5的电流产生的磁场不会在转子直流绕组8中感应交流电势和产生交流电流。因此，转子直流绕组8中只有直流电流无交流电流，其产生的磁场恒定，同时转子直流绕组8中无交流电流产生的损耗功率。
所述的旋转整流器10由电力电子器件组成，固定于电机转轴9上。在图5中，旋转整流器10与转子直流绕组8及转子交流感应绕组5连接并同步旋转，它们相对静止。因此，转子交流感应绕组5输出的交流电压就可以通过旋转整流器10变换为直流电压，再为转子直流绕组8供电。
工作原理：定子单相励磁绕组4加交流电压，绕组中流过交流电流，在电机磁路中建立一个交变磁场，该磁场与定子单相励磁绕组4及转子交流感应绕组5相环链，因此在转子交流感应绕组5中会感应变压器电势，其大小与定子单相励磁绕组4的输入电压成正比，与转子的转速无关。转子交流感应绕组5输出交流电压，该交流电压经过旋转整流器10转换成直流电压，为转子直流绕组8提供直流励磁电压，建立同步电机需要的转子恒定磁场。调节定子单相励磁绕组4的交流电压大小，就可以成比例地调节同步电机转子直流绕组8励磁电压的大小。从而实现了同步电机的无刷励磁调节。
Claims (1)
1.一种无刷同步电机，其特征是：该无刷同步电机由转轴(9)、旋转整流器(10)、定子和转子构成；定子有定子铁心(1)、定子三相功率绕组(2)和定子单相励磁绕组(4)；转子有转子交流感应绕组(5)、转子铁心(6)和转子直流绕组(8)；旋转整流器(10)固定于转轴(9)上，转子交流感应绕组(5)的输出端与旋转整流器(10)的输入端连接，旋转整流器(10)的输出端与转子直流绕组(8)连接；
所述的定子铁心(1)内表面有两种定子线槽：定子三相功率绕组线槽(11)和定子单相励磁绕组线槽(3)，定子三相功率绕组线槽(11)是直线型，其方向与转轴方向相同，定子三相功率绕组(2)安放在定子三相功率绕组线槽(11)中；定子单相励磁绕组线槽(3)是包围转轴的圆环型结构线槽，定子单相励磁绕组(4)安放在定子单相励磁绕组线槽(3)中；
所述的转子铁心(6)外表面有两种转子线槽：转子直流绕组线槽(12)和转子交流感应绕组线槽(7)，转子直流绕组线槽(12)是直线型，其方向与转轴方向相同，转子直流绕组(8)安放在转子直流绕组线槽(12)中；转子交流感应绕组线槽(7)是包围转轴的圆环型结构线槽，转子交流感应绕组(5)安放在转子交流感应绕组线槽(7)中。
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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