CN103457429A - 内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，包括制动器、支撑座、可转动的安装于支撑座上的转轴，制动器安装于支撑座上，还包括套设于转轴上并与转轴固定连接的转子、套设于转子外并固定在支撑座上的定子，转子的外圆周表面设有多个第一凹槽，定子的内圆周表面设有多个第二凹槽，至少二个第二凹槽底部设有永磁体。当转子轴线与定子磁极的轴线不重合时，便会有磁阻力作用在转子上并产生转矩使其趋于磁阻最小的位置，从而减小转子的转矩脉动，降低噪音，提高电梯乘坐的舒适性。当励磁绕组通电时，电励磁磁力线的路径与永磁体磁力线的路径形成并联磁路，两个磁场在气隙处和转子相互叠加，改善了气隙磁场，增加了气隙总磁通量，降低了噪音。

Description

内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置

技术领域

本发明涉及电梯驱动装置领域，特别是涉及一种内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置。

背景技术

曳引驱动装置是电梯中主要的驱动装置，用于驱动电梯轿厢上下运行，曳引驱动装置的运行稳定性直接决定电梯轿厢的稳定性，从而会影响到乘客乘坐的舒适性。如今对电梯的安全性和乘坐的舒适性要求越来越高，因此，对曳引驱动装置的要求也越来越高。

一般的曳引驱动装置采用的是永磁同步电机，这种曳引驱动装置中需要采用大量稀土永磁体，稀土永磁体用量较多时会导致成本很高，增加了企业的负担，并且需要将稀土永磁体很牢固的固定，增加了驱动装置的结构复杂性。也有一种采用开关磁阻调速电机的曳引驱动装置，这种曳引驱动装置在工作时转矩脉动较大，输出转矩较小，并且噪音很大，降低了乘坐的舒适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、噪音小的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置。

为了实现本发明的目的，采取的技术方案是：

一种内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，包括制动器、支撑座、可转动的安装于支撑座上的转轴，制动器安装于支撑座上，还包括套设于转轴上并与转轴固定连接的转子铁芯、套设于转子铁芯外并固定在支撑座上的定子铁芯，转子铁芯的外圆周表面设有多个第一凹槽，定子铁芯的内圆周表面设有多个第二凹槽，至少有两个永磁体安装在定子铁芯上。

转子铁芯可随转轴一起转动，转子铁芯和定子铁芯上均设有凹槽，相邻第一凹槽之间形成第一凸起，相邻第二凹槽之间形成第二凸起，每一个凸起形成一个磁极，从而使定子铁芯和转子铁芯之间构成双凸极结构。第二凸起上安装有励磁绕组，当转子铁芯的轴线与定子铁芯磁极的轴线不重合时，便会有磁阻力作用在转子铁芯上并产生转矩使其趋于磁阻最小的位置，即使转子铁芯的轴线与定子铁芯磁极的轴线重合，在定子铁芯中安装了稀土永磁体，当励磁绕组不通电时，永磁体磁力线不通过气隙而沿定子极身、定子轭部闭合。当励磁绕组通电时，电励磁磁力线的路径与永磁体磁力线的路径形成并联磁路，两个磁场在气隙处和转子相互叠加，改善了气隙磁场，通过励磁绕组电流的通断来控制永磁体磁力线的路径与大小来实现电动机的转矩控制。抑制了电动机的转矩脉动，降低电磁噪音，增加输出转矩，增加了气隙总磁通量，提高了驱动装置的输出转矩，采用这种方式，永磁体主要用于改善气隙磁场，需要用到的永磁体的量很少，成本较低，并且将永磁体固定也相应的变得简单，使整个驱动装置结构更加简单，能够满足大规模生产。

下面对技术方案进一步说明：

优选的是，所述驱动装置为电机，电机相数为q，所述第一凹槽数量为Z，第二凹槽数量为D，其满足以下公式：Z=2mq，D=（1±1/q）Z；式中，m=1、2，…，n（n为正整数）。定子上安装有励磁绕组，励磁绕组的数量一般可以为1、2、3、4、5、6、7，每一个励磁绕组对应电机一个相数，当电机相数、第一凹槽的数量、第二凹槽的数量满足上述公式时，就能达到较好的效果，使驱动装置噪音较低、转矩脉动较小，电梯乘坐更加舒适。

优选的是，所述电机相数为3，所述第一凹槽数量为24，所述第二凹槽的数量为32。采用上述参数时，效果较佳，电梯乘坐更加舒适。

优选的是，制动器包含有衔铁，与衔铁上固定刹车片、制动盘固定于转轴上。衔铁中设有制动弹簧，当制动器失电时，衔铁中的弹簧拉动衔铁，使刹车片锁紧制动盘。

优选的是，所述永磁体安装于所述第二凹槽的底部位置的定子铁芯上。这样的安装工艺简单、安装方便。

优选的是，内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置还包括用于检测和控制转子铁芯的运行状态的检测控制装置。检测控制装置的存在方便用户随时检测和控制转子的运行状态，使驱动装置的安全可控。

优选的是，所述检测装置包括编码器、控制系统，编码器与控制系统电气连接。编码器用于检测转子铁芯的运行状态，并将检测到的信号传送到控制系统，控制系统控制转子铁芯的运行状态。

优选的是，至少两个所述永磁体均匀布置在定子铁芯上。永磁体均匀分布时，其对应的磁场也均匀分布，使驱动装置运行更加稳定，转矩脉动更低，噪音更小。

优选的是，所述永磁体嵌入到第二凹槽底部的定子铁芯中。这种方式，结构简单，安装永磁体更加快捷，适合大规模生产。

优选的是，所述永磁体数量为四个。四个永磁体时效果更佳。

优选的是，相邻永磁体相对的一侧磁极相同。

所选的是，所述永磁体为稀土永磁体。

优选的是，所述定子铁芯由导磁材料制成。

优选的是，所述定子铁芯由多片定子铁芯冲片组成。

优选的是，所述转子铁芯由导磁材料制成。

优选的是，所述转子铁芯由多片转子铁芯冲片组成。

本发明的优点是：

转子铁芯可随转轴一起转动，转子铁芯和定子铁芯上均设有凹槽，相邻第一凹槽之间形成第一凸起，相邻第二凹槽之间形成第二凸起，每一个凸起形成一个磁极，从而使定子铁芯和转子铁芯之间构成双凸极结构。第二凸起上安装有励磁绕组，当转子铁芯的轴线与定子铁芯磁极的轴线不重合时，便会有磁阻力作用在转子铁芯上并产生转矩使其趋于磁阻最小的位置，即使转子铁芯的轴线与定子铁芯磁极的轴线重合，在定子铁芯中安装了稀土永磁体，当励磁绕组不通电时，永磁体磁力线不通过气隙而沿定子极身、定子轭部闭合。当励磁绕组通电时，电励磁磁力线的路径与永磁体磁力线的路径形成并联磁路，两个磁场在气隙处和转子相互叠加，改善了气隙磁场，通过励磁绕组电流的通断来控制永磁体磁力线的路径与大小来实现电机的转矩控制。抑制了电动机的转矩脉动，降低电磁噪音，增加输出转矩，增加了气隙总磁通量，提高了驱动装置的输出转矩，采用这种方式，永磁体主要用于改善气隙磁场，需要用到的永磁体的量很少，成本较低，并且将永磁体固定也相应的变得简单，使整个驱动装置结构更加简单，能够满足大规模生产。

附图说明

图1是本发明内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置的剖视图；

图2是本发明内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置中定子铁芯、转子铁芯的结构示意图。

附图标记说明：

101.第一支撑座，102.第二支撑座，300.定子铁芯，301.第二凹槽，302.第二凸起，303.定子铁芯冲片，400.转子铁芯，401.第一凹槽，402.第一凸起，403.转子铁芯冲片，500.稀土永磁体，600.励磁绕组，700.衔铁，800.制动盘，900.制动器，1000.编码器，1100.转轴,1200.轴承，1300.曳引轮，1301.绳槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

参阅图1、2，在本发明的实施例中，一种内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，包括制动器900、支撑座、可转动的安装于支撑座上的转轴1100，该支撑座包括第一支撑座101和第二支撑座102，制动器900安装于第二支撑座102上，还包括套设于转轴1100上并与转轴1100固定连接的转子铁芯400、套设于转子铁芯400外并固定在第二支撑座102上的定子铁芯300，转子铁芯400的外圆周表面设有多个第一凹槽401，定子铁芯300的内圆周表面设有多个第二凹槽301，至少两个永磁体设置在第二凹槽301底部位置处的定子铁心300上，该永磁体为稀土永磁体500。定子铁芯300上装有励磁绕组600，该励磁绕组600为励磁绕组，励磁绕组600组数为q，对应的电机相数为q，所述第一凹槽401数量为Z，第二凹槽301数量为D，其满足以下公式：Z=2mq，D=（1±1/q）Z；式中，m=1、2，…，n（n为正整数）。在本实施例中，电机相数为3，所述第一凹槽401数量为32，所述第二凹槽301的数量为24。

转子铁芯400和定子铁芯300上均设有凹槽，相邻第一凹槽401之间形成第一凸起403，相邻第二凹槽301之间形成第二凸起302，每一个凸起形成一个磁极，从而使定子铁芯300和转子铁芯400之间构成双凸极结构。第二凸起402上安装有励磁绕组600，当转子铁芯400的轴线与定子铁芯300磁极的轴线不重合时，便会有磁阻力作用在转子铁芯400上并产生转矩使其趋于磁阻最小的位置，即使转子铁芯400的轴线与定子铁芯300磁极的轴线重合，在定子铁芯300中安装了稀土永磁体500，当励磁绕组不通电时，永磁体磁力线不通过气隙而沿定子极身、定子轭部闭合。当励磁绕组600通电时，电励磁磁力线的路径与稀土永磁体500磁力线的路径形成并联磁路，两个磁场在气隙处和转子铁芯400相互叠加，改善了气隙磁场，通过励磁绕组600电流的通断来控制永磁体磁力线的路径与大小来实现电机的转矩控制。抑制了电动机的转矩脉动，降低电磁噪音，增加输出转矩，增加了气隙总磁通量，同时提高了驱动装置的输出转矩，采用这种方式，稀土永磁体500主要用于改善气隙磁场，需要用到的永磁体的量很少，成本较低，并且将稀土永磁体500固定也相应的变得简单，使整个驱动装置结构更加简单，能够满足大规模生产。

外转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置还包括轴承1200，转轴1100一端与第一支撑座101可转动的连接，转轴1100与第一支撑座101之间设有轴承1200，转轴1100另一端通过轴承1200与第二支撑座102可转动连接。转轴1100上还套设有曳引轮1300，曳引轮1300上设有绳槽，用于放置曳引绳。

制动器900包括衔铁700、固定于转轴1100上的制动盘800，制动器900失电时，衔铁700锁紧制动盘800。

内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置还包括用于检测和控制转子400的运行状态的检测控制装置。该控制检测装置包括编码器1000、控制系统，编码器1000与控制系统电气连接。

所述稀土永磁体500的数量为至少二个，在本实施例中，优选为四个，四个稀土永磁体500均匀布置在定子300上。稀土永磁体500采用嵌入的方式固定于第二凹槽301底部的定子300中。相邻稀土永磁体500相对的一侧磁极相同。

定子300由导磁材料制成，定子300由多片定子铁芯冲片303组成。转子400由导磁材料制成，转子400由多片转子铁芯冲片403组成。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，包括制动器、支撑座、可转动的安装于支撑座上的转轴，制动器安装于支撑座上，其特征在于，还包括套设于转轴上并与转轴固定连接的转子铁芯、套设于转子铁芯外并固定在支撑座上的定子铁芯，转子铁芯的外圆周表面设有多个第一凹槽，定子铁芯的内圆周表面设有多个第二凹槽，至少两个永磁体安装于定子铁芯上。

2.根据权利要求1所述的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，其特征在于，所述驱动装置为电机，电机相数为q，所述第一凹槽数量为Z，第二凹槽数量为D，其满足以下公式：Z=2mq，D=（1±1/q）Z；

式中，m=1、2，…，n（n为正整数）。

3.根据权利要求2所述的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，其特征在于，所述电机相数为3，所述第一凹槽数量为24，所述第二凹槽的数量为32。

4.根据权利要求1-3任一项所述的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，其特征在于，制动器包含有衔铁、固定于转轴上的制动盘，制动器失电时，衔铁锁紧制动盘。

5.根据权利要求1-3任一项所述的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，其特征在于，还包括用于检测和控制转子铁芯的运行状态的检测控制装置。

6.根据权利要求5所述的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，其特征在于，所述检测装置包括编码器、控制系统，编码器与控制系统电气连接。

7.根据权利要求1所述的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，其特征在于，至少两个所述永磁体均匀布置在定子上。

8.根据权利要求7所述的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，其特征在于，所述永磁体数量为四个。

9.根据权利要求7或8所述的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，其特征在于，相邻所述永磁体相对的一侧磁极相同。

10.根据权利要求7或8所述的内转子永磁同步磁阻式曳引驱动装置，其特征在于，所述永磁体为稀土永磁体。

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