CN103929027A - 一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机 - Google Patents

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Abstract

一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机，包括机壳和机座、内转子轴、外转子轴、定子、集成式开关磁阻型外转子、定子和集成式开关磁阻型外转子之间的气隙、开关磁阻型内转子、集成式开关磁阻型外转子和开关磁阻型内转子之间的气隙、滑环和电刷、位置传感器、轴承、连接轴承、螺栓、导线；集成式开关磁阻型外转子包括外层圆筒形转子、中层隔磁圆筒和内层圆筒形凸极电枢；开关磁阻型内转子包括内转子凸极铁芯和内转子励磁绕组。本发明的有益效果是：实现了传统交流电动机和开关磁阻电机的一体化集成，进行无极调速，可以取代变频器，应用于各种调速驱动负载，具有体积小、效率高、成本低、坚固耐用、调速范围宽、不受电压和功率等级限制等优点。

Description

一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机
技术领域
本发明涉及一种电磁调速电动机，尤其涉及一种一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机，可以广泛应用于各种需要调速驱动的领域。
背景技术
电磁调速电动机(又称滑差电机)由三相交流异步电动机、电磁转差离合器和励磁电流控制器三部分组成，其中，三相交流异步电动机是电磁调速电动机的原动机，为电磁调速电动机的运转提供动力，电磁转差离合器通过励磁电流控制器提供大小不同的励磁电流而完成调速功能。
传统电磁调速电动机的三相交流异步电动机和电磁转差离合器是相互独立的两个部分，通过机轴连接在一起，异步电动机没有机座，利用其端盖上的凸缘装在电磁转差离合器的机座上而形成一个整体。所以传统电磁调速电动机具有结构复杂、体积大、材料用量多、制造成本高、轴向长度长、占地面积大、电磁转差离合器的转差损耗大、机械损耗大、温升高等技术缺陷。
发明内容
本发明为了克服现有技术不足，在实现了传统电磁调速电动机的交流异步电动机和电磁转差离合器的一体化集成并申请了一种一体化集成式电磁调速电动机的发明专利后，又提出一种可以消除转差损耗的一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机，包括机壳和机座、内转子轴、外转子轴、定子、集成式开关磁阻型外转子、定子和集成式开关磁阻型外转子之间的气隙、开关磁阻型内转子、集成式开关磁阻型外转子和开关磁阻型内转子之间的气隙、滑环和电刷、位置传感器、轴承、连接轴承、螺栓、导线。
所述定子包括定子铁芯和定子绕组，与传统交流电动机的定子相同。所述定子固定在机壳和机座上，所述定子绕组通过导线与三相交流电源相连。
所述集成式开关磁阻型外转子包括外层圆筒形转子、中层隔磁圆筒和内层圆筒形凸极电枢；所述外层圆筒形转子、中层隔磁圆筒和内层圆筒形凸极电枢相互套装在一起，固定成一个整体。所述外层圆筒形转子采用圆筒形鼠笼转子结构；也可以在鼠笼形外层圆筒形转子上加永磁块，与传统自起动永磁同步电动机的转子相同。所述中层隔磁圆筒由不导磁的不锈钢制成。所述内层圆筒形凸极电枢与传统开关磁阻电机的定子铁芯相同。所述集成式开关磁阻型外转子通过中层隔磁圆筒固定在外转子轴上。在所述定子和集成式开关磁阻型外转子之间形成气隙。
所述开关磁阻型内转子包括内转子凸极铁芯和内转子励磁绕组。所述内转子凸极铁芯与传统开关磁阻电机的转子相同；所述内转子励磁绕组绕在内转子凸极铁芯上，径向相对的两个内转子励磁绕组串联构成一相励磁绕组。所述内层圆筒形凸极电枢的磁极数量与内转子凸极铁芯的磁极数量不相等，但都是偶数。所述开关磁阻型内转子固定在内转子轴上。在所述集成式开关磁阻型外转子和开关磁阻型内转子之间形成气隙。
在所述内转子轴上设置滑环和电刷，通过导线将滑环和内转子励磁绕组相连，电刷通过导线与外接的励磁电流控制器相连，励磁电流控制器外接交流或直流电源，用于为内转子励磁绕组提供励磁电流。在所述内转子轴和外转子轴上设置位置传感器，位置传感器通过导线与励磁电流控制器相连。所述内转子轴的一端通过两个连接轴承和多个螺栓与外转子轴相连，所述内转子轴的另一端与负载机械轴相连。所述内转子轴和外转子轴分别通过轴承安装在机壳和机座上。
本发明也可以采用混合励磁开关磁阻电机的结构。
本发明也可以采用无位置传感器控制技术。
本发明也适用于盘式电机的结构。
本发明的有益效果是：
本发明实现了传统交流电动机和开关磁阻电机的一体化集成，通过调整开关磁阻型内转子的励磁电流，可以实现无极调速，不但克服了传统电磁调速电动机和永磁调速驱动器的轴向长度长、体积大、转差损耗大、电枢温升过高等技术缺陷，而且可以取代变频器，广泛应用于各种需要调速驱动的机械负载上，如风机、水泵、输油泵，提升机、皮带运输机、电动汽车、船、飞机和轨道交通等，具有体积小、效率高、坚固耐用、调速范围宽、制造和使用成本低、不受电压和功率等级的限制、所有零部件都是国产等优点。
附图说明
图1是本发明的实施例结构示意图；
图2是图1的A-A’剖视图；
图3是图2中的内转子凸极铁芯的磁极加极靴的另一种实施例结构示意图；
图4是图2中的内转子励磁绕组绕在内层圆筒形凸极电枢上的另一种实施例结构示意图。
图中，1-机壳和机座；2-内转子轴；3-外转子轴；4-定子；4-1-定子铁芯；4-2-定子绕组；5-定子和集成式开关磁阻型外转子之间的气隙；6-集成式开关磁阻型外转子；6-1-外层圆筒形转子；6-2-中层隔磁圆筒；6-3-内层圆筒形凸极电枢；7-集成式开关磁阻型外转子和开关磁阻型内转子之间的气隙；8-开关磁阻型内转子；8-1-内转子凸极铁芯；8-2-内转子励磁绕组：9-滑环和电刷；10-位置传感器；11-轴承；12-连接轴承；13-螺栓；14-导线。
具体实施方式
实施例一：
参照附图1和2，一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机的一种三相8/6极实施例，包括机壳和机座1、内转子轴2、外转子轴3、定子4、集成式开关磁阻型外转子6、定子和集成式开关磁阻型外转子之间的气隙5、开关磁阻型内转子8、集成式开关磁阻型外转子和开关磁阻型内转子之间的气隙7、滑环和电刷9、位置传感器10、轴承11、连接轴承12、螺栓13、导线14。
所述定子4包括定子铁芯4-1和定子绕组4-2，与传统交流电动机的定子相同。定子固定在机壳和机座上，定子绕组通过导线14与三相交流电源相连。
所述集成式开关磁阻型外转子6包括外层圆筒形转子6-1、中层隔磁圆筒6-2和内层圆筒形凸极电枢6-3；所述外层圆筒形转子6-1、中层隔磁圆筒6-2和内层圆筒形凸极电枢6-3相互套装在一起，固定成一个整体。所述外层圆筒形转子6-1采用圆筒形鼠笼转子结构；也可以在鼠笼形外层圆筒形转子6-1上加永磁块，与传统自起动永磁同步电动机的转子相同。所述中层隔磁圆筒6-2由不导磁的不锈钢制成。所述内层圆筒形凸极电枢6-3与传统开关磁阻电机的定子铁芯相同，本实施例的内层圆筒形凸极电枢6-3的磁极数量是8。所述集成式开关磁阻型外转子6通过中层隔磁圆筒6-1固定在外转子轴3上。在所述定子4和集成式开关磁阻型外转子6之间形成气隙5。
所述开关磁阻型内转子8包括内转子凸极铁芯8-1和内转子励磁绕组8-2。所述内转子凸极铁芯8-1与传统开关磁阻电机的转子相同；所述内转子励磁绕组8-2绕在内转子凸极铁芯8-1上，径向相对的两个内转子励磁绕组8-2串联构成一相励磁绕组。本实施例的内转子凸极铁芯8-1的磁极数量是6。所述开关磁阻型内转子8固定在内转子轴2上。在所述集成式开关磁阻型外转子6和开关磁阻型内转子8之间形成气隙7。
在所述内转子轴2上设置滑环和电刷9，通过导线将滑环和内转子励磁绕组8-2相连，电刷通过导线与外接的励磁电流控制器相连，励磁电流控制器外接交流或直流电源，用于为内转子励磁绕组8-2提供励磁电流。在所述内转子轴2和外转子轴3上设置位置传感器10，位置传感器10通过导线与励磁电流控制器相连。所述内转子轴2的一端通过两个连接轴承12和多个螺栓13与外转子轴3相连，所述内转子轴2的另一端与负载机械轴相连。所述内转子轴2和外转子轴3分别通过轴承11安装在机壳和机座1上。
实施例二：
参照附图3，一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机的另一种实施例。将实施例一中的内转子凸极铁芯8-1的磁极加极靴。
实施例三：
参照附图4，一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机的一种三相12/8极实施例，内层圆筒形凸极电枢6-3的磁极数量是12，内转子凸极铁芯8-1的磁极数量是8。将实施例一中的内转子励磁绕组8-2绕在内层圆筒形凸极电枢6-3的磁极6-3-1上，形成内层圆筒形凸极电枢的励磁绕组6-3-2，径向相对的两个励磁绕组6-3-2串联成一对，与这对励磁绕组相垂直的另外两个径向相对的励磁绕组6-3-2也串联成一对，这两对串联后的励磁绕组再串联或并联在一起，构成一相励磁绕组。

Claims (3)

1.一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机，包括机壳和机座、内转子轴、外转子轴、定子、集成式开关磁阻型外转子、定子和集成式开关磁阻型外转子之间的气隙、开关磁阻型内转子、集成式开关磁阻型外转子和开关磁阻型内转子之间的气隙、滑环和电刷、位置传感器、轴承、连接轴承、螺栓、导线。
所述定子包括定子铁芯和定子绕组，与传统交流电动机的定子相同。所述定子固定在机壳和机座上，所述定子绕组通过导线与三相交流电源相连。
所述集成式开关磁阻型外转子包括外层圆筒形转子、中层隔磁圆筒和内层圆筒形凸极电枢；所述外层圆筒形转子、中层隔磁圆筒和内层圆筒形凸极电枢相互套装在一起，固定成一个整体。所述外层圆筒形转子采用圆筒形鼠笼转子结构；也可以在鼠笼形外层圆筒形转子上加永磁块，与传统自起动永磁同步电动机的转子相同。所述中层隔磁圆筒由不导磁的不锈钢制成。所述内层圆筒形凸极电枢与传统开关磁阻电机的定子铁芯相同。所述集成式开关磁阻型外转子通过中层隔磁圆筒固定在外转子轴上。在所述定子和集成式开关磁阻型外转子之间形成气隙。
所述开关磁阻型内转子包括内转子凸极铁芯和内转子励磁绕组。所述内转子凸极铁芯与传统开关磁阻电机的转子相同；所述内转子励磁绕组绕在内转子凸极铁芯上，径向相对的两个内转子励磁绕组串联构成一相励磁绕组。所述内层圆筒形凸极电枢的磁极数量与内转子凸极铁芯的磁极数量不相等，但都是偶数。所述开关磁阻型内转子固定在内转子轴上。在所述集成式开关磁阻型外转子和开关磁阻型内转子之间形成气隙。
在所述内转子轴上设置滑环和电刷，通过导线将滑环和内转子励磁绕组相连，电刷通过导线与外接的励磁电流控制器相连，励磁电流控制器外接交流或直流电源，用于为内转子励磁绕组提供励磁电流。在所述内转子轴和外转子轴上设置位置传感器，位置传感器通过导线与励磁电流控制器相连。所述内转子轴的一端通过两个连接轴承和多个螺栓与外转子轴相连，所述内转子轴的另一端与负载机械轴相连。所述内转子轴和外转子轴分别通过轴承安装在机壳和机座上。
本发明也可以采用混合励磁开关磁阻电机的结构。
本发明也可以采用无位置传感器控制技术。
本发明也适用于盘式电机的结构。
2.根据权利要求1所述的一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机，其特征在于将凸极式内转子的磁极加极靴。
3.根据权利要求1所述的一体化集成式开关磁阻型电磁调速电动机，其特征在于将内转子励磁绕组绕在内层圆筒形凸极电枢的磁极上，形成内层圆筒形凸极电枢的励磁绕组，径向相对的两个内层圆筒形凸极电枢的励磁绕组串联成一对，与这对励磁绕组相垂直的另外两个径向相对的内层圆筒形凸极电枢的励磁绕组也串联成一对，这两对串联后的励磁绕组再串联或并联在一起，构成一相励磁绕组。
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