CN104283389A - 基于磁流变液的笼型异步电动机调速系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于磁流变液的笼型异步电动机调速系统，包括笼型绕组、调流控制电路两部分，所述笼型绕组由磁流变液、绝缘管、励磁线圈和端环组成。所述调流控制电路由导线、集电环、电刷和输出电流可调的恒流源电路组成。当笼型异步电动机工作时，通过改变恒流源电路输出电流的大小，使笼型绕组上励磁线圈产生相应强弱的磁场，磁流变液在磁场作用下电阻改变，通过笼型转子绕组的感应电流随之发生变化，从而笼型转子旋转速度发生改变，最终改变笼型异步电动机的输出转速。本发明利用磁流变液在磁场环境下电阻变化的特点，设计了笼型异步电动机调速系统，具有调速范围宽，调速反应迅速，实现无极调速等优点。

Description

基于磁流变液的笼型异步电动机调速系统
技术领域
本发明专利涉及一种电动机调速系统，尤其是用于笼型异步电动机的调速。
背景技术
目前异步电动机调速的基本途径有：变频调速、变极调速和变转差率调速。其中变转差率调速方案有：异步电动机定子调压调速，电磁转差离合器调速和绕线式异步电动机转子回路串电阻调速等。目前适用于笼型异步电动机的调速技术主要是变频调速和变级调速，变频调速技术可以实现无极调速，但必须使用变频器改变电源频率，变级调速则属于有极调速，适用范围窄。对于笼型异步电动机来说，如能改变转子回路电阻，也能实现调速的目的，且调速范围广，调速平滑，但由于传统笼型异步电动机的转子结构所限，目前这一技术方案并无应用。
磁流变液是一种用途广泛、性能优良的智能材料，其电学特性可以广泛应用于自动控制、医疗、汽车工业等领域。磁流变液的电阻受磁场影响较大，随着磁场的增强，磁流变液中的铁磁性颗粒在磁场的作用下逐渐成链，形成越来越多的导电通路，从而电阻值迅速变小。这种变化响应时间快(毫秒级)，具有可逆性，控制能耗低。因此可以根据磁流变液电阻在磁场环境下变化的特点，用其构成笼型异步电动机的转子，拓宽其在异步电动机调速控制方面的应用。
发明内容
本发明专利的目的是通过引入磁流变液在磁场环境下电阻变化的特点，重新构造笼型异步电动机转子绕组，提供一种笼型异步电动机调速的新途径。
为实现上述目的，本发明解决技术问题所采用的方案是：
一种基于磁流变液的笼型异步电动机调速系统，其包括笼型绕组、调流控制电路。
所述笼型绕组由磁流变液、绝缘管、励磁线圈和端环组成。磁流变液充满绝缘管与端盖构成的空间内，励磁线圈缠绕在绝缘管上，整体构成导条。绝缘管两端与前后端环密接，磁流变液和端环构成电磁回路。励磁线圈作用是为磁流变液提供磁场，当励磁线圈通电后，随着通入电流的变化产生不同强弱的磁场，进而改变磁流变液的电阻，即笼型转子绕组的电阻发生变化。
所述调流控制电路由导线、集电环、电刷和输出电流可调的恒流源电路组成。笼型绕组上励磁线圈的两端分别用导线与环绕在转轴上的集电环相连接，集电环与电刷接触，电刷与输出电流可调的恒流源电路相连。当接通电源，通过改变恒流源电路输出电流的大小，从而控制笼型绕组上励磁线圈产生磁场的强弱。所述笼型异步电动机调速系统，当笼型异步电动机工作时，通过改变恒流源电路输出电流的大小，使笼型绕组上励磁线圈产生相应强弱的磁场，磁流变液在磁场作用下电学性质改变，使磁流变液的电阻发生改变。转子的旋转是由笼型转子绕组和定子旋转磁场相互作用产生电磁转矩作用的结果，由于磁流变液在磁场环境下的电阻改变，使原先通过笼型转子绕组的感应电流发生变化，从而使笼型转子旋转速度发生改变，最终改变笼型异步电动机的输出转速。
本发明的有益效果是：
(1)基于磁流变液的笼型异步电动机调速系统结构简单，较异步电动机的其他调速方式调速范围更广，且在磁场作用下实现无极调速，调速反应迅速。
(2)为笼型异步电动机调速提供了一种新的方法，拓宽了磁流变液的应用范围。
附图说明
图1笼型异步电动机调速系统结构示意图；
图2笼型异步电动机输出电流可调的恒流源电路示意图。
图中1-励磁线圈，2-端环，3-导线，4-集电环，5-电刷，6-输出电流可调的恒流源电路，7-转轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：
本发明笼型异步电动机调速系统由笼型绕组、调流控制电路组成。
如图1所示，笼型异步电动机调速系统的笼型绕组的结构，它包括磁流变液、绝缘管、励磁线圈1和端环2。所述磁流变液充满绝缘管与端环2构成的密闭空间内，构成磁流变液转子导条。绝缘管材质为有机玻璃圆管，端环2材质为铜质圆环形。
如图2所示，调流控制电路由导线3、集电环4、电刷5和输出电流可调的恒流源电路6组成，笼型绕组上励磁线圈1的两端分别用导线3与环绕在转轴上的集电环4相连接，集电环4与电刷5接触，电刷5与输出电流可调的恒流源电路6相连。通过控制电流的动作，调节励磁线圈1产生磁场的强弱，改变磁流变液的电阻。随着励磁线圈1通过电流增大，磁流变液电阻减小，笼型转子绕组通过的感应电流增大，电动机转速提高，反之同理。

Claims (5)

1.一种基于磁流变液的笼型异步电动机调速系统，该装置包括笼型绕组、调流控制电路两部分；其特征为：
所述笼型绕组由磁流变液、绝缘管、励磁线圈和端环组成；磁流变液充满绝缘管与端盖构成的空间内，励磁线圈缠绕在绝缘管上，整体构成磁流变液导条；绝缘管两端与前后端环密接，磁流变液和端环构成电磁回路；励磁线圈作用是为磁流变液提供磁场，当励磁线圈通电后，随着通入电流的变化产生不同强弱的磁场，进而改变磁流变液的电阻，即笼型转子绕组的电阻发生变化，使笼型异步电动机的输出转速发生改变；
所述调流控制电路由导线、集电环、电刷和输出电流可调的恒流源电路组成；笼型绕组上励磁线圈的两端分别用导线与环绕在转轴上的集电环相连接，集电环与电刷接触，电刷与输出电流可调的恒流源电路相连；通过外围控制电流的动作，调节励磁线圈产生磁场的强弱，改变磁流变液的电阻。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述笼型转子由充满磁流变液的导条与端环组成。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述磁流变液的绝缘管材质为有机玻璃圆管，端环为铜质圆环形。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述磁流变液导条的绝缘管外部缠绕励磁线圈，由励磁线圈为磁流变液提供磁场。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述励磁线圈的电源由输出电流可调的恒流源提供。
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