CN104578497B - 一种能够动态分磁的永磁电动机 - Google Patents

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Abstract

一种能够动态分磁的永磁电动机，属于电机制造技术领域，包括转子和定子，其中转子主要由电机轴、铁心、导条、端环和永磁体构成。在转子铁心的每个交轴中心线处开有轴向的通孔，通孔的径向位置选在距转子表面1/2~1/3磁轭处，每个通孔中穿有导体,导体的两端通过与相同端的端环连接，连接点的位置是与转子转向相反的交轴中心线70‑80度夹角处，导体与端环和导条构成回路，其中导体采用紫铜或铝材料。本发明方便地实现了分磁，又同时能适应动态变化的需要—动态分磁，消除了永磁体磁通对电机异步启动时的不利影响,改善电机的启动性能。

Description

一种能够动态分磁的永磁电动机
技术领域
本发明属于电机制造技术领域，涉及一种永磁电动机。
背景技术
永磁电动机包括转子和定子，其中转子主要由电机轴、铁心、导条、端环和永磁体构成。这种异步起动的永磁电机的结构和一般异步电机的区别，仅是在转子铁心内嵌入了永磁体。在嵌入永磁体后，异步电机就变成了异步起动的同步电机了。在转子两个不同极性的中线，称为交轴，磁极的中心线就称为直轴。目前永磁电机的启动，除变频启动外还只能采用异步启动。异步起动的永磁电动机为克服转子永磁体“磁通”的影响，只好加大异步启动转矩，借此淹没或者说克服转子永磁体主磁通的影响，也因此不能采用降压启动。这就加大了启动电流，最大启动电流可加大到10Ie左右。而一般异步电机的启动电流在5Ie～6Ie，最大也不超过7倍。因此，永磁电机启动时对电网电压的影响就大到1.5倍以上。这对小容量电网的影响就不可低估了，有时甚至会造成启动失败。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够动态分磁的永磁电动机，从而改善永磁电机的异步启动性能，实现降压启动。
本发明的设计思路是在永磁电机启动的过程中，当定转子的磁极处于异极性相对是，定转子是相互吸引的，定子的旋转磁场瞬间拉动转子，即电机瞬间处于同步电机运行状态，这就不需要分磁了。由于转子的惯性，致使转子的转速一时还跟不上定子旋转磁场的转速，所以接下来就是定转子的磁极处在同极性下并相互排斥，造成脉动阻转矩，气隙磁阻也加大了，致使定子电流也加大了，这时才需要对转子磁极进行分磁。
为了实现分磁的目的，我们采用有源分磁的方法，即在转子的交轴位置设置分磁线圈。用转子自身的感应电流加入分磁线圈，把转子永磁体的主磁通主动地吸引过来实现分磁。由于转子的感应电流有低电压大电流的特点(启动时，导条中的电流是额定电流的几十倍)，所以就会以较大地分磁能力实现分磁。当电机转速进入亚同步以后，分磁电流会自动消失，便可实现动态分磁的目的。
本发明解决技术问题的方案是在转子铁心(磁轭)的每个交轴中心线处开有轴向的通孔，通孔的径向位置选在距转子表面1/2～1/3磁轭处，即设定电机轴边沿至转子的铁心外边沿距离是1，通孔的径向位置距铁心外边沿距离是1/2～1/3，每个通孔中穿有导体,构成分磁线圈边，导体分磁线圈边的两端通过与相同端的端环连接，连接点的位置是与转子转向相反的交轴中心线70-80度夹角处，即转子逆时针旋转时，夹角为交轴中心线顺时针70-80度，导体与端环和导条构成回路，其中导体采用紫铜或铝材料，紫铜作为导体时其截面积是导条截面积的0.4-0.6倍,铝作为导体时其截面积是导条截面积的0.8-1.2倍。
其中导体的两端与端环连接点的位置是转子转向相反的交轴中心线75度夹角处为最佳。
紫铜作为导体，并且截面积是导条截面积的0.5倍效果最好。
当定转子磁极处于异极性相对时，定转子磁极相互吸引。现以定子旋转磁场的“N”极为例来说明，当定子的N极旋转到与转子的“S”极中心(直轴)相对时，功角为“0”度，转矩为“0”。当定子N极向前旋转至交轴时，功角为90度角，转矩达到最大值。对于电励磁同步电机来说，其转矩就会迅速下降至零。对于永磁电机来说，电机就进入了“磁阻转矩”区。书中介绍，磁阻转矩的最大值出现在110度角左右，即定子旋转磁场的中线旋转到交轴中线前方20度角左右的位置。再前移一定角度后，磁阻转矩也会消失而进入我们所不希望的永磁干扰区。分磁的讨论就从此地开始。见图2。图中角度均指电角度，下同。
在交轴区，依然是定子旋转磁场的“N”极的磁通，转子鼠笼条中的感应电流是流向纸里(通常以⊕表示)的。如前述，在交轴的磁轭上设置了分磁线圈的一个边，另一个线圈边取在定子后面的“S”极下的转子鼠笼导条中。其位置这样计算：从交轴算起，绕组节距应逆旋转方向大于70度角。此处导条的感应电流是流出纸面的(通常用⊙表示)，这是我们所需要的分磁电流的方向，就在这个位置的鼠笼条的端环上，做一连接线和分磁线圈边相连，使该电流流入交轴下面的分磁线圈边，就形成了分磁磁势。该分磁线圈就是横在转子交轴表面，横跨在两磁极间切向布置的线圈—分磁线圈。
现用图3来表示此时定转子的磁极在空间上的关系，表明分磁线圈节距的选取原则：在交轴逆转向的大于70度角时，才是下一个定子“S”极下的导条，其转子导条中的电流方向，才是所需要的。
从异步电机的矢量图中知道，转子导条中的电流是滞后于电势的，滞后的角度随启动时间(转子转速)的不同而不同。在启动的初期，其角度可达70度角以上，所以这个“S”极前端的导条中的感生电流是很小的，甚至没有电流。所以在这里只是给分磁电流开了一扇门，能否打开这扇门，或者何时打开这扇门，还是要依电机自身的需要了。其实，此时也是不需要分磁的。因为此时正是磁阻转矩的最大值，是不需要也不能分磁的。当定子磁极再向前移动时，因磁阻的加大而使磁通下降，由于这个磁通是通过分磁线圈的，所以线圈中就会因自感而产生感应电流来阻止其减少，以维持原磁通不变。这就打开了分磁电流的门。这个自感电流的方向也是选取分磁电流的方向。而此时定子的“N”极已离它而去，并进入了转子的“N”极区，此时电机气隙的磁阻也变得很大，所以转子的“N”极就取代定子的“N”极磁通，在分磁磁势的吸引下而和邻近转子的“S”极磁通闭合了，完成分磁的功能。其实，为了减少极间漏磁，交轴的磁阻设计得很高，因此这个用于分磁的磁通就不会很大。可由于分磁线圈的存在，使这个磁路变成有源磁路。这样，磁通就不必要通过交轴磁路，只需要平衡分磁线圈中的磁势(WI)即可。犹如交流电路中的电容器，交流电流不必流过电容器，只是平衡它里面的位移电流所行成的电势即可。依照这一理念，姑且把这个分磁线圈此时的功能，就称为“磁容器”也可。当然，这个自感生成的磁势维持的时间长短，就看此系统的时间常数了。好在接下来的时间，就是来自异步电机转子导条中的分磁电流，会逐渐加大到几十倍的额定电流值，来继续维持这段时间的分磁功能。
上面只是对一个转向进行了说明。为在双转向都能运行，可在交轴的分磁线圈边上，以同样的角度分别向两个方向的转子鼠笼端环连接分磁线圈即可。
接着前面的说明，当定子旋转磁场再前移，定子下一个“S”极刚刚进入转子的“N”极区时，转子的磁通也会逆转向提前进入定子的“S”极，也能形成“磁阻转矩”，不过这时的磁阻转矩却是“负”值，即是阻转矩。这也是不希望的。刚好，此时另一半分磁线圈还会减少这个“负磁阻转矩”的幅值。接下来，就是进入暂短的“同步运行”了。且这个“同步运行”的时间会越来越长，最后被牵入同步运行，完成电机的启动。
本发明充分利用了异步电机导条中感生电流的优点—低电压大电流及分磁线圈的自感性能，方便地实现了分磁，又同时能适应动态变化的需要—动态分磁，消除了永磁体磁通对电机异步启动时的不利影响,改善电机的启动性能。
附图说明
图1为本发明电动机的剖视图；
图2为本发明导体分磁线圈通孔的位置示意图；
图3为分磁线圈位置关系图；
图4为定子转子磁极相互关系示意图。
具体实施方式
例1、本发明电动机由转子1和定子2组成，其中转子1主要由电机轴3、铁心4、导条5、端环6和永磁体7构成，在转子1的铁心4的每个交轴中心线处开有轴向的通孔9，通孔9的径向位置选在距转子表面1/2磁轭处，每个通孔9中穿有导体8,构成分磁线圈边，导体8分磁线圈边的两端通过与相同端的端环6连接，连接点的位置是与转子1转向相反的交轴中心线70度夹角处，导体8与端环6和导条5构成回路，其中导体8采用紫铜线，导体8截面积是导条5截面积的0.6倍。
例2、本发明电动机由转子1和定子2组成，其中转子1主要由电机轴3、铁心4、导条5、端环6和永磁体7构成，在铁心4的每个交轴中心线处开有轴向的通孔9，通孔9的径向位置选在距转子表面1/3磁轭处，每个通孔9中穿有导体8,构成分磁线圈边，导体8分磁线圈边的两端通过与相同端的端环6连接，连接点的位置是与转子转向相反的交轴中心线80度夹角处，导体8分磁线圈与端环6和导条5构成回路，其中导体8采用紫铜线，导体8截面积是导条5截面积的0.5倍。
例3、本发明电动机由转子1和定子2组成，其中转子1主要由电机轴3、铁心4、导条5、端环6和永磁体7构成，在铁心4的每个交轴中心线处开有轴向的通孔9，通孔9的径向位置选在距转子表面1/2磁轭处，每个通孔9中穿有导体8,构成分磁线圈边，导体8的两端通过与相同端的端环6连接，连接点的位置是与转子转向相反的交轴中心线75度夹角处，导体8与端环6和导条5构成回路，其中导体8采用铝线，导体8截面积与导条截面积相同。

Claims (3)

1.一种能够动态分磁的永磁电动机，包括转子和定子，其中转子主要由电机轴、铁心、导条、端环和永磁体构成，其特征在于：在转子铁心的每个交轴中心线处开有轴向的通孔，通孔的径向位置选在距转子表面1/2～1/3磁轭处，每个通孔中穿有导体,构成分磁线圈边，导体的两端与相同端的端环连接，连接点的位置是与转子转向相反的交轴中心线70-80度夹角处，导体与端环和导条构成回路，其中导体采用紫铜或铝材料，紫铜作为导体时其截面积是导条截面积的0.4-0.6倍,铝作为导体时其截面积是导条截面积的0.8-1.2倍。
2.根据权利要求1所述的永磁电动机，其特征在于：导体的两端与端环连接点的位置是转子转向相反的交轴中心线75度夹角处。
3.根据权利要求1所述的永磁电动机，其特征在于:紫铜作为导体，并且截面积是导条截面积的0.5倍。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54136609A (en) * 1978-04-14 1979-10-23 Hitachi Ltd Permanent magnet type synchronous motor
CN102142758A (zh) * 2011-03-07 2011-08-03 浙江大学 自起动永磁同步电机鼠笼转子
CN202524198U (zh) * 2012-04-01 2012-11-07 吉林省绿能环保科技发展有限公司 一种稀土永磁电机低漏磁、高强度通用转子
CN103580429A (zh) * 2013-11-21 2014-02-12 大连东利伟业环保节能科技有限公司 半磁片式永磁同步电动机异步起动法
CN204425068U (zh) * 2014-12-22 2015-06-24 吉林省绿能环保科技发展有限公司 一种能够动态分磁的永磁电动机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54136609A (en) * 1978-04-14 1979-10-23 Hitachi Ltd Permanent magnet type synchronous motor
CN102142758A (zh) * 2011-03-07 2011-08-03 浙江大学 自起动永磁同步电机鼠笼转子
CN202524198U (zh) * 2012-04-01 2012-11-07 吉林省绿能环保科技发展有限公司 一种稀土永磁电机低漏磁、高强度通用转子
CN103580429A (zh) * 2013-11-21 2014-02-12 大连东利伟业环保节能科技有限公司 半磁片式永磁同步电动机异步起动法
CN204425068U (zh) * 2014-12-22 2015-06-24 吉林省绿能环保科技发展有限公司 一种能够动态分磁的永磁电动机

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