CN104617725A - 一种双转子结构的异步起动永磁同步电动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双转子结构的异步起动永磁同步电动机，该永磁同步电动机包括定子、第一转子和第二转子，其中定子设置于第一转子和第二转子之间，其中定子包括定子铁芯和定子绕组，第一转子包括第一转子铁芯和永磁体，第二转子包括第二转子铁芯和起动绕组，或第一转子包括起动绕组和第一转子铁芯，第二转子包括第二转子铁芯和永磁体，以此方式，实现永磁体和起动绕组分隔。按照本发明，电机在起动过程中，在气隙中产生的磁场以同步转速旋转，进而在起动绕组中产生感应电流，由于此转子中不再含有永磁体，故此时主磁场磁路中磁导较大，提高了励磁电感，减小电机起动时的定子电流，降低电机绕组的温度，减小永磁体的退磁风险。

Description

一种双转子结构的异步起动永磁同步电动机

技术领域

本发明属于电动机领域，更具体地，涉及一种双转子结构的异步起动永磁同步电动机。

背景技术

异步起动永磁同步电动机作为永磁同步电动机的一种，具有其独特的优势。它融合了感应电机与永磁电机的结构特征，具有高效率、高功率因数、高起动品质因数、高功率密度等优点，在中小功率应用场合中有替代异步电动机的趋势。

传统的异步起动永磁同步电机多为单转子结构，转子上同时拥有起动绕组和永磁体。永磁体位于转子内部，其外表面与转子铁芯外圆之间(对于外转子结构则为永磁体内表面与转子铁芯内圆之间)有铁磁物质制成的极靴，极靴中放置起动绕组。在起动过程中，当定子绕组馈以三相对称的交流电流时，在气隙中产生的磁场以同步转速旋转，进而在起动绕组中产生感应电流，电机在异步转矩、永磁发电制动转矩和由转子磁路不对称引起的磁阻转矩以及单轴转矩等的共同作用下，从静止逐渐加速。然而，由于转子中含有磁阻较大的永磁体，故此时主磁场所经过磁路的磁阻明显变大，使得励磁电感减小，因而导致定子绕组中产生较大的起动电流，不仅增大了永磁体退磁的风险，而且使电机绕组发热，温度升高，严重时甚至烧毁电动机。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双转子结构的异步起动同步电动机，其目的在于有效地增大电动机在异步起动时电机的电感，从而减小电动机的起动电流，由此解决电机绕组温度过高及降低永磁体退磁风险的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种双转子结构的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，该永磁同步电动机包括定子、第一转子和第二转子，其中定子设置于第一转子和第二转子之间，其中定子包括定子铁芯和定子绕组，第一转子包括第一转子铁芯和永磁体，第二转子包括第二转子铁芯和起动绕组，或第一转子包括起动绕组和第一转子铁芯，第二转子包括第二转子铁芯和永磁体，以此方式，实现永磁体和起动绕组分隔。

进一步地，所述定子径向设置于所述第一转子与第二转子之间。

进一步地，所述定子轴向设置于所述第一转子与第二转子之间。

进一步地，所述定子铁芯上开有用于设置所述定子绕组的槽，并且所述定子绕组(2)的绕制形式为沿所述定子铁芯(1)的径向或切向方向。

进一步地，所述同步电动机呈圆筒型，并且沿径向由外至内包括：所述第一转子、所述定子和所述第二转子。

进一步地，所述同步电动机呈圆盘形状，并且沿轴向依次包括：所述第一转子、所述定子和所述第二转子。

进一步地，所述永磁体与第一转子铁芯或第二转子铁芯的装配方式为表贴式或内置式。

进一步地，所述起动绕组与所述第一转子铁芯或所述第二转子铁芯的装配方式为所述起动绕组内嵌于所述第一转子铁芯或所述第二转子铁芯的内表面。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明异步起动永磁同步电动机的转子结构将永磁体和起动绕组分隔开，增大电动机在异步起动时电机的电感，从而减小电动机的起动电流，显著降低电机绕组的温度。

(2)由于电动机的起动电流减小，从而降低永磁体的退磁风险，提高了电机的可靠性。

附图说明

图1(a)是按照本发明实现的双转子结构的异步起动永磁同步电动机的实施例一的截面示意图；

图1(b)是按照本发明实现的双转子结构的异步起动永磁同步电动机的实施例一的三维结构示意图；

图2是按照本发明实现的双转子结构的异步起动永磁同步电动机的实施例二的三维结构立体示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-定子铁芯  2-定子绕组  3-外转子铁芯  4-永磁体  5-起动绕组6-内转子铁芯

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一  径向气隙磁场异步起动永磁同步电动机

图1所示为本发明的双转子结构的异步起动永磁同步电动机的一个具体实施例示意图，其中图1(a)为横向截面图，图1(b)为三维结构示意图。该实施例一为径向气隙磁场电机拓扑结构，此时，第一转子铁芯为外转子铁芯3，第二转子铁芯为内转子铁芯6，定子位于内、外转子中间，定子铁芯1上有上下两层槽，分别放置定子绕组2。其中，定子绕组2两边的放置位置可有多种变化，如放置在径向上下两槽、切向相邻两槽或者放置在有一定跨距的两槽中，图中所示仅为其中一种形式。

如图1(a)所示，定子铁芯1含有24个槽，外转子铁芯3内表面上贴有4块永磁体4，内转子铁芯6外表面上内嵌有起动绕组5。

当然此实施例中的内、外转子位置可以互换，即外转子铁芯3内表面上内嵌有起动绕组5，内转子铁芯6外表面上贴有永磁体4。另外，此实施例中的永磁体4是表贴式的，但实际上永磁体4也可以为内置式的，在此种情况下，永磁体4嵌在转子铁芯内部。

实施例二  轴向气隙磁场异步起动永磁同步电动机

图2所示为本发明的双转子结构的异步起动永磁同步电动机的另一个具体实施例示意图，其中图2为三维结构立体示意图。该实施例为轴向气隙磁场盘式电机拓扑结构，如图2所示，定子位于内、外转子中间，定子铁芯1上设置定子绕组2。其中，定子绕组2两边的放置位置可有多种变化，如沿切向横跨两槽或者沿轴向横跨两槽，图中所示仅为其中一种形式。

内转子铁芯6外表面上内嵌有起动绕组5，外转子铁芯3内表面上贴有永磁体4。实际上永磁体4也可以为内置式的，在此种情况下，永磁体4嵌在转子铁芯内部。

按照本发明提出的双转子结构的异步起动永磁同步电动机，通过将永磁体4和起动绕组5分隔开，实现增大电动机在异步起动时电感的作用，从而在一定程度上减小电动机的起动电流，降低电机绕组的温度，减小永磁体4的退磁风险。

本发明的工作原理为：

电机在起动过程中，当定子绕组2馈以三相对称的交流电流时，在气隙中产生的磁场以同步转速旋转，进而在起动绕组5中产生感应电流，电机在异步转矩、永磁发电制动转矩等的共同作用下，从静止逐渐加速。由于此时带有起动绕组的转子中不再含有永磁体4，故此时主磁场磁通路径不再经过永磁体，增大了磁路的磁导，提高了励磁电感。因此，此设计可以明显减小电机起动时的定子电流，不仅降低了电机定子绕组2的温度，而且减小了永磁体4的退磁风险，提高了电机的可靠性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双转子结构的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，该永磁同步电动机包括定子、第一转子和第二转子，其中定子设置于第一转子和第二转子之间，其中定子包括定子铁芯(1)和定子绕组(2)，第一转子包括第一转子铁芯(3)和永磁体(4)，第二转子包括第二转子铁芯(6)和起动绕组(5)，或第一转子包括起动绕组(5)和第一转子铁芯(3)，第二转子包括第二转子铁芯(6)和永磁体(4)，以此方式，实现永磁体(4)和起动绕组(5)分隔。

2.如权利要求1所述的双转子结构的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述定子径向设置于所述第一转子与第二转子之间。

3.如权利要求1所述的双转子结构的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述定子轴向设置于所述第一转子与第二转子之间。

4.如权利要求1或2所述的双转子结构的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述定子铁芯(1)上开有用于设置所述定子绕组(2)的槽，并且所述定子绕组(2)的绕制形式为沿所述定子铁芯(1)的径向或切向方向。

5.如权利要求2所述的双转子结构的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述同步电动机呈圆筒型，并且沿径向由外至内包括：所述第一转子、所述定子和所述第二转子。

6.如权利要求3所述的双转子结构的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述同步电动机呈圆盘形状，并且沿轴向依次包括：所述第一转子、所述定子和所述第二转子。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的双转子结构的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述永磁体(4)与第一转子铁芯(3)或第二转子铁芯(6)的装配方式为表贴式或内置式。

8.如权利要求7所述的双转子结构的异步起动永磁同步电动机，其特征在于，所述起动绕组(5)与所述第一转子铁芯(3)或所述第二转子铁芯(6)的装配方式为所述起动绕组(5)内嵌于所述第一转子铁芯(3)或所述第二转子铁芯(6)的内表面。