CN105186811B - 一种具有柔性传动功能的电机转子及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机和传动控制技术领域，具体来说是一种具有柔性传动功能的电机转子及方法。本发明电机转子采用永磁双转子结构，由永磁鼠笼外转子部件和永磁内转子部件装配组成，外转子的硅钢片经过铝铸叠压成形，将外转子永磁钢装入外转子磁钢孔内，组成永磁鼠笼外转子部件；内转子硅钢片经过内转子销钉铆压叠成，将电机轴插入内转子轴孔内、将相变导磁体装入内转子导磁孔内，组合成永磁内转子部件，永磁内转子部件插入永磁鼠笼外转子部件内，使内外转子两端面对齐，组装成双转子结构的永磁电机转子。本发明能适合用于所有功率和品种的电机设计应用，能方便地推进和推广传统电机产品的技术升级，符合国际市场对电机高效节能的发展要求。
Description
技术领域
本发明涉及电机和传动控制技术领域，具体来说是特别适用于有电机启动保护、电流过载保护、堵转延时保护、动力柔性传动等电气控制要求的一种具有柔性传动功能的电机转子及方法。
背景技术
转子是电机实现电能与机械能转换的动力部件，电机的动力输出是由电机转子来完成的。电机转子一般分为内置式和外置式两种旋转方式，内置式转子是以电机转轴为旋转体，外置式转子是以电机外壳为旋转体，电机不同的旋转方式满足了各种不同需求的应用场合。转子是电机动力输出的核心部件，对电机转子功能的设定关乎电机的输出特性。
传统电机的控制方法主要通过设定电机励磁线圈电流特性来确定转子动力的输出特性，要实现电机电流保护和柔性传动控制等基本要素功能，必须设计复杂的外围控制电路及配置相应的电气配件，因而导致电机运行综合成本较高、产品升级难的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统电机不具备基本要素功能、综合成本较高、产品升级困难的目的，本发明设计一种具有柔性传动功能的电机转子及方法，可应用于内置式和外置式两种电机转子旋转方式的产品范围。
为了实现上述目的，设计一种具有柔性传动功能的电机转子，所述的电机转子采用永磁双转子结构，由永磁鼠笼外转子部件和永磁内转子部件装配组成，外转子硅钢叠片经过铝压铸形成桶状鼠笼外转子，桶状鼠笼外转子侧壁开设有若干磁钢孔，外转子永磁钢装入外转子磁钢孔，组合成永磁外转子部件，内转子硅钢叠片经过内转子销钉铆压形成内转子，内转子中部设有内转子轴孔，电机轴压入内转子轴孔，内转子侧壁上开设有若干导磁孔和若干磁钢孔，相变导磁体装入内转子导磁孔，内转子永磁钢装入内转子磁钢孔，组合成永磁内转子部件，永磁内转子部件插入永磁鼠笼外转子部件内，使内外转子两端面对齐，转子风叶端架套入电机轴，固定安装在永磁外转子集电环两端面，转子轴承压入电机轴直至固定在转子风叶端架轴承孔内，组装成双转子结构的永磁电机转子，内外转子磁极数相等，产生明显扭矩。
所述的永磁外转子由外转子硅钢叠片，外转子隔磁槽、启动鼠笼条，外转子集电环、外转子永磁钢组成，外转子硅钢叠片经过铝压铸形成桶状鼠笼外转子；外转子硅钢叠片之间设有外转子隔磁槽，外转子硅钢叠片外圈设有若干启动鼠笼条，启动鼠笼条外圈设有外转子集电环，外转子永磁钢装入鼠笼外转子磁钢孔。
所述的永磁内转子由内转子硅钢叠片、内转子隔磁槽、内转子销钉、相变导磁体、内转子永磁钢组成，内转子硅钢叠片经过内转子销钉铆压形成牢固的内转子，电机轴压入内转子轴孔；内转子硅钢叠片内侧设有内转子隔磁槽，内转子隔磁槽之间设有内转子销钉，相变导磁体装入内转子导磁孔；内转子永磁钢装入内转子磁钢孔。
一种具有柔性传动功能电机转子的工作方法，工作方法具体如下：
a、电机通电时，定子励磁线圈产生旋转磁场，永磁鼠笼外转子产生感应电磁场，永磁鼠笼外转子首先异步启动，当永磁鼠笼外转子磁极进入与定子磁极相应的位置后，永磁鼠笼外转子磁钢发挥强磁作用，永磁鼠笼外转子与定子磁场同步旋转，由于永磁鼠笼外转子与永磁内转子磁组相等，极性相反相互吸引，在内外转子磁钢发挥的强磁作用下，内外转子同步旋转，这时电机的定子磁场、永磁鼠笼外转子磁场、永磁内转磁场子形成闭环磁路；
b、电机运行时，定子磁场、永磁鼠笼外转子和永磁内转子保持同步旋转，通过设定永磁内转子相变导磁体的磁通量参数（T/cm²）调整磁路密度，可以确定永磁内转子及电机轴的输出转矩；
c、电机负载运行时，当负载阻矩等于或小于永磁内转子转矩时，电机双转子呈现为同步旋转特性，输出转矩和电机转速都符合电机运行的设计要求；
d、电机负载运行时，当负载阻矩大于设定转矩时，电机由原先的同步旋转特性转变为滑差特性，这时永磁内转子转速降低但输出扭矩不变，一旦当负载阻矩恢复到等于或小于永磁内转子转矩时，电机又呈现为双转子同步旋转特性，最终实现电机本体具有的柔性传动和过载保护功能。
本发明彻底改变传统电机转子的设计思路，采用相变导磁体，通过调整和改变转子磁场的磁通量及磁密度，来实现电机的启动保护、过流保护、柔性传动等基本控制要素，省去了复杂的电机外围电路及电器电子配件，在降低了电机运行控制成本的同时，有效提高了电机的运行效率，高效节能，延长了电机使用寿命，能应用于所有功率等级和不同品种的电机产品，极大地方便了电机应用和降低了综合采购成本，推进了产品的技术升级，符合国际经济绿色发展要求。
附图说明
图1是本发明的等轴结构示意图；
图2是本发明的正视图；
图3是本发明的左视剖图；
图中 ：1.外转子硅钢叠片 2. 启动鼠笼条 3. 外转子永磁钢 4. 内转子硅钢叠片 5. 内转子永磁钢 6.内转子隔磁槽 7.内转子销铆钉 8.电机轴 9.相变导磁体10. 外转子隔磁槽 11.外转子集电环 12.转子风叶端架 13.转子轴承；
指定图3作为本发明的摘要附图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。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。
本发明中的电机转子采用永磁双转子结构，由永磁鼠笼外转子部件和永磁内转子部件装配组成，外转子硅钢叠片经过铝压铸形成桶状鼠笼外转子，桶状鼠笼外转子侧壁开设有若干磁钢孔，外转子永磁钢装入外转子磁钢孔，组合成永磁外转子部件，内转子硅钢叠片经过内转子销钉铆压形成内转子，内转子中部设有内转子轴孔，电机轴压入内转子轴孔，内转子侧壁上开设有若干导磁孔和若干磁钢孔，相变导磁体装入内转子导磁孔，内转子永磁钢装入内转子磁钢孔，组合成永磁内转子部件，永磁内转子部件插入永磁鼠笼外转子部件内，使内外转子两端面对齐，转子风叶端架套入电机轴，固定安装在永磁外转子集电环两端面，转子轴承压入电机轴直至固定在转子风叶端架轴承孔内，组装成双转子结构的永磁电机转子，图1至图3以4极电机转子为例进行说明。
本发明的具体组装方法为：
1、 永磁外转子组装：
（1）. 外转子硅钢叠片经过铝压铸形成桶状鼠笼外转子；
（2）. 桶状鼠笼外转子侧壁开设有若干磁钢孔，外转子永磁钢装入鼠笼外转子磁钢孔，组合成永磁外转子；
2、 永磁内转子组装：
（1）. 内转子硅钢叠片经过内转子销钉铆压形成牢固的内转子；
（2）. 内转子中部设有内转子轴孔，电机轴压入内转子轴孔；
（3）. 相变导磁体装入内转子导磁孔；
（4）. 内转子永磁钢装入内转子磁钢孔，组合成永磁内转子；
3、 把永磁内转子插入永磁外转子内，使内外转子两端面对齐；
4、 转子风叶端架套入电机轴，安装固定在永磁外转子集电环两端；
5、 转子轴承压入电机轴直至固定在转子风叶端架轴承孔内；
6、 内外转子磁极数相等，产生明显扭矩。
本装置的具体工作方法如下：
a、电机通电时，定子励磁线圈产生旋转磁场，永磁鼠笼外转子产生感应电磁场，永磁鼠笼外转子首先异步启动，当永磁鼠笼外转子磁极进入与定子磁极相应的位置后，永磁鼠笼外转子磁钢发挥强磁作用，永磁鼠笼外转子与定子磁场同步旋转，由于永磁鼠笼外转子与永磁内转子磁组相等，极性相反相互吸引，在内外转子磁钢发挥的强磁作用下，内外转子同步旋转，这时电机的定子磁场、永磁鼠笼外转子磁场、永磁内转磁场子形成闭环磁路；
b、电机运行时，定子磁场、永磁鼠笼外转子和永磁内转子保持同步旋转，通过设定永磁内转子相变导磁体的磁通量参数（T/cm²）调整磁路密度，可以确定永磁内转子及电机轴的输出转矩；
c、电机负载运行时，当负载阻矩等于或小于永磁内转子转矩时，电机双转子呈现为同步旋转特性，输出转矩和电机转速都符合电机运行的设计要求；
d、电机负载运行时，当负载阻矩大于设定转矩时，电机由原先的同步旋转特性转变为滑差特性，这时永磁内转子转速降低但输出扭矩不变，一旦当负载阻矩恢复到等于或小于永磁内转子转矩时，电机又呈现为双转子同步旋转特性，最终实现电机本体具有的柔性传动和过载保护功能。
Claims (3)
1.一种具有柔性传动功能的电机转子，其特征在于所述的电机转子采用永磁双转子结构，由永磁鼠笼外转子部件和永磁内转子部件装配组成，外转子硅钢叠片经过铝压铸形成桶状鼠笼外转子，桶状鼠笼外转子侧壁开设有若干磁钢孔，外转子永磁钢装入外转子磁钢孔，组合成永磁外转子部件，内转子硅钢叠片经过内转子销钉铆压形成内转子，内转子中部设有内转子轴孔，电机轴压入内转子轴孔，内转子侧壁上开设有若干导磁孔和若干磁钢孔，相变导磁体装入内转子导磁孔，内转子永磁钢装入内转子磁钢孔，组合成永磁内转子部件，永磁内转子部件插入永磁鼠笼外转子部件内，使内外转子两端面对齐，转子风叶端架套入电机轴，固定安装在永磁外转子集电环两端面，转子轴承压入电机轴直至固定在转子风叶端架轴承孔内，组装成双转子结构的永磁电机转子，内外转子磁极数相等，产生明显扭矩，内转子硅钢叠片内侧设有内转子隔磁槽，内转子隔磁槽之间设有内转子销钉。
2.如权利要求1 所述的一种具有柔性传动功能的电机转子，其特征在于所述的永磁外转子由外转子硅钢叠片，外转子隔磁槽、启动鼠笼条，外转子集电环、外转子永磁钢组成，外转子硅钢叠片经过铝压铸形成桶状鼠笼外转子；外转子硅钢叠片之间设有外转子隔磁槽，外转子硅钢叠片外圈设有若干启动鼠笼条，启动鼠笼条外圈设有外转子集电环，外转子永磁钢装入鼠笼外转子磁钢孔。
3.一种如权利要求1 所述具有柔性传动功能电机转子的工作方法，其特征在于工作方法具体如下：
a、电机通电时，定子励磁线圈产生旋转磁场，永磁鼠笼外转子产生感应电磁场，永磁鼠笼外转子首先异步启动，当永磁鼠笼外转子磁极进入与定子磁极相应的位置后，永磁鼠笼外转子磁钢发挥强磁作用，永磁鼠笼外转子与定子磁场同步旋转，由于永磁鼠笼外转子与永磁内转子磁组相等，极性相反相互吸引，在内外转子磁钢发挥的强磁作用下，内外转子同步旋转，这时电机的定子磁场、永磁鼠笼外转子磁场、永磁内转磁场子形成闭环磁路；
b、电机运行时，定子磁场、永磁鼠笼外转子和永磁内转子保持同步旋转，通过设定永磁内转子相变导磁体的磁通量参数(T/cm2) 调整磁路密度，可以确定永磁内转子及电机轴的输出转矩；
c、电机负载运行时，当负载阻矩等于或小于永磁内转子转矩时，电机双转子呈现为同步旋转特性，输出转矩和电机转速都符合电机运行的设计要求；
d、电机负载运行时，当负载阻矩大于设定转矩时，电机由原先的同步旋转特性转变为滑差特性，这时永磁内转子转速降低但输出扭矩不变，一旦当负载阻矩恢复到等于或小于永磁内转子转矩时，电机又呈现为双转子同步旋转特性，最终实现电机本体具有的柔性传动和过载保护功能。
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