CN106130279A - 一种具有永磁励磁的异步电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有永磁励磁的异步电机，其包括第一转子转轴，第一转子转轴通过第一转子轴承固定设置在定子机座内，第一转子铁心固定设置在第一转子转轴上，第一转子铁心的外圆上开有第一转子槽，第一转子槽内布置有第一转子异步绕组，第一转子与定子铁芯的内圆之间有第一气隙，第一转子转轴能够带动第一转子铁心和第一转子异步绕组绕轴心旋转，进行双方向旋转；第二转子铁心上布置有第二转子永磁体，第二转子铁心通过第二转子支架与第二转子轴承相连，第一转子与第二转子铁心的内圆之间有第二气隙，第二转子轴承通过第二转子支架把第二转子铁心安装在第一转子转轴上。本发明能消除普通异步起动永磁同步电机在起动时剧烈抖动，定子电流不存在励磁分量，减小电机的损耗，提高效率。

Description

一种具有永磁励磁的异步电机
技术领域
本发明涉及一种异步电机，特别是关于一种具有永磁励磁的异步电机。
背景技术
现代社会已无法离开电机，电机的应用遍及交通运输、工农业生产、信息处理，以及日常生活的各个领域。电机的种类繁多，结构也各有不同，有异步电机、永磁电机、电励磁电机等，各类电机各具特点和优势。一直以来，异步电机以结构简单，结实耐用的优点在各种场合中得到广泛应用。
但是异步电机的励磁电流需要由定子提供，因此异步电机功率因数较低，相应的效率较低，且电机的气隙较小，制造工艺要求高。当前高效节能是全社会的关注，如何能提高异步电机的效率得到关注。相比异步电机，永磁电机由于采用永磁励磁，不需要励磁电流来建立磁场，因此效率高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种具有永磁励磁的异步电机，其能消除普通异步起动永磁同步电机在起动时剧烈抖动，甚至反转的缺点，并有效减小电机的损耗，提高了效率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种具有永磁励磁的异步电机，该电机包括定子机座、定子铁芯、定子绕组和定子齿，其特征在于：还包括第一转子转轴、第一转子轴承、第一转子铁心、第一转子异步绕组、第二转子铁心、第二转子永磁体、第二转子支架和第二转子轴承；第一转子异步绕组、第一转子铁心和第一转子转轴构成第一转子，第二转子铁心、第二转子永磁体和第二转子支架构成第二转子；所述第一转子转轴通过所述第一转子轴承固定设置在所述定子机座内，所述第一转子铁心固定设置在所述第一转子转轴上，所述第一转子铁心的外圆上开有第一转子槽，所述第一转子槽内布置有所述第一转子异步绕组，所述第一转子与定子铁芯的内圆之间有第一气隙，所述第一转子转轴能够带动所述第一转子铁心和第一转子异步绕组绕轴心旋转，进行双方向旋转；所述第二转子铁心上布置有所述第二转子永磁体，所述第二转子铁心通过所述第二转子支架与所述第二转子轴承相连，所述第一转子与所述第二转子铁心的内圆之间有第二气隙，所述第二转子轴承通过所述第二转子支架把所述第二转子铁心安装在所述第一转子转轴上。
优选地，所述第一转子异步绕组为一两端短路的鼠笼绕组。
优选地，所述第二转子永磁体为表面贴的结构。
优选地，所述第二转子的永磁体布置方式采用内置或切向式布置方式。
优选地，所述第二转子永磁体的两个极之间布置导电材料以构成帮助所述第二转子起动的鼠笼绕组。
优选地，所述第一转子和第二转子的内外布置位置互换，所述第一转子布置在所述第二转子的内部，所述第二转子靠近所述定子铁心。
优选地，所述定子铁芯不开槽，所述定子绕组采用无槽绕组的结构。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明将异步永磁同步电机的转子异步绕组与永磁体分别布置在两个可以相对运动的转子上，布置异步绕组的第一转子与外部机械负载相联，布置永磁体的第二转子通过轴承安装在布置异步绕组的第一转子上，实现第二转子可以相对第一转子自由旋转，从而使永磁体在电机起动过程中受到的交变电磁转矩对第一转子不起作用，从而消除了普通异步起动永磁同步电机在起动时剧烈抖动，甚至反转的缺点。2、本发明在稳定运行时，电机内的磁场由永磁体建立，不需要像普通异步电机那样电机内的磁场由定子电流中的励磁分量建立磁场，因此定子电流不存在励磁分量，励磁电流引起的损耗也不存在，减小了电机的损耗，提高了效率。
综上所述，本发明既保持了永磁电机高效率的优点，同时克服了其在起动过程中的不足，可以广泛应用于风机、泵等要求高效率的负载场合，适用于家用电器、医疗仪器、工业生产、制造业和民用领域的电机系统、航空航天电机电器设备领域、舰船辅助机械和舰船推进等系统领域以及可移动电气系统领域。
附图说明
图1是本发明的具有永磁励磁的异步电机的截面示意图，是图2的A-A切面图；
图2是本发明的具有永磁励磁的异步电机的轴向横截面示意图，是图1的B-B切面图。
具体实施方式
针对异步电机励磁电流的问题，借鉴永磁励磁的思想，本发明将两者结合在一台异步运行的电机中，其中的磁场由永磁提供。下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明提供一种具有永磁励磁的异步电机，其包括定子机座1、定子铁芯2、定子绕组3、定子齿4、第一转子转轴5、第一转子轴承6、第一转子铁心7、第一转子异步绕组8、第二转子铁心9、第二转子永磁体10、第二转子支架11和第二转子轴承12。第一转子异步绕组8、第一转子铁心7和第一转子转轴5构成第一转子，第二转子铁心9、第二转子永磁体10和第二转子支架11构成第二转子。
其中，定子机座1可采用常规电机的安装方式固定，定子铁芯2固定设置在定子机座1内，定子铁芯2是电机磁路的一部分，定子铁芯2内圆上开有定子槽，定子槽内布置定子绕组3，定子槽两边为定子齿4。
第一转子转轴5通过第一转子轴承6固定设置在定子机座1内，第一转子铁心7固定设置在第一转子转轴5上，第一转子铁心7的外圆上开有第一转子槽，第一转子槽内布置有第一转子异步绕组8，第一转子异步绕组8为一两端短路的鼠笼绕组。第一转子与定子铁芯2的内圆之间有第一气隙13，第一转子转轴5能够带动第一转子铁心7和第一转子异步绕组8绕轴心旋转，可以进行双方向旋转。
第二转子铁心9为圆环形状，其上布置有第二转子永磁体10，为表面贴的结构。第二转子铁心9通过第二转子支架11与第二转子轴承12相连，第一转子与第二转子铁心9的内圆之间有第二气隙14，第二转子轴承12通过第二转子支架11把第二转子铁心9安装在第一转子转轴5上。
本发明的异步电机正常运行时，定子绕组3通电后产生同步旋转磁场，第一转子上的第一转子异步绕组8以具有一定转差的速度与同步旋转磁场同方向运行，第一转子异步绕组8切割定子同步旋转磁场产生感应电动势，由于第一转子异步绕组8为两端短路的鼠笼绕组，因此会产生感应电流，感应电流在磁场中受力，驱动第一转子异步绕组8、第一转子铁心7和第一转子转轴5构成的第一转子异步运行。
第二转子铁心5、第二转子永磁体6和第二转子支架11构成的第二转子通过第二转子支架11和第二转子轴承12安装在第一转子转轴5上，由于轴承的作用，第二转子可以相对第一转子双方向自由旋转。由于第二转子永磁体6极性固定，由于受到定子绕组3通电后产生的同步旋转磁场的作用力，第二转子永磁体6将与定子绕组3通电后产生的同步旋转磁场一起同步旋转，与第一转子之间保持转差速度对应的转速，是一个很低的转速。
此时，电机内的磁场由永磁体建立，不需要像普通异步电机那样电机内的磁场由定子电流中的励磁分量建立磁场，因此定子电流不存在励磁分量，励磁电流引起的损耗也不存在，减小了电机的损耗，提高了效率。
在一个优选的实施例中，作为本发明的一种变形，第二转子永磁体6的两个极之间可以布置导电材料以构成鼠笼绕组，帮助第二转子的起动。正常运行时该鼠笼不起作用。
在一个优选的实施例中，第二转子的永磁体布置方式也可以采用内置或者切向式等布置方式。
在一个优选的实施例中，第一转子和第二转子的内外布置位置可以进行互换，即第一转子布置在第二转子的内部，第二转子更靠近定子铁心。
在一个优选的实施例中，定子铁芯可不开槽，定子绕组采用无槽绕组的结构。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种具有永磁励磁的异步电机，该电机包括定子机座、定子铁芯、定子绕组和定子齿，其特征在于：还包括第一转子转轴、第一转子轴承、第一转子铁心、第一转子异步绕组、第二转子铁心、第二转子永磁体、第二转子支架和第二转子轴承；第一转子异步绕组、第一转子铁心和第一转子转轴构成第一转子，第二转子铁心、第二转子永磁体和第二转子支架构成第二转子；
所述第一转子转轴通过所述第一转子轴承固定设置在所述定子机座内，所述第一转子铁心固定设置在所述第一转子转轴上，所述第一转子铁心的外圆上开有第一转子槽，所述第一转子槽内布置有所述第一转子异步绕组，所述第一转子与定子铁芯的内圆之间有第一气隙，所述第一转子转轴能够带动所述第一转子铁心和第一转子异步绕组绕轴心旋转，进行双方向旋转；
所述第二转子铁心上布置有所述第二转子永磁体，所述第二转子铁心通过所述第二转子支架与所述第二转子轴承相连，所述第一转子与所述第二转子铁心的内圆之间有第二气隙，所述第二转子轴承通过所述第二转子支架把所述第二转子铁心安装在所述第一转子转轴上。
2.如权利要求1所述的一种具有永磁励磁的异步电机，其特征在于：所述第一转子异步绕组为一两端短路的鼠笼绕组。
3.如权利要求1所述的一种具有永磁励磁的异步电机，其特征在于：所述第二转子永磁体为表面贴的结构。
4.如权利要求1所述的一种具有永磁励磁的异步电机，其特征在于：所述第二转子的永磁体布置方式采用内置或切向式布置方式。
5.如权利要求1所述的一种具有永磁励磁的异步电机，其特征在于：所述第二转子永磁体的两个极之间布置导电材料以构成帮助所述第二转子起动的鼠笼绕组。
6.如权利要求1所述的一种具有永磁励磁的异步电机，其特征在于：所述第一转子和第二转子的内外布置位置互换，所述第一转子布置在所述第二转子的内部，所述第二转子靠近所述定子铁心。
7.如权利要求1所述的一种具有永磁励磁的异步电机，其特征在于：所述定子铁芯不开槽，所述定子绕组采用无槽绕组的结构。
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