CN106300796A - 一种调速电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种调速电机。该调速电机包括定子、转子、移动轴、传动器、控制器及测速装置，在控制器的控制下，传动器驱动移动轴轴向移动，进而带动定子沿移动轴轴向移动，定子和转子相对位置发生变化，通过调节转子与定子在轴线上的相对位置，改变定子磁场传递到转子侧的电磁功率，调整转子侧电磁转矩的大小，实现转速的变化，达到电机调速和节能的目的。该调速电机结构简单、易于实现，应用领域没有特别限制，功耗小，且更加节能。

Description

一种调速电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种调速电机。

背景技术

近年来，调速技术不断发展，目前电机调速设备一般选用开关磁阻调速电机、电磁调速电机、变频器、液力耦合器以及永磁调速器等。

开关磁阻调速电机诞生于一个半世纪前的磁阻电机，在现代应用中结合电力电子、现代电磁理论、红外光电等技术，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。然而开关磁阻电动机输出转矩存在脉动，限制了它在一些高科技领域的应用。

电磁调速电机，俗称滑差电机,是一种简单可靠的调速装置。它能在规定的调速范围内均匀连续地实现恒转矩无级调速，广泛用于恒转矩负载，通风机负载以及对调速指标无特别要求的场合。在空载或轻载(小于10％额定转矩)时，由于反馈不足，会造成失控现象。所以此电机适用于长期高速运转和短时间低速运转的电机。

变频器能够根据调速电机的工况，将工频电源变换为电压、频率可变的交流电源，达到调速、节能的目的。变频器还可以提供自身和电动机的过压、过流、过载保护等。由于变频器不涉及机械部分改动，损耗小，电气系统可以切换回工频电源，应用灵活性高。但是部分低压变频器谐波污染大，而且高压变频器元件多、故障率高。

另外，一些企业大功率调速也广泛采用液力耦合器或永磁调速器。但是液力耦合器结构复杂，故障率高，尤其是功率损耗达到10％；永磁体的退磁也是影响可靠性和制造成本的关键因素。

公开号为CN103986272A的中国专利公开了一种改变定转子磁场分布的鼠笼调速电机，其通过调速组件改变定子旋转磁场在分段鼠笼转子上的磁场分布，具体地是通过驱动转子组件在电动机轴的轴向移动来实现的。然而其并没有公开调速组件的具体结构，并且，在转子转动的工况下，驱动转子组件轴向移动需要较为复杂的驱动机构，运行不可靠；公开号为CN203039487U的中国专利公开了一种调速电机，其通过电磁调速机构对电机进行调速。然而这类电机在空载或轻载(小于10％额定转矩)时，由于反馈不足，会造成失控现象。

以上调速方法均需要在电动机外部附加电气或机械设备。永磁调速器和液力耦合器需要改变机械结构，调速设备损坏后，机械复原和修理时间长，因此，应用领域受到限制。

因此，针对以上不足，本发明提供了一种调速电机。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种调速电机以解决现有的调速装置结构复杂、应用领域受限、功耗大的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种调速电机，其包括定子、转子、移动轴、传动器、控制器及测速装置，所述定子和转子相对应设置，所述定子与所述移动轴的一端连接，所述移动轴设置在所述传动器上，且在传动器的驱动下沿其轴向移动，所述控制器与所述传动器连接，所述测速装置一端与转子连接，另一端与控制器连接。

其中，所述定子包括筒状本体和设置在筒状本体一端的端盖，所述移动轴与所述端盖连接，所述转子位于所述筒状本体内。

其中，所述转子包括由多条铜条排列而成的圆筒状转子排、连接在转子排两端的端环及与端环连接的输出轴。

其中，所述转子包括由多条铝条排列而成的圆筒状转子排、连接在转子排两端的端环及与端环连接的输出轴。

其中，所述定子为表面具有开口槽的定子盘，开口槽内嵌有三相定子绕组，所述定子盘与所述移动轴连接。

其中，所述转子为铝制圆盘，所述铝制圆盘与所述定子盘相对应设置。

其中，所述定子的极对数为多个。

其中，所述传动器包括传动机构和并行导轨，所述移动轴包括一体形成的水平段和折弯段，水平段的端部与所述定子连接，所述传动机构与所述移动轴的折弯段连接，以驱动移动轴沿水平段的轴向移动，所述移动轴折弯段的下端嵌入并行导轨之间，且可在并行导轨之间移动。

其中，所述测速装置设置在转子的输出轴上，所述测速装置与所述控制器连接。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的调速电机中，在控制器的控制下，传动器驱动移动轴轴向移动，进而带动定子沿移动轴轴向移动，定子和转子相对位置发生变化，通过调节转子与定子在轴线上的相对位置，改变定子磁场传递到转子侧的电磁功率，调整转子侧电磁转矩的大小，实现转速的变化，达到电机调速和节能的目的。且通过测速装置，将转子转速信息反馈至控制器，指导控制器进行调速。该调速电机结构简单、易于实现，应用领域没有特别限制，功耗小，且更加节能。

附图说明

图1是本发明实施例调速电机的筒式结构示意图；

图2是本发明实施例调速电机的盘式结构示意图；

图3是本发明实施例调速电机的盘式结构定子结构示意图。

图中，1：定子；2：转子；3：移动轴；4：传动机构；5：并行导轨；6：控制器；7：筒状本体；8：端盖；9：转子排；10：端环；11：输出轴；12：定子盘；13：转子圆盘；14：定子绕组；15：测速装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明提供的调速电机主要包括定子1、转子2、移动轴3、传动机构4、控制器6及测速装置15，定子1和转子2相对应设置，较优地定子1与移动轴3的一端连接，移动轴3与传动机构4和并行导轨5连接，且在传动机构4的驱动下沿其轴向(即与转子的轴心线一致的方向)移动，具体地，移动轴3具有水平段和折弯段，水平段的端部与所述定子连接，移动轴3折弯段的下端可嵌入并行导轨5之间，控制器6与传动机构4连接。

上述技术方案中，所述定子1通入三相对称交流电，在气隙中产生旋转磁场，该磁场在转子2中产生感应电流，带电转子在旋转磁场中受到电磁力的作用，使转子2旋转；在控制器6的控制下，传动机构4驱动移动轴3沿水平轴向移动，进而带动定子1随移动轴3移动，定子1和转子2相对位置发生变化，通过调节转子2与定子1在轴向上的相对位置，改变定子1磁场传递到转子2侧的电磁功率，调整转子2侧电磁转矩的大小，实现转速的变化，达到电机调速和节能的目的。

具体地，所述定子1和转子2的配合结构形式有筒式和盘式两种，如图1所示，其中筒式为：定子1包括筒状本体7和设置在筒状本体7一端的端盖8，移动轴3与端盖8连接，转子2位于筒状本体7内；转子2包括由多条铜条(或铝条)排列而成的圆筒状转子排9和连接在转子排9两端的端环10，转子排9作为绕组排列成圆形，焊接在两个端环10中间，这样绕组之间形成短路回路。

所述定子1通入三相对称交流电产生的同步旋转磁场，在转子2绕组中产生感应电流，带电转子2在旋转磁场中受到电磁力的作用，产生电磁转矩，使转子2旋转；通过控制器6控制传动机构4动作，传动机构4驱动移动轴3沿水平轴向移动，调整定子1轴向位置，实现与转子2的轴向相对位移，当转子2所有部分被定子1包围时，定转子2磁场耦合最大，输出转矩最大，转速最高；当转子2全部移出时，定转子2磁场耦合为0，转矩为0，转速也为0。这样通过调节定子1和转子2之间的交互磁场，改变传递能量，达到调速目的。

如图2和图3所示，所述定子1和转子2盘式配合的结构为：定子1为表面具有开口槽的定子盘12，开口槽内嵌有三相定子绕组14，定子绕组14具体包括A、X；B、Y；及C、Z，其中，A、B、C为接线端；定子盘12与移动轴3连接；转子2为转子圆盘13，具体为铝制圆盘，铝制圆盘与定子盘12相对应设置。向定子绕组14通入三相对称交流电，在气隙中则会感生出同步旋转磁场，该磁场穿过转子圆盘13，在转子圆盘13上产生涡流，此涡流受到磁场力的作用产生转矩，带动转子圆盘13旋转。磁场力越大，涡流越大，转子圆盘13转速也会越高。传动机构4带动移动轴3水平移动，改变定子1沿电机轴向的位置，调节定子1和转子2间距，改变磁场强度，最终实现电机调速与节能。

本发明中定子1的极对数为多个，当然也可以为一个，根据电机额定转速确定。

具体地，所述传动器包括传动机构4和并行导轨5，所述移动轴3包括一体形成的水平段和折弯段，水平段的端部与所述定子连接，所述传动机构4与所述移动轴3的折弯段连接，以驱动移动轴3沿水平段的轴向移动，所述移动轴3折弯段的下端嵌入并行导轨5之间，且可在并行导轨5之间移动，传动机构4与所述控制器6连接。移动轴3下端嵌在并行导轨5之间，在传动机构的驱动下沿其水平轴向移动。在传动机构的带动下，移动轴3进行水平轴向移动，移动轴3带动本发明调速电机中定子1轴向移动，进而调整定子1与转子2的相对位置。

一般地，所述转子2的输出轴上设置所述测速装置，所述测速装置与控制器6连接，测速装置可以测出转子2的转速，控制器6获取转子2的转速信息后，与目标转速进行对比，计算后按照控制指令控制传动机构4轴向移动，从而带动移动轴3轴向移动，调节定子1与转子2的轴向相对位置，实现对电机的调速。

综上所述，本发明提供的调速电机中，在控制器6的控制下，传动机构4驱动移动轴3水平段轴向移动，进而带动定子1随移动轴3轴向移动，定子1和转子2相对位置发生变化，通过调节转子2与定子1在轴线上的相对位置，改变定子1磁场传递到转子2侧的电磁功率，调整转子2侧电磁转矩的大小，实现转速的变化，达到电机调速和节能的目的，该调速电机结构简单、易于实现，应用领域没有特别限制，功耗小，更加节能。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种调速电机，其特征在于：其包括定子、转子、移动轴、传动器、控制器及测速装置，所述定子和转子相对应设置，所述定子与所述移动轴的一端连接，所述移动轴设置在所述传动器上，且在传动器的驱动下沿其轴向移动，所述控制器与所述传动器连接，所述测速装置一端与转子连接，另一端与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的调速电机，其特征在于：所述定子包括筒状本体和设置在筒状本体一端的端盖，所述移动轴与所述端盖连接，所述转子位于所述筒状本体内。

3.根据权利要求2所述的调速电机，其特征在于：所述转子包括由多条铜条排列而成的圆筒状转子排、连接在转子排两端的端环及与端环连接的输出轴。

4.根据权利要求2所述的调速电机，其特征在于：所述转子包括由多条铝条排列而成的圆筒状转子排、连接在转子排两端的端环及与端环连接的输出轴。

5.根据权利要求1所述的调速电机，其特征在于：所述定子为表面具有开口槽的定子盘，开口槽内嵌有三相定子绕组，所述定子盘与所述移动轴连接。

6.根据权利要求5所述的调速电机，其特征在于：所述转子为铝制圆盘，所述铝制圆盘与所述定子盘相对应设置。

7.根据权利要求1所述的调速电机，其特征在于：所述定子的极对数为多个。

8.根据权利要求1所述的调速电机，其特征在于：所述传动器包括传动机构和并行导轨，所述移动轴包括一体形成的水平段和折弯段，水平段的端部与所述定子连接，所述传动机构与所述移动轴的折弯段连接，以驱动移动轴沿水平段的轴向移动，所述移动轴折弯段的下端嵌入并行导轨之间，且可在并行导轨之间移动。

9.根据权利要求1所述的调速电机，其特征在于：所述测速装置设置在转子的输出轴上，所述测速装置与所述控制器连接。