CN113783352A - 一种节能交流电机 - Google Patents

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刘宝生
卢奇锋
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Zhejiang Guangyue Motor Co ltd
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Zhejiang Guangyue Motor Co ltd
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    • H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
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Abstract

本申请涉及一种节能交流电机，包括同轴固定连接的转子及输出轴，还包括负载件，所述负载件固定连接转子或输出轴。实时输入电功率处于峰值时，将多余的电能转换为负载件的动能，并在实时输入电功率处于谷值时，将存储的动能释放出来，以补偿电能的不足，维持转速，进而降低交流电机的能耗。

Description

一种节能交流电机
技术领域
本申请涉及电机的领域，尤其是涉及一种节能交流电机。
背景技术
三相电动机是指用三相交流电驱动的交流电动机。
三相电动机是一种大功率电机，其作为动力源在工业生产中大规模应用，因此，开发一种高效节能的三相电动机，对于节约能源具有重要意义。
发明内容
为了降低三相电机的能耗，以节约能源，本申请提供一种节能交流电机。
本申请提供的一种节能交流电机，采用如下的技术方案：
一种节能交流电机，包括同轴固定连接的转子及输出轴，还包括负载件，所述负载件固定连接转子或输出轴。
通过采用上述技术方案，为交流电机提供交流电以使其运转时，交流电机的实时输入电功率呈周期性变化：
实时输入电功率的峰值大于交流电机的输出功率，此时，输入的电能的一部分驱动输出轴转动，并驱动连接于输出轴的负载运转，同时，输入的电能的另一部分转换成负载件的动能并存储，以控制输出轴的转速；
实时输入电功率的谷值小于交流电机的输出功率，此时，输入的电能全部用于驱动输出轴转动，并驱动连接于输出轴的负载运转，同时，负载件的动能释放并传递至输出轴，维持输出轴的转速，以驱动连接于输出轴的负载运转；
上述两个过程交替进行，实时输入电功率处于峰值时，将多余的电能转换为负载件的动能，并在实时输入电功率处于谷值时，将存储的动能释放出来，以补偿电能的不足，维持转速，进而降低交流电机的能耗。
优选的，所述负载件的质心与转子的轴线重合。
通过采用上述技术方案，电机工作时，转子及输出轴高速转动，负载件随之绕转子的轴线转动，因负载件的质心与转子的轴线重合，控制负载件转动时产生的径向力，有利于电机稳定工作。
优选的，所述负载件包括若干负载部，所有所述负载部绕转子的轴线均匀分布。
优选的，所述负载件沿转子轴向的投影呈中心对称，且所述负载件的中心与转子的轴线重合。
优选的，所述负载件沿转子轴向的投影呈圆形，且所述负载件同轴固定连接转子或输出轴。
优选的，所述负载件位于转子轴向的一侧。
通过采用上述技术方案，避免负载件影响转子与定子之间的配合。
优选的，所述负载件设有两个，且两个所述负载件分别位于转子的两端。
优选的，还包括隔磁件，所述隔磁件位于负载件与转子之间。
通过采用上述技术方案，减少磁损，以降低交流电机的能耗。
优选的，所述隔磁件的材质为铝。
优选的，所述隔磁件覆盖负载件朝向转子的端面。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.为交流电机提供交流电以使其运转时，交流电机的实时输入电功率呈周期性变化：实时输入电功率处于峰值时，将多余的电能转换为负载件的动能，并在实时输入电功率处于谷值时，将存储的动能释放出来，以补偿电能的不足，维持转速，进而降低交流电机的能耗；
2.控制负载件的静平衡、动平衡，使得电机稳定工作；
3.负载件与转子之间设置隔磁件，减少磁损，以降低交流电机的能耗。
附图说明
图1是交流电机的结构示意图。
图2是转子、输出轴及负载件的结构示意图。
图3是一个实施例中，负载件的结构示意图。
图4是另一个实施例中，负载件的一种结构示意图。
图5是另一个实施例中，负载件的另一种结构示意图。
图6是单相交流电源的供电示意图。
图7是三相交流电源的供电时，交流电机的两种接线方式示意图。
图8是三相交流电源的供电示意图，主要用于展示线电压。
图9是三相交流电源的供电示意图，主要用于展示实时输入电功率。
附图标记说明：1、机壳；2、转子；3、输出轴；4、隔磁件；5、负载件；51、负载部。
具体实施方式
以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。
参照图1、2，本申请实施例公开一种节能交流电机，包括机壳1、定子、转子2及输出轴3。
定子固定于机壳1内；转子2同轴转动嵌于定子内；输出轴3同轴固定连接转子2，且输出轴3伸出机壳1以输出动力。
参照图1、2，输出轴3上还连接有隔磁件4及负载件5。并且，隔磁件4及负载件5均位于机壳1内。
隔磁件4呈圆盘状，并同轴固定连接输出轴3。隔磁件4同轴设有两个，并分别位于转子2的两侧。本实施例中，隔磁件4贴合于转子2的端面，且隔磁件4的外径等于或略大于转子2的外径，使得隔磁件4贴覆盖转子2的端面，且隔磁件4可采用铝。
参照图2、3，负载件5并排设有两个，且两个负载件5分别位于转子2的两侧，且负载件5位于隔磁件4背离转子2的一册。负载件5固定连接于输出轴3，且负载件5的质心与输出轴3的轴线重合。且负载件5外周各点至输出轴3轴线的最大距离等于或小于转子2的外径。
具体的，负载件5包括若干负载部51，所有负载部51绕转子2的轴线均匀分布。
参照图2、3，在一个实施例中，负载部51的数量为偶数，则负载件5沿转子2轴向的投影呈中心对称，且负载件5的中心与转子2的轴线重合。例如：负载件5沿转子2轴向的投影呈圆形、椭圆形、正方形、正六边形等图像，或是如图3所示的图形。
参照图4、5，在另一个实施例中，负载部51的数量为大于2的奇数，则负载件5沿转子2轴向的投影呈正三角形、正五边形、正五角星形等图像，或是如图5所示的图形。
参照图6，交流电机用单相交流电源（通常为AC220V）供电，则交流电机的实时输入电压呈周期性变化，且实时输入电压的周期为2π，其中π为弧度；则对应的实时输入电流随之呈周期性变化。进而得出，实时输入电功率呈周期性变化，且实时输入电功率的周期为π。
同时，交流电机工作时，将电能转成机械能，并通过输出轴3输出旋转运动，以驱动负载运转。
交流电机的输入功率S=UI ，其中，U、I均为有效值，以单相交流电源为AC220V为例，U= sqrt(2)/2×电压峰值，I =sqrt(2)/2×电流峰值。
交流电机的有功功率P= UI cosψ，其中，U、I均为有效值；cosψ为功率因数，且对应于一个交流电机， cosψ为定值，且cosψ＜1。
同时，交流电机工作过程中，交流电机的输出功率P出= UI cosψη，其中，η为电机效率，且η＜1。并且，在电压一定时，交流电机的输出功率由负载来决定；即当负载一定时，交流电机的输出功率为定值。
从上述三个公式可知，S＞P＞P出，并且，实时输入电功率的峰值大于输入功率。进而，当实时输入电功率大于输入功率时，使得转子2及输出轴3的转速具有提高的趋势。而实时输入电功率的谷值小于输入功率。进而，当实时输入电功率小于输入功率时，使得转子2及输出轴3的转速具有降低的趋势。
本实施例中，当实时输入电功率大于输入功率时，输入的电能的一部分驱动输出轴3转动，并驱动连接于输出轴3的负载运转，同时，输入的电能的另一部分转换成负载件5的动能并存储，以控制输出轴3的转速增幅。
随后，实时输入电功率小于输入功率，则输入的电能全部用于驱动输出轴3转动，并驱动连接于输出轴3的负载运转，同时，负载件5的动能释放并传递至输出轴3，控制输出轴3的转速降幅，维持输出轴3的转速，以驱动连接于输出轴3的负载运转。
参照图7、8，交流电机用三相交流电源供电，通常有两种接线方式：Y型接线、三角接线。图8中，UA、UB、UC为相电压，且两两之间电相角相差2π/3(即120°)。
参照图8、9，以Y型接线、接线端A、B之间的实时输入电功率PAB为例进行说明。
图8中，UAB为线电压，其函数表达式为UAB=sinθ-sin(θ-2π/3)，即UAB为接线端A、B间的电压差。
其中，当UA、UB反相，即θ取值为[Kπ,(K+2/3)π]，K为整数时, UAB的取值远离0，则对应于图9中，PAB位于波峰附近，即此时，实时输入电功率较大，转子2及输出轴3的转速具有升高的趋势。
因此，输入的电能的一部分驱动输出轴3转动，并驱动连接于输出轴3的负载运转，同时，输入的电能的另一部分转换成负载件5的动能并存储，以控制输出轴3的转速增幅。
而当UA、UB同相（UA、UB均大于0或均小于0），即θ取值为[(K-1/3)π,Kπ]，K为整数时，UAB的取值靠近0，则对应于图9中，PAB位于波谷附近，即此时，实时输入电功率较小，转子2及输出轴3的转速具有降低的趋势。
则输入的电能全部用于驱动输出轴3转动，并驱动连接于输出轴3的负载运转，同时，负载件5的动能释放并传递至输出轴3，控制输出轴3的转速降幅，维持输出轴3的转速，以驱动连接于输出轴3的负载运转。
本申请实施例一种节能交流电机的实施原理为：交流电机提供交流电以使其运转时，交流电机的实时输入电功率呈周期性变化：实时输入电功率处于峰值时，将多余的电能转换为负载件5的动能，并在实时输入电功率处于谷值时，将存储的动能释放出来，以补偿电能的不足，维持转速，进而降低交流电机的能耗。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节能交流电机，包括同轴固定连接的转子（2）及输出轴（3），其特征在于：还包括负载件（5），所述负载件（5）固定连接转子（2）或输出轴（3）。
2.根据权利要求1所述的节能交流电机，其特征在于：所述负载件（5）的质心与转子（2）的轴线重合。
3.根据权利要求2所述的节能交流电机，其特征在于：所述负载件（5）包括若干负载部（51），所有所述负载部（51）绕转子（2）的轴线均匀分布。
4.根据权利要求2所述的节能交流电机，其特征在于：所述负载件（5）沿转子（2）轴向的投影呈中心对称，且所述负载件（5）的中心与转子（2）的轴线重合。
5.根据权利要求4所述的节能交流电机，其特征在于：所述负载件（5）沿转子（2）轴向的投影呈圆形，且所述负载件（5）同轴固定连接转子（2）或输出轴（3）。
6.根据权利要求1所述的节能交流电机，其特征在于：所述负载件（5）位于转子（2）轴向的一侧。
7.根据权利要求6所述的节能交流电机，其特征在于：所述负载件（5）设有两个，且两个所述负载件（5）分别位于转子（2）的两端。
8.根据权利要求1所述的节能交流电机，其特征在于：还包括隔磁件（4），所述隔磁件（4）位于负载件（5）与转子（2）之间。
9.根据权利要求8所述的节能交流电机，其特征在于：所述隔磁件（4）的材质为铝。
10.根据权利要求8所述的节能交流电机，其特征在于：所述隔磁件（4）覆盖负载件（5）朝向转子（2）的端面。
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