CN1558536A

CN1558536A - 自同步谐波励磁无刷同步电动机

Info

Publication number: CN1558536A
Application number: CNA2004100160543A
Authority: CN
Inventors: 徐剑萍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-18
Filing date: 2004-01-18
Publication date: 2004-12-29

Abstract

本发明公开一种自同步谐波励磁无刷同步电动机，该自同步谐波励磁无刷同步电动机由电动机、无刷励磁机、旋转整流器、无刷投励装置、自同步调节器、风扇、机座、前端盖、后端盖和轴承等组成。自同步谐波励磁无刷同步电动机利用外电进行异步启动、同步投励、同步运行，整个过程都是无刷化，自投励，自同步。自同步谐波励磁无刷同步电动机能使同步电动机实现无刷化，取消了滑环和电刷，无火花高频干扰，无滑环与炭刷磨损问题；同步电动机能自投励、自同步；同步电动机控制简单，效率高，可靠性高，维护简便。

Description

自同步谐波励磁无刷同步电动机

技术领域

本发明涉及一种旋转电动机，尤其是一种自同步谐波励磁无刷同步电动机。

背景技术

目前，同步电动机为有刷结构，带有滑环和电刷，运行时产生火花，无线电干扰大，滑动容易磨损，维护和修理困难，励磁电流大，励磁系统控制器大且复杂，难于实现自动化控制。市场迫切需要同步电动机实现无刷化，满足同步电动机控制简单化要求。同步电动机是将某种频率50HZ的电功率转化为旋转机械功率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自同步谐波励磁无刷同步电动机，能实现同步电动机无刷化，并自同步。

本发明的技术方案为：一种自同步谐波励磁无刷同步电动机，包括电动机、无刷励磁机、无刷投励装置、自同步调节器，电动机定子铁芯槽内嵌有二套绕组，一套主绕组为正弦绕组产生旋转磁场、一套为单相的谐波绕组作为励磁机的励磁源，二套绕组之间为正交设计，无电磁干扰结构。电动机转子铁芯槽内嵌有二种绕组，一种绕组是启动绕组，由紫铜制作，鼠笼式结构，第二种绕组是励磁绕组，其励磁电流由同轴的无刷励磁机电枢绕组经三相旋转整流模块整流供给，转子铁芯为凸极，且有轴向通风槽。无刷励磁机为电动机提供励磁电源，包括定子和转子，定子和转子上各有一套绕组，转子铁芯两端面分别安装无刷投励装置和旋转整流器。无刷投励装置包括旋转整流器、旋转可控管、分压电阻和限压电阻，以及无刷投励装置原理，电动机能实现自动投励牵入同步运行。自同步调节器包括谐波绕组、限流电阻、整流器、延时器和续流管，以及自同步调节器原理，电动机实现自动同步运行。

自同步谐波励磁无刷同步电动机结构特征，可构成使用50Hz、400Hz、1000Hz或与50Hz乘整数倍频率交流电源，60Hz或与60Hz乘整数倍频率交流电源，输出相应不同转速、不同功率的自同步谐波励磁无刷同步电动机。

其工作原理：交流电源通入电动机定子主绕组W产生旋转磁场，电动机转子启动绕组感应交流电形成交变磁场，使转子开始异步启动，转速达到95％同步转速后，自同步调节器利用谐波绕组的谐波电压经整流，供给励磁机励磁绕组产生励磁机励磁磁场，励磁机电枢绕组感应交流电压，经旋转整流器整流，无刷同步投励装置立即供给主磁场绕组产生主磁场，使电动机进入同步转速，电动机加负载后自同步调节器进行自同步，保证电动机同步运行。

本发明的优点在于：自同步谐波励磁无刷同步电动机能使同步电动机实现无刷化，取消了滑环电刷，无火花高频干扰，无滑环与炭刷磨损问题；电动机能自投励、自同步；同步电动机控制简单，效率高，可靠性高，维护简便。

附图说明

图1为本实用新型自同步谐波励磁无刷同步电动机结构示意图；

图2本实用新型自同步谐波励磁无刷同步电动机原理图；

图3本实用新型无刷投励装置原理图；

图4本实用新型自同步调节器原理图。

具体实施方式

自同步谐波励磁无刷同步电动机由电动机、无刷励磁机、无刷投励装置7、自同步调节器12组成，利用外电进行异步启动、同步投励、同步运行，产生旋转机械动力。自同步谐波励磁无刷同步电动机包括电动机、无刷励磁机、旋转整流器10、无刷投励装置7、自同步调节器12、风扇3、机座4、前端盖2、后端盖11和轴承1。机座4内同轴式布置带绕组的电动机定子5铁芯和无刷励磁机定子8铁芯，转子轴上与定子铁芯对应布置带绕组的电动机转子6铁芯和无刷励磁机转子9铁芯，电动机定子5铁芯侧的机座4止口上安装前端盖2，前端盖2与转轴间通过轴承1安装，前端盖1内转轴上安装风扇3，无刷励磁机定子8铁芯侧的机座4止口上安装后端盖11，后端盖11与转轴间通过轴承安装，电动机定子5铁芯有主绕组W和谐波绕组W_S，电动机转子6铁芯有启动绕组W_R和励磁绕组W_F，无刷励磁机定子8铁芯有一套励磁绕组W_E，无刷励磁机转子9铁芯有一套交流绕组W_J，无刷励磁机转子铁芯的两侧分别安装旋转整流器10和无刷投励装置7。

当无刷同步电动机要运行时，必须进行异步启动、同步投励、同步运行过程，整个过程通过启动绕组W_R、无刷励磁机、无刷投励装置7和自同步调节器12来实现。

同步电动机在异步启动过程中，启动绕组W_R进入工作，使电动机转子6开始异步启动，转速达到95％同步转速，同时，电动机转子6励磁绕组W_F会感应出高频率高电压交流电，对励磁绕组W_F绝缘和已接上的旋转整流器XQ产生冲击而损坏，无刷技术首先要解决此问题，为此，在励磁绕组W_F上并联一个10倍于磁极绕组的电阻10R_F，限制高频高电压，同时旋转整流器XQ会受感应电压而导通造成短路而损坏，为此在励磁绕组W_F与旋转整流器XQ负电极间串一旋转可控管KX，旋转可控管KX负极与旋转整流器XQ负电极相连，旋转可控管KX正极与励磁绕组W_F相连，这样解决了异步启动过程中励磁绕组W_F绝缘和旋转整流器XQ不受感应高频高电压冲击问题，使异步启动过程顺利完成。

同步电动机异步启动过程后，转速达到95％同步转速，此时励磁绕组W_F感应电压低、频率也低，是电动机牵入同步转速的最佳状态，此时必须给电动机励磁使电动机牵入同步，即同步投励过程。在同步投励过程中，给励磁机定子8一定的励磁电压，励磁机电枢感应交流电，经旋转整流器XQ整流，由分压电阻R₁和R₂分压给旋转可控管KX控制极，使旋转可控管KX导通，为同步电动机提供励磁电源，使同步电动机进入同步，完成无刷自动同步投励过程。

同步投励过程后，同步电动机转速达到额定同步转速，给同步电动机加上负载后，如果励磁电压不变，同步电动机就会失步，转速波动而失步，为此设计了自同步调节器12，其根据负载情况及时自动调节励磁电压及电流，使同步电动机自动稳定同步运行。自同步调节器12由谐波绕组W_S、限流电阻R、整流器V₁、延时器YS和续流管V₂组成。

Claims

1、一种自同步谐波励磁无刷同步电动机，包括电动机、无刷励磁机、无刷投励装置7、自同步调节器12，其特征是：电动机定子5铁芯槽内嵌有二套绕组，一套主绕组W为正弦绕组产生旋转磁场、一套为单相的谐波绕组W_S作为励磁机的励磁源，二套绕组之间为正交设计，无电磁干扰结构；电动机转子6铁芯槽内嵌有二种绕组，一种绕组是启动绕组W_R，由紫铜制作，鼠笼式结构，第二种绕组是励磁绕组W_F，其励磁电流由同轴的无刷励磁机电枢绕组经三相旋转整流模块整流供给，转子铁芯为凸极，且有轴向通风槽；无刷励磁机为电动机提供励磁电源，包括定子8和转子9，定子8和转子9上各有一套绕组W_J、W_E，转子9铁芯两端面分别安装无刷投励装置7和旋转整流器11；无刷投励装置包括旋转整流器XQ、旋转可控管KX、分压电阻R₁、R₂和限压电阻10R_F，以及无刷投励装置原理，电动机能实现自动投励牵入同步运行；自同步调节器12包括谐波绕组W_S、限流电阻R、整流器V₁、延时器YS和续流管V₂，以及自同步调节器原理，电动机实现自动同步运行。

2、根据权利要求1所述的自同步谐波励磁无刷同步电动机，其特征在于：自同步谐波励磁无刷同步电动机结构特征，可构成使用50Hz、400Hz、1000Hz或与50Hz乘整数倍频率交流电源，60Hz或与60Hz乘整数倍频率交流电源，输出相应不同转速、不同功率的自同步谐波励磁无刷同步电动机。