CN1607712A - 直接起动磁阻同步电机 - Google Patents

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Abstract

一种直接起动磁阻同步电机包括：单相定子，安置在电机主体内圆周表面，其上绕有主线圈和副线圈；磁体单元，沿定子内圆周表面可自由转动地安置，并与定子保持有气隙；和鼠笼式转子，在其中心部分设有转轴，以便可沿磁体单元的内圆周表面旋转，在其外围部分中设有鼠笼条，并设有磁极数与磁体单元相同的磁隔板。

Description

直接起动磁阻同步电机
技术领域
本发明涉及一种直接起动磁阻同步电机，特别涉及一种直接起动磁阻同步电机，其中磁体单元可自由转动地安置在定子和鼠笼式转子之间，并且磁体单元与鼠笼式转子同步运转。
背景技术
图1是常规的感应电机的纵向剖面图，图2是沿图1的A-A线的剖面图。
如图1和图2所示，常规的感应电机由以下几部分组成：作为外壳的电机主体1，沿电机主体1内圆周表面放置的定子2，在定子2中心可转动地放置在转轴4上的交流鼠笼式转子3。
定子2由迭片结构的多个硅钢片形成，并且其中分布有多个绕线齿5。在绕线齿5之间以一定间距形成多个槽6，线圈7通过槽6缠绕在绕线齿5上。
转子3由迭片结构的多个硅钢片组成，转子导条孔9间隔一定的距离形成在叠层钢片上，铝制转子导条10插在转子导条孔9中。锁紧环11连接在转子导条的上下部分的两端。
下面解释常规的感应电机运转原理。
当线圈7接通电源，电流流经线圈7产生旋转磁场，并且在转子导条10上产生感应电流。
由于所产生的旋转磁场和感应电流的相互作用，在转子3上产生旋转力矩，这个旋转力矩通过转轴4输出。
然而，常规的感应电机中，产生旋转磁场的电流以及在转子上产生的感应电流，通过与外接电源相连的线圈被提供。这种情况下，由于定子线圈产生的第一损失和转子导条产生的第二损失，因此电流的损失过大，导致电机的效率降低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种直接起动磁阻同步电机，它通过在定子和鼠笼式转子之间安置可自由转动的磁体单元，通过均匀形成定子电极数、磁体单元和鼠笼式转子，从而通过同步操作磁体单元和鼠笼式转子，该电机能够降低噪音、提高效率。
依据本发明以及为了获得这些和其它的优点，如这里讲述本发明的实施例和概括描述的，本发明的直接起动磁阻同步电机包括：一个单相定子，安置在电机主体内圆周表面，其上绕有主线圈和副线圈；磁体单元，沿定子内圆周表面可自由转动地安置，并与定子保持有气隙；和鼠笼式转子，在其中心带有转轴，以便可沿磁体单元的内圆周表面旋转，在其外围部分中有鼠笼条，并设有磁极数与磁体单元相同的磁隔板。
结合附图从下面本发明的具体描述中，本发明的前述和其他目的、特性、方面和优点会变得更加清晰明了。
附图说明
本发明申请所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，附图包含在本说明书中并组成说明书的一部分。该附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起解释了本发明的原理。
在附图中：
图1是常规感应电机的纵向剖面图；
图2是沿图1的II-II线的剖面图；
图3是本发明直接起动磁阻同步电机的纵向剖面图；
图4是沿图3的IV-IV线的剖面图；
图5是图4中主要部件的示意图；
图6是以转矩和转速(rpm)表示的磁体单元和鼠笼式转子同步运转的曲线图；
图7是以运转时间和转速(rpm)表示的磁体单元和鼠笼式转子同步运转的曲线图；
图8是表示本发明直接起动磁阻同步电机的鼠笼式转子的另一个实施例的纵向剖面图；
图9是表示本发明直接起动磁阻同步电机的鼠笼式转子的又一个
实施例的纵向剖面图。
具体实施方式
现对本发明的优选实施例进行详细描述，例子在附图中说明。
以下，本发明直接起动磁阻同步电机将以优选实施例作详细说明。
图3是本发明直接起动磁阻同步电机的纵向剖面图，图4是沿图3的IV-IV线的剖面图，图5是图4中主要部件的示意图。
如图所示，本发明直接起动磁阻同步电机包括：单相定子110，安置在电机主体101内圆周表面，其上绕有主线圈113和副线圈114；磁体单元120，沿定子110内圆周表面可自由转动地安置；和鼠笼式转子130，在其中心带有转轴102，以便可沿磁体单元120的内圆周表面旋转，在其外围部分中有鼠笼条115，并设有磁极数与磁体单元120相同的磁隔板201和202。
定子110、磁体单元120和鼠笼式转子130安置为总是保持恒定间隔G1和G2。
转轴103安装在转轴102和电机主体101之间以防止转轴102受电机主体101的影响。
定子110由迭片结构的多个硅钢片形成，其上设有多个绕线齿111。在绕线齿111之间以一定间距形成多个槽112，在槽112内主线圈113和副线圈114缠绕在绕线齿111上。
如下构造通过旋转磁场可自由转动地安置在定子110和鼠笼式转子130之间的磁体单元120。
首先，圆柱环形磁体121放置在定子110和鼠笼式转子130之间，非磁性的杯形支撑架122连在环形磁体121的一端。同样，轴承123压紧地插入支撑架122中心以便可转动地连接到转轴102的外圆周表面。
鼠笼式转子130由迭片结构的多个硅钢片形成，并且和磁体单元120有相同磁极数目的凸角131位于其外圆周表面。
多个磁隔板203形成在鼠笼式转子130除了鼠笼条115的其余表面。
磁隔板203为圆弧形，形成在转轴102和凸角131之间，气隙部分133形成在每个凸角131之间。
磁隔板203从转轴102向鼠笼式转子130圆周方向逐渐变大，三对磁隔板203沿各自d轴放置。
多个鼠笼条孔116在鼠笼式转子130的外围部分以一定间隔安置，铝或铜制鼠笼条115以模铸方式插在鼠笼条孔116中。同样锁紧环117连在迭片鼠笼条115的上部和下部的两端。
以下介绍直接起动磁阻同步电机的工作原理。
主线圈113接通电源后，通过电流在主线圈113中流动，磁体120单元自由旋转。
此时，支撑架122通过其轴承123绕转轴102自由旋转，由于环形磁体121与支撑架120相连接，因而磁体单元120自由旋转。
磁体单元120旋转的同时，产生带有强大磁通量的旋转磁场，因此鼠笼式转子130旋转。
也就是说，通过定子110的旋转磁场，使低转动惯量的磁体单元120运转、旋转、同步。同时，磁体单元120产生一个旋转磁场，为鼠笼式转子130提供磁力矩，因此使鼠笼式转子130旋转。
同时，因为磁体单元120的磁极数与鼠笼式转子130的相同，鼠笼式转子130与磁体单元120以同步速度转动而没有滑移。
如前所述，同步速度可以表示为120*F/P(这里，F代表电源频率(Hz)，P代表磁极数)。当认为电源频率恒定时，同步速度取决于磁极数。因此，因为定子110的磁极数、磁体单元120的磁极数和鼠笼式转子130的磁极数彼此相同，所以磁体单元120与定子110同步，鼠笼式转子130与磁体单元120同步。
图6是以转矩和转速(rpm)表示的磁体单元和鼠笼式转子同步运转的曲线图。
如图所示，一个细实线表示鼠笼式转子，虚线表示转轴负荷，粗实线表示磁体单元与鼠笼式转子的同步运转。
参照图6，当鼠笼式转子和转轴转速(rpm)达到同步速度点‘a’时，转速恒定地保持在‘a’点的垂直线而不受负荷影响，从而进行同步运转。
图7是以运转时间和转速(rpm)表示的磁体单元和鼠笼式转子同步运转的曲线图。
如图所示，细实线表示鼠笼式转子，粗实线表示磁体单元。
参考图7，直到初始时间b，鼠笼式转子转速(rpm)和磁体单元转速(rpm)彼此不同而产生滑移。然而，特定时间点c之后，鼠笼式转子的转速变得和磁体单元转速相同。
也就是说，鼠笼式转子和磁体单元同步运行，它们转速相同而没有滑移。因此不产生第二电流损失，从而低噪音高效率的运行成为可能。
图8是表示本发明直接起动磁阻同步电机的鼠笼式转子的另一个
实施例的纵向剖面图。
如图所示，多个圆弧形的内置磁隔板301形成在鼠笼式转子330内侧。
内置磁隔板301与磁体单元320有相同数目的磁极。
图9是表示本发明直接起动磁阻同步电机的鼠笼式转子的又一个
实施例的纵向剖面图。
如图所示，多个外置磁隔板402形成在鼠笼式转子430的外圆周表面上。
外置磁隔板402按一定间隔成楔形分布，它和磁体单元420有相同的磁极数。
凸角403形成在外置磁隔板402之间。
如前所述，根据本发明，磁体单元可自由转动地安置在定子和鼠笼式转子之间，并且定子磁极数、磁体单元磁极数和鼠笼式转子磁极数都相同，因此同步运行磁体单元和鼠笼式转子，因此能够在低成本的情况下实现低运转噪声、高运转效率。
因为本发明可以以不同形式实施而不偏离本发明的精神或实质特征，所以应该理解的是，除非特别说明，以上所描述的实施例不被前述具体描述所限制，而是可以在附属地权利要求所限定的精神和范围内被广义的理解。因此，在权利要求的限定和范围内的所有变化和修改，或者这些限定和范围内的等同物，都由附属权利要求所包含。

Claims (9)

1.一种直接起动磁阻同步电机，包括：
单相定子，安置在电机主体内圆周表面，其上绕有主线圈和副线圈；
磁体单元，沿定子内圆周表面可自由转动地安置，并与定子保持有气隙；和
鼠笼式转子，在其中心部分设有转轴，以便可沿磁体单元的内圆周表面旋转，在其外围部分中设有鼠笼条，并设有磁极数与磁体单元相同的磁隔板。
2.如权利要求1的直接起动磁阻同步电机，其中所述磁隔板以一定间隔形成在鼠笼式转子的外侧表面。
3.如权利要求2的直接起动磁阻同步电机，其中凸角形成在磁隔板之间。
4.如权利要求1的直接起动磁阻同步电机，其中所述磁隔板以一定间隔形成在鼠笼式转子的内侧表面。
5.如权利要求4的直接起动磁阻同步电机，其中所述磁隔板形成为圆弧形。
6.如权利要求5的直接起动磁阻同步电机，其中所述磁隔板朝着鼠笼式转子的圆周方向变大。
7.一种直接起动磁阻同步电机，包括：
单相定子，安置在电机主体内圆周表面，其上绕有主线圈和副线圈；
磁体单元，沿定子内圆周表面可自由转动地安置，并与定子保持有气隙；和
鼠笼式转子，在其中心部分设有转轴，以便可沿磁体单元的内圆周表面旋转，在其外围部分中设有鼠笼条，并在其外圆周表面和内侧表面上设有磁极数与磁体单元相同的磁隔板。
8.如权利要求7的直接起动磁阻同步电机，其中所述磁隔板形成为圆弧形。
9.如权利要求7的直接起动磁阻同步电机，其中所述磁隔板朝着鼠笼式转子的圆周方向变大。
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