CN207677603U - 一种大功率电磁调速电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率电磁调速电机，包括电机外壳,在电机外壳内部且沿其长度方向设有主动装置和从动装置，主动装置由不转动的定子组件和转动的内转子组件组成；从动装置包括外转子组件，其中转动的内转子组件包括第一内转子和第二内转子，第一内转子与定子组件之间、第二内转子与外转子组件之间均具有转动间隙，第一内转子与定子组件进行电磁耦合传递扭矩，第二内转子与外转子组件进行电磁耦合传递扭矩。本实用新型结构简单，可靠性高，操作方便、具有软启动的功能，同时能够根据实际需要对电机的输出扭矩和转速进行调节，降低电机的工作电流，实现节能的效果，并且能够将外转子组件和第二内转子之间的转差形成的能量差转化成电能重新输送至电网输入端进行电能补偿，进一步提高节能效果。

Description

一种大功率电磁调速电机

技术领域

本实用新型涉及电机，具体的说是一种大功率电磁调速电机。

背景技术

在冶金、石油、化工、电力、水泥建材、水务和机械等行业中存在泵、风机和压缩机以及其它机械装置等大功率负载，他们的原动机一般为三相异步电动机。这些装置的动力一般都按满产设计并设置一定富余容量，而实际工作一般都很少工作在满产状态。

传统的装置都是用普通的电机通过联轴器连接水泵、风机和压缩机，由于普通的电机不具有调速能力，工作时电机和水泵均以额定转速旋转，通过泵的阀门或者风门挡板进行节流调节，节流调节的节能效率非常低，造成这些装置的实际工作能耗高于理想工作能耗(所有装置均达到理论最高工作效率的能耗)。

有效的解决办法就是对电机进行调速，根据现场的实际需要改变电机的转速达到现场的需要，同时起到调节用户需求和节能的双重目的。现有的主要调速手段有调速型液力耦合器、变频器和调速型永磁耦合器等。

调速型液力耦合器以液体作为工作介质传递扭矩，其具有一定的无级调速功能。液力耦合器调速具有无级调速、不改变供电频率、减少启动冲击和启动负荷和不产生谐波污染的优点。但调速型液力耦合器具有效率低、具有液压油污染环境、使用成本较高和维护不方便的缺点，在重视节能环保的今天，只有少数用户选择使用，具有逐渐退出市场的趋势。

变频器是利用电力电子技术改变电网工作频率来改变三相异步电动机转速的一种调速技术。变频器具有效率和调速精度高、调速响应快和软启动等优点和功能，在自动控制领域和电机调速节能领域具有广泛的应用。但变频器具有系统复杂、可靠性低、维护难度大、使用和维护费用高、会产生电网谐波污染、对工作环境要求高和抗干扰能力弱等缺点，限制了一些用户的使用，特别是一些冶金、石油、化工、电力和水泥建材等工作环境比较恶劣的用户。

调速型永磁耦合器是近几年发展起来的一种新型调速技术，其利用永磁与导体相对运动产生的感应力和感应转矩传递动力并利用调节磁通量的方式调节转矩。调速型永磁耦合器具有效率较高、结构简单可靠、使用和维护低、不产生谐波污染和抗干扰能力强的优点。但相对于变频器其调速精度和响应速度比变频器低，这极大的限制了其在自动控制领域的应用；同时调速型永磁耦合器低速运行时还具有效率低和发热比较严重的缺陷。由于冶金、石油、化工、电力、水泥建材、水务和部分机械行业对转速精度和响应速度要求不十分高，因此调速型永磁耦合器以其优点获得了一定的市场和用户认可。

随着社会的发展，节能环保越来越受到社会的重视，特别是电机节能领域，据统计2016 年全国冶金、石油、化工、电力、水泥建材和水务等行业的风机、水泵和压缩机用电量超过 30000亿千瓦时，还具有15％的节点潜力，风机、水泵和压缩机的年节点潜力高达4500亿千瓦时。但上述调速型液力耦合器、变频器和调速型永磁耦合器均因为其各自的局限性难以完全满足用户电机调速节能的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种大功率电磁调速电机，不仅结构简单，操作方便，还具有软启动的功能，能够对电机的输出扭矩和转速进行调节，降低电机的工作电流，实现节能的效果，并且能够将转速差形成的能量差转化与电网同频同相位的电能重新输送至电网输入端共同向电机供电，进一步实现节能作用。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是通过以下方式实现的：一种大功率电磁调速电机，包括电机外壳,在电机外壳内部且沿其长度方向设有主动装置和从动装置，主动装置由不转动的定子组件和转动的内转子组件组成；从动装置包括外转子组件，其中转动的内转子组件包括第一内转子和第二内转子，第一内转子与定子组件之间、第二内转子与外转子组件之间均具有转动间隙，第一内转子与定子组件进行电磁耦合传递扭矩，第二内转子与外转子组件进行电磁耦合传递扭矩。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

前述的大功率电磁调速电机，定子组件包括与电机外壳固定的定子铁芯，沿定子铁芯长度方向绕设有定子线圈，定子线圈与外部电网连接；

内转子组件包括主动轴，主动轴通过轴承与电机外壳连接固定，沿主动轴长度方向依次设有第一内转子和第二内转子，第一内转子和第二内转子均为鼠笼转子，第一内转子与定子铁芯对应，通过外部电网向定子线圈通电，利用电磁耦传递扭矩驱动第一内转子转动，最终使主动轴同步转动。

前述的大功率电磁调速电机，外转子组件包括从动轴，从动轴通过轴承与电机外壳固定，在从动轴靠近第二内转子的一端设有转子铁芯骨架，转子铁芯骨架上设有与第二内转子对应的外转子铁芯，沿外转子铁芯长度方向绕设有外转子线圈，第二内转子与外转子铁芯之间进行电磁耦合，从而带动从动轴转动，外转子线圈通过设置在从动轴上的集电环与外转子线圈接线箱连接。

前述的大功率电磁调速电机，第一内转子包括套设在主动轴上且由多个冷轧硅钢片叠成一定厚度的内转子铁芯，第一内转子与第二内转子结构相同，在两个内转子铁芯内部穿插有多个导条以及与导条配合使用的绝缘导条，每个导条同时穿过第一内转子与第二内转子，在导条的两端设有端环导体，通过端环导体及导条将两个内转子铁芯连成一个整体，导条位于两个内转子铁芯之间套设有导条预紧带。

前述的大功率电磁调速电机，第一内转子和第二内转子之间轴向方向的最小距离为L,且 L尺寸大于200mm，从动轴靠近主动轴的一端设有安装孔，安装孔中设有过渡轴承，过渡轴承的外圈与从动轴配合，内圈与主动轴配合；电磁调速电机中设有多个轴承测温探头，在从动轴上设有测速齿轮以及固定在电机外壳上且用于测量转速的测速探头，电机外壳内部设有防潮加热器。

前述的大功率电磁调速电机，在电机外壳内部设有冷却系统，冷却系统由内循环装置和外循环装置组成，电机外壳包括底座和设置在底座上端的罩壳，主动装置和从动装置均设置在底座中；

外循环装置包括罩壳，罩壳呈L形状，沿罩壳长度方向一端设有用于放置风机的风机罩，在罩壳内部沿其长度方向设有多个换热管，换热管一端与风机罩内部连通，另一端与外部连通，在主动轴位于底座外侧设有外循环风机，外循环风机设置在风机罩内部；

内循环装置包括内循环第一风机、内循环第二风机，在主动轴靠近外循环风机的一端设置内循环第一风机，在从动轴靠近远离转子铁芯骨架的一端设有内循环第二风机，主动轴沿其圆周方向设有多个花键凸台，第一内转子、第二内转子上设有与花键凸台相配合的凹槽，且第一内转子、第二内转子与主动轴之间设有风道，在转子铁芯骨架上设有通风孔，通过通风孔将内循环第二风机与风道连通，通过内循环第一风机将内部热风向内循环第二风机扩散，然后内循环第二风机将热风向上端的换热管扩散，换热管管内通过的是外部的低温风，利用内外风的温度差进行热交换，实现底座内部降温的的目的，其中内循环第二风机的轴功率设计为内循环第一风机的轴功率的2倍或2倍以上以上。

前述的大功率电磁调速电机，电磁调速电机的控制系统包括主控制器、设置在电机外壳上的外转子线圈接线箱、回馈电接线箱、电网接线箱，回馈电接线箱和电网接线箱内部电路通过导线先并联，然后再与定子线圈相连，外转子线圈接线箱与回馈电接线箱之间设有主工作回路；

主工作回路包括依次串联连接的主断路器、外转子侧滤波器、外转子侧变流电路、定子侧变流电路、定子侧滤波器、低压开关柜、升压变压器和高压开关柜；

在外转子侧变流电路与外转子侧滤波器之间接入用于防止电网低电压干扰低的电压抗干扰器，外转子侧变流电路和定子侧变流电路为一对对称的PWM控制电路，能够实现可控的双向导通供电；

在外转子线圈接线箱侧还设有辅助工作回路，辅助工作回路与主工作回路并联设置，辅助工作回路包括与外转子线圈接线箱依次串联的辅助断路器和电阻调节器；

主断路器、外转子侧变流电路、低压开关柜、高压开关柜、辅助断路器和电阻调节器的控制端均与主控制器连接，主控制器与电网相位检测仪连接，从而能接受电网的相位信号。

前述的大功率电磁调速电机，电机外壳上设有转速检测接线盒、过渡轴承加油窗、轴承测温接线箱、外转子线圈接线箱、线圈测温接线盒、防潮加热器接线箱、回馈电接线箱、电网接线箱、定子线圈测温探头、外转子线圈测温探头、集电环维护罩；

所述转速检测接线盒、轴承测温接线箱、外转子线圈接线箱、线圈测温接线盒、防潮加热器接线箱、通过导线分别与测速探头、轴承测温探头、集电环、定子线圈测温探头、外转子线圈测温探头、防潮加热器，且以上所述的各种检测仪器的反馈端口均与主控制器连接

前述的大功率电磁调速电机，电磁调速电机的控制系统的使用方法按以下步骤进行：

步骤1：电磁调速电机开机方法：先将主断路器、辅助断路器和低压开关柜断开，将防潮加热器通电10-15分钟后关断，然后电网接线箱接通电网通电，定子线圈中开始通过电流，定子铁芯中建立起工频变化的感应磁场，导条中也相应产生感应电流，在感应电流的作用下，主动轴不断加速，5-20s后达到额定转速，此时从动轴转速为0；然后主断路器和低压开关柜的开关闭合，主控制器通过控制外转子线圈中的电流进而控制定子线圈的电流不超过其额定电流，使从动轴转速不断提高直至达到满足工艺要求的转速为止，同时外转子线圈转差所发出的电能通过主控制回路的转换变成与电网电压、频率和相位相同的电能回馈到定子线圈；

步骤2：电磁调速电机进入正常调节的方法；当用户需求提示转速需要提高时，主控制器通过提高外转子侧变流电路的暂载率控制外转子线圈的电流增大直到满足需要为止；当用户需求提示转速需要降低时，主控制器通过降低外转子侧变流电路的暂载率控制外转子线圈的电流减小直到满足需要为止，同时外转子线圈转差所发出的电能通过主控制回路的转换变成与电网电压、频率和相位相同的电能回馈到定子线圈；

步骤3：当主断路器、外转子侧滤波器、外转子侧变流电路、定子侧变流电路、定子侧滤波器、低压开关柜、升压变压器和高压开关柜构成的主控制回路出现故障时，主控制器立即控制主断路器和低压开关柜的开关断开，辅助断路器接通，电阻调节器与外转子线圈构成封闭回路，主控制器控制电阻调节器调节回路中电阻，从而来调节外转子线圈的电流，进而调节外转子线圈的输出转速和转矩，此时外转子线圈转差所发出的电能通过电阻调节器的电阻发热耗散掉；

步骤4：停机方法：主控制器将控制主断路器、辅助断路器和低压开关柜的开关断开，然后电网接线箱与电网断开，同时控制防潮加热器通电保持电磁调速电机的内部温度和绝缘。

本技术方案的与现有技术的区别：

本技术方案中的电磁调速电机中设置主动装置和从动装置，电机启动时通过主控制器控制外转子线圈中的电流可控的增大，能够实现电机的软启动，再通过调节外转子线圈的电流从而逐步增加扭矩和转速，使电流逐步增大，最终达到所需输出转速，减小较高的启动电流对电网和定子线圈的的冲击，减小设备启动对电网的干扰并延长设备的使用寿命，而且在起动过程中具有发热量小、工作效率高、能量损耗小和节能的作用；

在实际操作过程中通过可根据工况要求进行调节输出转速，从而降低电机的实际工作电流，并且工作电流经常会远远小于额定电流，不仅操作方便，而且节电效果显著，节约用电；

在电机工作中：当外转子线圈与第二内转子之间产生电流时，该电磁耦合器所发出的电可以通过外转子侧变流电路、定子侧变流电路和升压变压器整流逆变升压后与电网同时向定子线圈供电，可以进一步降低电机从电网取电的电流和有功功率，起到提高节电空间的效果。

本实用新型的设备在任何转速条件下的调速部分的工作效率均超过且随输出转速的变化时变化不大，同时本技术方案中的冷却系统、由内循环装置和外循环装置组成，通过内循环与外循环之间的热量传递，降低电机内部的温度，降温效果显著，同时本技术方案中在主动轴上设置花键凸台，进而设置风道，能够在主动轴转动时，使主动装置内部均有流动的空气，带走大量的热量，再与换热管产生作用，进行热交换，降低内部温度，降温效果明显，结构简单，操作方便，安全可靠；

综上，本实用新型的设备的节能率和工作效率相比于普通电机、调速型液力耦合器和调速型永磁耦合器的工作效率均高得多，比变频器的工作效率还略高。由于设备的工作效率高，使本实用新型的设备的发热量小。

该电磁调速电机结构简单、可靠性高、制造成本低，本技术方案由通用的机械结构组成，零部件少，跟普通电机、液力耦合器和磁力耦合器相当，都属于机械装置，相比于成千上万个零部件的变频器相比结构简单得多，相应的可靠性也大为提高，同时相比当前比较流行的调速型永磁耦合器，没有用到价格昂贵的永磁材料，使得设备的成本明显降低。

而且不需要专门的油路、水冷或者风冷系统，使用和维护费用低。本实用新型的装置在使用过程中不需要使用液压油、冷却水和冷却油等工作介质或者冷却装置，不需要风机、水泵和油泵的辅助设备耗能，因此本实用新型使用费用低。同时本实用新型不要像变频器一样定期更换功率元器件和也不要像液力耦合器一样维护时更换液压油，因此本实用新型的维护费用也很低；

抗干扰能力强，本实用新型的控制系统的发电功率只有电机总功率的15％以内，不需要向变频器一样涉及到若干个功率元器件的串并联，干扰因素较少，且主供电系统没有改变，即时有外界干扰，对系统运行造成的影响极小；

当主控制回路出现故障时，主断路器和低压开关柜的开关断开，辅助断路器接通，电阻调节器与外转子线圈构成封闭回路，控制器控制电阻调节器调节回路中电阻，从而调节外转子线圈的电流，进而调节外转子线圈的输出转速和转矩，逐步降低转速，避免产生不必好的安全事故，提高装置的可靠性和安全性；

具有软启动、过载保护和带电停机的能力。本实用新型的电机和调速装置启动时，控制系统可以逐渐增大外转子线圈的电流，使从动轴扭矩逐渐增大，逐渐加大到所需扭矩和负载转速，达到软启动的效果，当系统过载时，控制系统可以减小外转子线圈的电流起到保护系统的作用，当负载出现故障时，控制系统可以切断转子线圈的电流，使输出转矩为0，达到带电停机的功能；

同时在特定的工艺要求下，本技术方案还能控制主工作回路，向外转子线圈反向供电，实现外部电网与外转子线圈连接，大大增加电磁调速电机的扭矩，并且能够将实际转速超过电机的额定转速。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型中外转子组件的结构示意图；

图3为本实用新型中外转子组件的侧视图；

图4为本实用新型中内转子组件的结构示意图；

图5为本实用新型中内转子组件的径向剖视图；

图6为本实用新型中底座的结构示意图；

图7为本实用新型冷却系统的结构示意图；

图8为本实用新型中控制系统的结构示意图；

图9为本实用新型的结构示意图；

其中1-电机外壳，101-底座，102-罩壳，103-风机罩，2-定子组件，3-内转子组件，4- 外转子组件，5-导条，6-定子铁芯，7-定子线圈，8-主动轴，9-第一内转子，10-第二内转子， 11-从动轴，12-转子铁芯骨架，13-外转子铁芯，14-外转子线圈，15-集电环，16-内转子铁芯， 17-端环导体，18-安装孔，19-过渡轴承，20-轴承测温探头，21-测速齿轮，22-测速探头， 23-换热管，24-外循环风机，25-内循环第一风机，26-内循环第二风机，27-花键凸台，28- 凹槽，29-风道，30-通风孔，31-防潮加热器，32-主控制器，33-外转子线圈接线箱，34-回馈电接线箱，35-电网接线箱，36-主断路器，37-外转子侧滤波器，38-外转子侧变流电路，39- 定子侧变流电路，40-定子侧滤波器，41-低压开关柜，42-升压变压器，43-高压开关柜，44- 电压抗干扰器，45-辅助断路器，46-电阻调节器，47-电网相位检测仪，48-定子线圈测温探头， 49-转速检测接线盒，50-过渡轴承加油窗，51-轴承测温接线箱，52-线圈测温接线盒，53-防潮加热器接线箱，54-外转子线圈测温探头，55-集电环维护罩,56-导条预紧带，57-绝缘导条。

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步的详细说明：其中电磁耦原理为已知技术，外转子线圈和定子线圈以及相应的定子铁芯、外转子铁芯、内转子铁芯、PWM控制电路均为已知技术；

实施例1

本实施例提供的一种大功率电磁调速电机，在电机外壳1内部且沿其长度方向设有主动装置和从动装置，主动装置由不转动的定子组件2和转动的内转子组件3组成；从动装置包括外转子组件4，其中转动的内转子组件3包括第一内转子9和第二内转子10，第一内转子 9与定子组件2之间、第二内转子10与外转子组件4之间均具有转动间隙，第一内转子9与定子组件2进行电磁耦合传递扭矩，第二内转子10与外转子组件4进行电磁耦合传递扭矩。

定子组件2包括与电机外壳1固定的定子铁芯6，沿定子铁芯6长度方向绕设有定子线圈7，定子线圈7与外部电网连接；

内转子组件3包括主动轴8，主动轴8通过轴承与电机外壳1连接固定，沿主动轴8长度方向依次设有第一内转子9和第二内转子10，第一内转子9和第二内转子10均为鼠笼转子，第一内转子9与定子铁芯6对应，通过外部电网向定子线圈7通电，利用电磁耦传递扭矩驱动第一内转子9转动，最终使主动轴8转动。

外转子组件4包括从动轴11，从动轴11通过轴承与电机外壳1固定，在从动轴11靠近第二内转子10的一端设有转子铁芯骨架12，转子铁芯骨架12上设有与第二内转子10对应的外转子铁芯13，沿外转子铁芯13长度方向绕设有外转子线圈14，第二内转子10与外转子铁芯13之间进行电磁耦合，从而带动从动轴11转动，外转子线圈14通过设置在从动轴11 上的集电环15与外转子线圈接线箱33连接。

第一内转子9包括套设在主动轴8上且由冷轧硅钢片叠成一定厚度的内转子铁芯16，第一内转子9与第二内转子10结构相同，在两个内转子铁芯16内部穿插有导条5以及与导条 5配合使用的绝缘导条57，每个导条5同时穿过第一内转子9与第二内转子10，在导条5的两端设有端环导体17，通过端环导体17及导条5将两个内转子铁芯16连成一个整体，导条5位于两个内转子铁芯16之间套设有导条预紧带56，设置导条预紧带能够预防导条高速旋转变形。

第一内转子9和第二内转子10之间轴向方向的最小距离为L,且L尺寸为200mm，从动轴 11靠近主动轴8的一端设有安装孔18，安装孔18中设有过渡轴承19，过渡轴承19的外圈与从动轴11配合，内圈与主动轴8配合；电磁调速电机中设有轴承测温探头20，在从动轴11上设有测速齿轮21以及固定在电机外壳1上且用于测量转速的测速探头22，电机外壳1内部设有防潮加热器31。

在电机外壳1内部设有冷却系统，冷却系统由内循环装置和外循环装置组成，电机外壳 1包括底座101和设置在底座101上端的罩壳102，主动装置和从动装置均设置在底座101中；

外循环装置包括罩壳102，罩壳102呈L形状，沿罩壳102长度方向一端设有用于放置风机的风机罩103，在罩壳102内部沿其长度方向设有换热管23，换热管23一端与风机罩103内部连通，另一端与外部连通，在主动轴8位于底座101外侧设有外循环风机24，外循环风机24设置在风机罩103内部；

内循环装置包括内循环第一风机25、内循环第二风机26，在主动轴8靠近外循环风机 24的一端设置内循环第一风机25，在从动轴11靠近远离转子铁芯骨架12的一端设有内循环第二风机26，主动轴8沿其圆周方向设有花键凸台27，第一内转子9、第二内转子10上设有与花键凸台27相配合的凹槽28，且第一内转子9、第二内转子10与主动轴8之间设有风道29，在转子铁芯骨架12上设有通风孔30，通过通风孔30将内循环第二风机26与风道29 连通，通过内循环第一风机25将内部热风向内循环第二风机26扩散，然后内循环第二风机 26将热风向上端的换热管23扩散，换热管23管内通过的是外部的低温风，利用内外风的温度差进行热交换，实现底座101内部降温的的目的，其中外循环风机24与内循环第二风机 26采用离心式风机，内循环第一风机25采用轴流风机，其中内循环第二风机26的轴功率设计为内循环第一风机25的轴功率的2倍。

电磁调速电机的控制系统包括主控制器32、设置在电机外壳1上的外转子线圈接线箱33、回馈电接线箱34、电网接线箱35，回馈电接线箱34和电网接线箱35内部电路通过导线先并联，然后再与定子线圈7相连，外转子线圈接线箱33与回馈电接线箱34之间设有主工作回路；

主工作回路包括依次串联连接的主断路器36、外转子侧滤波器37、外转子侧变流电路 38、定子侧变流电路39、定子侧滤波器40、低压开关柜41、升压变压器42和高压开关柜43；

在外转子侧变流电路38与外转子侧滤波器37之间接入用于防止电网低电压干扰低的电压抗干扰器44，所述外转子侧变流电路38和定子侧变流电路39为一对对称的PWM控制电路，能够实现可控的双向导通供电；

在外转子线圈接线箱33侧还设有辅助工作回路，辅助工作回路与主工作回路并联设置，辅助工作回路包括与外转子线圈接线箱33依次串联的辅助断路器45和电阻调节器46；

主断路器36、外转子侧变流电路38、低压开关柜41、高压开关柜43、辅助断路器45和电阻调节器46的控制端均与主控制器32连接，主控制器32与电网相位检测仪47连接，从而能接受电网的相位信号。

电磁调速电机的控制系统的使用方法按以下步骤进行：

步骤1：电磁调速电机开机方法：先将主断路器36、辅助断路器45和低压开关柜41断开，将防潮加热器31通电10分钟后关断，然后电网接线箱35接通电网通电，定子线圈7中开始通过电流，定子铁芯6中建立起工频变化的感应磁场，导条5中也相应产生感应电流，在感应电流的作用下，主动轴8不断加速，5s后达到额定转速，此时从动轴11转速为0；然后主断路器36 和低压开关柜41的开关闭合，主控制器32通过控制外转子线圈14中的电流进而控制定子线圈7 的电流不超过其额定电流，使从动轴11转速不断提高直至达到满足工艺要求的转速为止，同时外转子线圈14转差所发出的电能通过主控制回路的转换变成与电网电压、频率和相位相同的电能回馈到定子线圈7；

步骤2：电磁调速电机进入正常调节的方法；当用户需求提示转速需要提高时，主控制器 32通过提高外转子侧变流电路的暂载率控制外转子线圈14的电流增大直到满足需要为止；当用户需求提示转速需要降低时，主控制器32通过降低外转子侧变流电路的暂载率控制外转子线圈14的电流减小直到满足需要为止，该暂载率均为40％，同时外转子线圈14转差所发出的电能通过主控制回路的转换变成与电网电压、频率和相位相同的电能回馈到定子线圈7；

步骤3：当主断路器36、外转子侧滤波器37、外转子侧变流电路38、定子侧变流电路39、定子侧滤波器40、低压开关柜41、升压变压器42和高压开关柜43构成的主控制回路出现故障时，主控制器32立即控制主断路器36和低压开关柜41的开关断开，辅助断路器45接通，电阻调节器46与外转子线圈14构成封闭回路，主控制器32控制电阻调节器46调节回路中电阻，从而来调节外转子线圈14的电流，进而调节外转子线圈14的输出转速和转矩，此时外转子线圈 14转差所发出的电能通过电阻调节器46的电阻发热耗散掉；

步骤4：停机方法：主控制器32将控制主断路器36、辅助断路器45和低压开关柜41的开关断开，然后电网接线箱35与电网断开，同时控制防潮加热器31通电保持电磁调速电机的内部温度和绝缘。

电磁调速电机的控制系统包括设置在电机外壳1上的转速检测接线盒49、过渡轴承加油窗50、轴承测温接线箱51、外转子线圈接线箱33、线圈测温接线盒52、防潮加热器接线箱 53、回馈电接线箱34、电网接线箱35、定子线圈测温探头48、外转子线圈测温探头54、集电环维护罩55；

转速检测接线盒49、轴承测温接线箱51、外转子线圈接线箱33、线圈测温接线盒52、防潮加热器接线箱53、通过导线分别与测速探头22、轴承测温探头20、集电环15、定子线圈测温探头48、外转子线圈测温探头54、防潮加热器31，所述转速检测接线盒(49)、轴承测温接线箱(51)、两个线圈测温接线盒(52)、防潮加热器接线箱(53)的检测反馈端口均与主控制器(32)连接。

实施例2

本实施例提供的一种大功率电磁调速电机，本实施例的技术方案与实施例1相同，其中 L尺寸为500mm，内循环第二风机26的轴功率设计为内循环第一风机25的轴功率的4倍，电磁调速电机的控制系统的使用方法按以下步骤进行：

步骤1：电磁调速电机开机方法：先将主断路器36、辅助断路器45和低压开关柜41断开，将防潮加热器31通电15分钟后关断，然后电网接线箱35接通电网通电，定子线圈7中开始通过电流，定子铁芯6中建立起工频变化的感应磁场，导条5中也相应产生感应电流，在感应电流的作用下，主动轴8不断加速，20s后达到额定转速，此时从动轴11转速为0；然后主断路器 36和低压开关柜41的开关闭合，主控制器32通过控制外转子线圈14中的电流进而控制定子线圈7的电流不超过其额定电流，使从动轴11转速不断提高直至达到满足工艺要求的转速为止，同时外转子线圈14转差所发出的电能通过主控制回路的转换变成与电网电压、频率和相位相同的电能回馈到定子线圈7；

步骤2：电磁调速电机进入正常调节的方法；当用户需求提示转速需要提高时，主控制器 32通过提高外转子侧变流电路38的暂载率控制外转子线圈14的电流增大直到满足需要为止；当用户需求提示转速需要降低时，主控制器32通过降低外转子侧变流电路38的暂载率控制外转子线圈14的电流减小直到满足需要为止，该暂载率均为50％，同时外转子线圈14转差所发出的电能通过主控制回路的转换变成与电网电压、频率和相位相同的电能回馈到定子线圈7；

步骤3：当主断路器36、外转子侧滤波器37、外转子侧变流电路38、定子侧变流电路39、定子侧滤波器40、低压开关柜41、升压变压器42和高压开关柜43构成的主控制回路出现故障时，主控制器32立即控制主断路器36和低压开关柜41的开关断开，辅助断路器45接通，电阻调节器46与外转子线圈14构成封闭回路，主控制器32控制电阻调节器46调节回路中电阻，从而来调节外转子线圈14的电流，进而调节外转子线圈14的输出转速和转矩，此时外转子线圈 14转差所发出的电能通过电阻调节器46的电阻发热耗散掉；

步骤4：停机方法：主控制器32将控制主断路器36、辅助断路器45和低压开关柜41的开关断开，然后电网接线箱35与电网断开，同时控制防潮加热器31通电保持电磁调速电机的内部温度和绝缘。

实施例3

本实施例提供的一种大功率电磁调速电机，本实施例的技术方案与实施例1相同，其中 L尺寸为2000mm，内循环第二风机26的轴功率设计为内循环第一风机25的轴功率的5倍，电磁调速电机的控制系统的使用方法按以下步骤进行：

步骤1：电磁调速电机开机方法：先将主断路器36、辅助断路器45和低压开关柜41断开，将防潮加热器31通电12分钟后关断，然后电网接线箱35接通电网通电，定子线圈7中开始通过电流，定子铁芯6中建立起工频变化的感应磁场，导条5中也相应产生感应电流，在感应电流的作用下，主动轴8不断加速，10s后达到额定转速，此时从动轴11转速为0；然后主断路器 36和低压开关柜41的开关闭合，主控制器32通过控制外转子线圈14中的电流进而控制定子线圈7的电流不超过其额定电流，使从动轴11转速不断提高直至达到满足工艺要求的转速为止，同时外转子线圈14转差所发出的电能通过主控制回路的转换变成与电网电压、频率和相位相同的电能回馈到定子线圈7；

步骤2：电磁调速电机进入正常调节的方法；当用户需求提示转速需要提高时，主控制器 32通过提高外转子侧变流电路38的暂载率控制外转子线圈14的电流增大直到满足需要为止；当用户需求提示转速需要降低时，主控制器32通过降低外转子侧变流电路38的暂载率控制外转子线圈14的电流减小直到满足需要为止，该暂载率均为60％，同时外转子线圈14转差所发出的电能通过主控制回路的转换变成与电网电压、频率和相位相同的电能回馈到定子线圈7；

步骤3：当主断路器36、外转子侧滤波器37、外转子侧变流电路38、定子侧变流电路39、定子侧滤波器40、低压开关柜41、升压变压器42和高压开关柜43构成的主控制回路出现故障时，主控制器32立即控制主断路器36和低压开关柜41的开关断开，辅助断路器45接通，电阻调节器46与外转子线圈14构成封闭回路，主控制器32控制电阻调节器46调节回路中电阻，从而来调节外转子线圈14的电流，进而调节外转子线圈14的输出转速和转矩，此时外转子线圈 14转差所发出的电能通过电阻调节器46的电阻发热耗散掉；

步骤4：停机方法：主控制器32将控制主断路器36、辅助断路器45和低压开关柜41的开关断开，然后电网接线箱35与电网断开，同时控制防潮加热器31通电保持电磁调速电机的内部温度和绝缘。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大功率电磁调速电机，包括电机外壳(1),其特征在于：在所述电机外壳(1)内部且沿其长度方向设有主动装置和从动装置，所述主动装置由不转动的定子组件(2)和转动的内转子组件(3)组成；所述从动装置包括外转子组件(4)，其中所述转动的内转子组件(3)包括第一内转子(9)和第二内转子(10)，所述第一内转子(9)与定子组件(2)之间、第二内转子(10)与外转子组件(4)之间均具有转动间隙，所述第一内转子(9)与定子组件(2)进行电磁耦合传递扭矩，第二内转子(10)与外转子组件(4)进行电磁耦合传递扭矩。

2.根据权利要求1所述的大功率电磁调速电机，其特征在于：所述定子组件(2)包括与电机外壳(1)固定的定子铁芯(6)，沿所述定子铁芯(6)长度方向绕设有定子线圈(7)，所述定子线圈(7)与外部电网连接；

所述内转子组件(3)包括主动轴(8)，所述主动轴(8)通过轴承与电机外壳(1)连接固定，沿所述主动轴(8)长度方向依次设有第一内转子(9)和第二内转子(10)，所述第一内转子(9)和第二内转子(10)均为鼠笼转子，所述第一内转子(9)与定子铁芯(6)对应，通过外部电网向定子线圈(7)通电，利用电磁耦传递扭矩驱动第一内转子(9)转动，最终使主动轴(8)转动。

3.根据权利要求1所述的大功率电磁调速电机，其特征在于：所述外转子组件(4)包括从动轴(11)，所述从动轴(11)通过轴承与电机外壳(1)固定，在所述从动轴(11)靠近第二内转子(10)的一端设有转子铁芯骨架(12)，所述转子铁芯骨架(12)上设有与第二内转子(10)对应的外转子铁芯(13)，沿所述外转子铁芯(13)长度方向绕设有外转子线圈(14)，所述第二内转子(10)与外转子铁芯(13)之间进行电磁耦合，从而带动从动轴(11)转动，所述外转子线圈(14)通过设置在从动轴(11)上的集电环(15)与外转子线圈接线箱(33)连接。

4.根据权利要求2所述的大功率电磁调速电机，其特征在于：所述第一内转子(9)包括套设在主动轴(8)上且由多个冷轧硅钢片叠成一定厚度的内转子铁芯(16)，所述第一内转子(9)与第二内转子(10)结构相同，在两个内转子铁芯(16)内部穿插有多个导条(5)以及与导条(5)配合使用的绝缘导条(57)，每个导条(5)同时穿过第一内转子(9)与第二内转子(10)，在导条(5)的两端设有端环导体(17)，通过端环导体(17)及导条(5)将两个内转子铁芯(16)连成一个整体，所述导条(5)位于两个内转子铁芯(16)之间套设有导条预紧带(56)。

5.根据权利要求2和3所述的大功率电磁调速电机，其特征在于：所述第一内转子(9)和第二内转子(10)之间轴向方向的最小距离为L,且所述L尺寸大于200mm，所述从动轴(11)靠近主动轴(8)的一端设有安装孔(18)，所述安装孔(18)中设有过渡轴承(19)，所述过渡轴承(19)的外圈与从动轴(11)配合，内圈与主动轴(8)配合；所述电磁调速电机中设有多个轴承测温探头(20)，在所述从动轴(11)上设有测速齿轮(21)以及固定在电机外壳(1)上且用于测量转速的测速探头(22)，所述电机外壳(1)内部设有防潮加热器(31)。

6.根据权利要求3所述的大功率电磁调速电机，其特征在于：在所述电机外壳(1)内部设有冷却系统，所述冷却系统由内循环装置和外循环装置组成，所述电机外壳(1)包括底座(101)和设置在底座(101)上端的罩壳(102)，主动装置和从动装置均设置在底座(101)中；

所述外循环装置包括罩壳(102)，所述罩壳(102)呈L形状，沿所述罩壳(102)长度方向一端设有用于放置风机的风机罩(103)，在所述罩壳(102)内部沿其长度方向设有多个换热管(23)，所述换热管(23)一端与风机罩(103)内部连通，另一端与外部连通，在所述主动轴(8)位于底座(101)外侧设有外循环风机(24)，所述外循环风机(24)设置在风机罩(103)内部；

所述内循环装置包括内循环第一风机(25)、内循环第二风机(26)，在所述主动轴(8)靠近外循环风机(24)的一端设置内循环第一风机(25)，在所述从动轴(11)靠近远离转子铁芯骨架(12)的一端设有内循环第二风机(26)，所述主动轴(8)沿其圆周方向设有多个花键凸台(27)，所述第一内转子(9)、第二内转子(10)上设有与花键凸台(27)相配合的凹槽(28)，且所述第一内转子(9)、第二内转子(10)与主动轴(8)之间设有风道(29)，在所述转子铁芯骨架(12)上设有通风孔(30)，通过通风孔(30)将内循环第二风机(26)与风道(29)连通，通过内循环第一风机(25)将内部热风向内循环第二风机(26)扩散，然后内循环第二风机(26)将热风向上端的换热管(23)扩散，换热管(23)管内通过的是外部的低温风，利用内外风的温度差进行热交换，实现底座(101)内部降温的的目的，其中内循环第二风机(26)的轴功率设计为内循环第一风机(25)的轴功率的2倍或2倍以上。

7.根据权利要求1所述的大功率电磁调速电机，其特征在于：所述电磁调速电机的控制系统包括主控制器(32)、设置在电机外壳(1)上的外转子线圈接线箱(33)、回馈电接线箱(34)、电网接线箱(35)，所述回馈电接线箱(34)和电网接线箱(35)内部电路通过导线先并联，然后再与定子线圈(7)相连，在所述外转子线圈接线箱(33)与回馈电接线箱(34) 之间设有主工作回路；

所述主工作回路包括依次串联连接的主断路器(36)、外转子侧滤波器(37)、外转子侧变流电路(38)、定子侧变流电路(39)、定子侧滤波器(40)、低压开关柜(41)、升压变压器(42)和高压开关柜(43)；

在外转子侧变流电路(38)与外转子侧滤波器(37)之间接入用于防止电网低电压干扰低的电压抗干扰器(44)，所述外转子侧变流电路(38)和定子侧变流电路(39)为一对对称的PWM控制电路，能够实现可控的双向导通供电；

在所述外转子线圈接线箱(33)侧还设有辅助工作回路，所述辅助工作回路与主工作回路并联设置，所述辅助工作回路包括与外转子线圈接线箱(33)依次串联的辅助断路器(45)和电阻调节器(46)；

所述主断路器(36)、外转子侧变流电路(38)、低压开关柜(41)、高压开关柜(43)、辅助断路器(45)和电阻调节器(46)的控制端均与主控制器(32)连接，所述主控制器(32)与电网相位检测仪(47)连接，从而能接受电网的相位信号。

8.根据权利要求1所述的大功率电磁调速电机，其特征在于：所述电机外壳(1)上设有转速检测接线盒(49)、过渡轴承加油窗(50)、轴承测温接线箱(51)、外转子线圈接线箱(33)、线圈测温接线盒(52)、防潮加热器接线箱(53)、回馈电接线箱(34)、电网接线箱(35)、定子线圈测温探头(48)、外转子线圈测温探头(54)、集电环维护罩(55)；

所述转速检测接线盒(49)、轴承测温接线箱(51)、外转子线圈接线箱(33)、线圈测温接线盒(52)、防潮加热器接线箱(53)、通过导线分别与测速探头(22)、轴承测温探头(20)、集电环(15)、定子线圈测温探头(48)、外转子线圈测温探头(54)、防潮加热器(31)，所述转速检测接线盒(49)、轴承测温接线箱(51)、两个线圈测温接线盒(52)、防潮加热器接线箱(53)的检测反馈端口均与主控制器(32)连接。