CN214799253U - 一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于调速电机技术领域，具体涉及一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，包括转轴、转子、定子，所述转子由多个镶装在表面的叠加冲片、磁极、隔磁套、转子支架组成，冲片为上下圆弧面的工字型，相邻两个磁极的工字型槽口内，装有间隔的N、S极条形磁钢，磁钢填满整个磁极内部；所述的转子支架芯轴内设置若干沿轴向打通的散热通孔，散热通孔沿转子的径向均匀排列；在芯轴与磁极中间镶有隔磁套，磁极两端的槽口由隔磁条形板用螺栓固定。本实用新型的优点在于两种接法实现了同台电机两个额定频率，通过电气开关控制接法变换，实现两个额定频率自由切换，不需要双速绕组，简化工艺，降低制造成本。

Description

一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机

技术领域

本实用新型属于调速电机技术领域，具体涉及一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机。

背景技术

永磁同步电动机主要是由转子、端盖及定子等各部件组成。永磁同步电动机的定子结构与普通的感应电动机的结构非常相似，转子结构与异步电动机的最大不同是在转子上放有高质量的永磁体磁极，根据在转子上安放永磁体的位置的不同，永磁同步电动机通常被分为表面式转子结构和内置式转子结构。

永磁体的放置方式对电动机性能影响很大。表面式转子结构—永磁体位于转子铁芯的外表面，这种转子结构简单，但产生的异步转矩很小，仅适合于启动要求不高的场合，很少应用。内置式转子结构—永磁体位于鼠笼导条和转轴之间的铁芯中，启动性能好，目前的绝大多数永磁同步电动机都采用这种结构。

永磁同步电机的转子磁场由永磁体给出。由于其固有特性，定子空载反电势大小与电机转速成正比。而驱动变频器核心部件IGB4承受电机定子反电势的能力是有限的。因此制约了永磁电机的弱磁调速范围。在一些特殊场合，要求快、慢不同的工作速度，并且相差很大，常规的变频调速无法满足其要求。为了增加永磁同步电机的弱磁调速范围，通常采用如下方法:

1、降低电机额定空载反电势大小，电机能耗比将很不经济；

2、采用耐受更高反向电压的IGB4，系统成本增加很大；

3、采用复杂的转子磁路结构，电磁仿真计算复杂、制造工艺难度大幅增加。

申请号为CN201426075Y的中国专利公开了一种双频双压柴油发电机组转换电路，所述双频双压柴油发电机组的主绕组包括第一电机主绕组和第二电机主绕组，所述双频双压柴油发电机组转换电路至少包括两个用于调节电机转速的调速板；两个用于稳定电压的稳压板；一50Hz频率控制电路和一60Hz频率控制电路；以及一用于在50Hz频率控制电路和60Hz频率控制电路间切换的频率转换开关。本实用新型还相应的提供一种双频双压柴油发电机组。借此，用户可以通过对本实用新型简单的操作实现不同电压、不同频率的切换。

申请号为CN207039332U的中国专利公开了一种调速电机。其中，该调速电机包括转子和定子，其中，定子包括第一主相绕组、副相绕组和电容，其中，第一主相绕组的第一端与电容的第一端连接，第一主相绕组的第二端接副相绕组的第二端，副相绕组的第一端与电容的第二端连接，其中，在第一主相绕组中设置有至少一个调速档位。本实用新型解决了相关技术中调速电机的电容端电压和感应电压易超标的技术问题。

申请号为CN106300811A的中国专利公开了一种调速电机，包括电机本体和调速系统，所述调速系统，连接在所述电机本体和零线之间，包括至少两个串并联的阻抗元件，以及，用于控制所述阻抗元件接入或脱离所述调速系统的至少两个开关元件。本实用新型实施例提供的调速电机调速范围更宽，并利于降低调速电机的生产成本、提高生产效率和提高产品的良品率。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型提供了一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，用以解决现有技术电机能耗比不经济、系统成本增大的等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，包括转轴、转子、定子，所述转子是围绕定子内部旋转的，所述定子外部固定在机座上；

所述转子由多个镶装在表面的叠加冲片、磁极、隔磁套、转子支架组成，冲片为上下圆弧面的工字型，相邻两个磁极的工字型槽口内，装有间隔的N、S极条形磁钢，磁钢填满整个磁极内部。

进一步的，所述转子支架芯轴内设置若干沿轴向打通的散热通孔，散热通孔沿转子的径向均匀排列，芯轴与磁极中间镶有隔磁套，磁极两端的槽口由隔磁条形板用螺栓固定。

进一步的，所述定子包括机座、铁芯、绕组构成，绕组外输个接点；

所述12个接点包括X1/Y1/Z1/X2/Y2/Z2/U1/V1/W1/U2/V2/W2，通过两种不同的连接方式连接线圈L1、L2、L3、L4、L5、L6，能够获得不同频率。

在具体使用时，绕组件4外出12个接头，X1/Y1/Z1/X2/Y2/Z2/U1/V1/W1/U2/V2/W2，通过对KM的控制让6组线圈L1、L2、L3、L4、L5、L6组成两组不同的方式，得到两种不同的阻抗，控制电机内部电流变化，让电机内部磁场发生变化，就能够获得不同频率。通过一套绕组、通过接法切换，实现一台永磁同步电机具有两个频率额定点，实现单电压、双额定频串，且两个额定频率成固定倍数关系，不需要降低电机空载反电动势，不需要提高变频器IGB4承受反向电压能力，不需要复杂电磁仿真计算、复杂制造工艺。

进一步的，X1、U1接在线圈L1两端，Y1、V1接在线圈L2两端，所述Z1、W1接在线圈L3两端，X2、U2接在线圈L4两端，Y2、V2接在线圈L5两端、Z2、W2接在线圈L6两端。

进一步的，当KM1、KM3闭合，KM2断开时，线圈L1和L4并联、线圈L2、L5并联，线圈L3、L6并联。

进一步的，当KM1、KM3断开，KM2闭合，线圈L1、L4串联，线圈L2、L5串联，线圈L3、L6串联。

进一步的，所述KM1、KM2、KM3为交流接触器

在具体使用时，当KM1、KM3断开，KM2闭合，6组线圈3组串联，线圈总阻抗减小，通过电机内部的线圈电流增大，从而使定转子磁场增大，总体形成强磁场，从而使电机频率低于正常绕组接法。

当KM2断开，KM1、KM3闭合，6组线圈每2组并联。线圈总阻抗增大，通过电机内部线圈的电流减小。从而使定转子磁场减小，总体形成弱磁，从而使电机频率高于正常绕组接法。

该电机的两种不同的线圈组合方式可以通过手动和自动两组方式来切换。当运行中的电机需要切换额定功率来改变频率的时候，线圈内部的电流可能因为过大，这时直接切换线圈组合方式，十分容易把线圈烧坏，所以切换额定功率的时候需要保持一定的间隔时间，才可以启动另一频率点运行。如果是自动切换额定频率，就需要依赖时间继电器来进行一个延时控制。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型的优点在于两种接法实现了同台电机两个额定频率，通过电气开关控制接法变换，实现两个额定频率自由切换，不需要复杂电磁仿真计算、复杂制造工艺。

本实用新型的优点在于两种额定频率切换时需保持一定时间间隔，即前一频率运行归零切断时，需保持一定间隔时间，方可启动另一频率点运行，不需要降低电机空载反电动势。

附图说明

图1为本实用新型一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机实施例的结构示意图一；

图2为本实用新型一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机实施例中结构结构示意图二；

图3为本实用新型一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机电路接法；

图4为本实用新型一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机频率图一；

图5为本实用新型一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机频率图二。

说明书附图中的附图标记包括：

转轴1；

转子2、隔磁套22、转子支架23、磁极24、磁钢25、隔磁条形板26；

定子3、机座31、铁芯32、绕组33。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明：

需要说明，本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例

如图1-5所示，一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，包括转轴1、转子2、定子3，转子2是围绕定子3内部旋转的，定子3外部固定在机座上，转子2由多个镶装在表面的叠加冲片、磁极24、隔磁套22、转子支架23组成，冲片为上下圆弧面的工字型，相邻两个磁极24的工字型槽口内，装有间隔的N、S极条形磁钢25，磁钢25填满整个磁极24内部。

定子3所产生的磁场与转子所生成的磁场相互作用时，使转子2运转起；电机定子2通电后，在其周围就会有磁场生成；转子2在磁场中会有感应电动势生成，在闭环的转子2线路中就有电流通过，同样在转子2周围有会有一个磁场形成；在两个磁场同极时就会产生排斥；在不断改变电机的定子3电源相序过程中，定子3的磁场也在不断地变化，从而使电机不停转动。

转子支架芯轴内设置若干沿轴向打通的散热通孔，散热通孔沿转子的径向均匀排列；在芯轴与磁极24中间镶有隔磁套22，磁极24两端的槽口由隔磁条形板26用螺栓固定。

定子包括机座31、定子铁芯32、绕组33构成，绕组外输12个接点；12个接点包括X1/Y1/Z1/X2/Y2/Z2/U1/V1/W1/U2/V2/W2，通过两种不同的连接方式连接线圈L1、L2、L3、L4、L5、L6，能够获得不同频率。X1、U1接在线圈L1两端，Y1、V1接在线圈L2两端，Z1、W1接在线圈L3两端，X2、U2接在线圈L4两端，Y2、V2接在线圈L5两端、Z2、W2接在线圈L6两端。当KM1、KM3闭合，KM2断开时，线圈L1和L4并联、线圈L2、L5并联，线圈L3、L6并联。当KM1、KM3断开，KM2闭合，线圈L1、L4串联，线圈L2、L5串联，线圈L3、L6串联。KM1、KM2、KM3为交流接触器。

绕组件4外出12个接头，X1/Y1/Z1/X2/Y2/Z2/U1/V1/W1/U2/V2/W2，通过对KM的控制让6组线圈L1、L2、L3、L4、L5、L6组成两组不同的方式，得到两种不同的阻抗，控制电机内部电流变化，让电机内部磁场发生变化，就能够获得不同频率。通过一套绕组、通过接法切换，实现一台永磁同步电机具有两个频率额定点，实现单电压、双额定频串，且两个额定频率成固定倍数关系，不需要降低电机空载反电动势，不需要提高变频器IGB4承受反向电压能力，不需要复杂电磁仿真计算、复杂制造工艺。

当KM1、KM3断开，KM2闭合，6组线圈3组串联，线圈总阻抗减小，通过电机内部的线圈电流增大，从而使定转子磁场增大，总体形成强磁场，从而使电机频率低于正常绕组接法。

当KM2断开，KM1、KM3闭合，6组线圈每2组并联。线圈总阻抗增大，通过电机内部线圈的电流减小。从而使定转子磁场减小，总体形成弱磁，从而使电机频率高于正常绕组接法。

该电机的两种不同的线圈组合方式可以通过手动和自动两组方式来切换。当运行中的电机需要切换额定功率来改变频率的时候，线圈内部的电流可能因为过大，这时直接切换线圈组合方式，十分容易把线圈烧坏，所以切换额定功率的时候需要保持一定的间隔时间，才可以启动另一频率点运行。如果是自动切换额定频率，就需要依赖时间继电器来进行一个延时控制，两种接法实现了同台电机两个额定频率，通过电气开关控制接法变换，实现两个额定频率自由切换，不需要双速绕组，简化工艺，降低制造成本。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型保护范围，这些都不会影响本实用新型实施效果和专利的实用性。

Claims (7)

1.一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，其特征在于：包括转轴（1）、转子（2）、定子（3），所述转子（2）是围绕定子（3）内部旋转的，所述定子（3）外部固定在机座上；

所述转子（2）由多个镶装在表面的叠加冲片、磁极（24）、隔磁套（22）、转子支架（23）组成，冲片为上下圆弧面的工字型，相邻两个磁极（24）的工字型槽口内装有间隔的N、S极条形磁钢（25），所述磁钢（25）填满整个磁极（24）内部。

2.根据权利要求1所述的一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，其特征在于：所述转子支架（23）芯轴内设置若干沿轴向打通的散热通孔，所述散热通孔沿转子的径向均匀排列，所述转子支架（23）芯轴与磁极（24）中间镶有隔磁套（22），所述磁极（24）两端的槽口由隔磁条形板（26）用螺栓固定。

3.根据权利要求2所述的一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，其特征在于：所述定子包括机座（31）、铁芯（32）、绕组（33）构成，绕组外输12个接点；

所述12个接点包括X1/Y1/Z1/X2/Y2/Z2/U1/V1/W1/U2/V2/W2，通过两种不同的连接方式连接线圈L1、L2、L3、L4、L5、L6，能够获得不同频率。

4.根据权利要求3所述的一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，其特征在于：X1、U1接在线圈L1两端，Y1、V1接在线圈L2两端，所述Z1、W1接在线圈L3两端，X2、U2接在线圈L4两端，Y2、V2接在线圈L5两端、Z2、W2接在线圈L6两端。

5.根据权利要求4所述的一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，其特征在于：当KM1、KM3闭合，KM2断开时，线圈L1和L4并联、线圈L2、L5并联，线圈L3、L6并联。

6.根据权利要求5所述的一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，其特征在于：当KM1、KM3断开，KM2闭合，线圈L1、L4串联，线圈L2、L5串联，线圈L3、L6串联。

7.根据权利要求6所述的一种单电压、双频率低速直驱变频调速永磁同步电动机，其特征在于：所述KM1、KM2、KM3为交流接触器。

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