CN217282770U - 一种调速电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种调速电机。包括机壳和电机轴，还包括：安装壳体，位于机壳内，且相对机壳和电机轴皆转动设置；电动部分，其包括内转子和电枢绕组，内转子固定套接在电机轴上，电枢绕组固定在安装壳体的内侧，电枢绕组通过集电环碳刷组件供电；发电部分，其包括永磁转子和定子绕组，永磁转子固定在安装壳体的外侧，定子绕组固定在机壳内侧；控制部分，与定子绕组电连接，控制部分适于通过控制定子绕组中的电流大小来实现电机输出转速的调节。本实用新型电枢绕组的转速为系统调速的转差，转速很低，大大延长了集电环碳刷组件的使用寿命，同时也延长了电枢绕组支承轴承的使用寿命。

Description

一种调速电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种调速电机。

背景技术

电动机是国民生活及工业生产中的用能大户，据统计，电动机耗电量占发电总量的60％以上。因此，提高电机的能效对节能目标的达成及社会经济的高质量发展意义重大。其中，电机调速运行是公认的非常有效的节能方式，调速主要有以下三种方式：电磁调速、串级调速以及变频调速。三种方式各有缺点：电磁调速的调速效率低、转差功率损耗大、轴向长度较大；串级调速不具备低压穿越功能；变频调速技术复杂、造价高、环境要求高、维护检修困难，所以急需一种高效、轴向长度小、具备低电压穿越功能的调速电机。

公告号为“CN207053364U”的专利公开一种永磁耦合调速电机，该结构调速效率高、体积小，且具备低电压穿越能力，但其由于集电环碳刷组件所依附结构的转速较大，所以会大幅缩短集电环碳刷组件的使用寿命，并且对应轴承结构的寿命也会大幅降低，增大了维修成本。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中具有高效、轴向长度小及具备低电压穿越功能等优点的调速电机，因其碳刷及对应轴承结构寿命短，导致维修成本大的缺陷，从而提供一种调速电机。

本实用新型提供的调速电机，包括机壳和电机轴，还包括：

安装壳体，位于所述机壳内，且相对所述机壳和电机轴皆转动设置，所述安装壳体与所述电机轴同轴；

电动部分，其包括内转子和电枢绕组，所述内转子固定套接在所述电机轴上，所述电枢绕组固定在所述安装壳体的内侧且与所述内转子相对布置，所述电枢绕组通过集电环碳刷组件供电；

发电部分，其包括永磁转子和定子绕组，所述永磁转子与所述定子绕组相对布置，且所述永磁转子固定在所述安装壳体的外侧，所述定子绕组固定在所述机壳内侧；

控制部分，与所述定子绕组电连接，所述控制部分适于通过控制所述定子绕组中的电流大小来实现电机输出转速的调节。

可选的，所述安装壳体包括：

圆筒，所述电枢绕组固定于所述圆筒的内壁，所述永磁转子固定于所述圆筒的外壁；

法兰轴，包括轴和第一法兰板，所述轴与所述圆筒同轴，且所述轴的一端通过所述第一法兰板固定在所述圆筒的一端，所述轴的另一端向远离圆筒的方向延伸，所述集电环碳刷组件安装在所述轴上，所述轴远离所述圆筒的端部转动安装在所述机壳上。

可选的，所述安装壳体还包括：

空心法兰轴，包括空心轴和第二法兰板，所述空心轴与所述圆筒同轴，且所述空心轴的一端通过所述第二法兰板固定在所述圆筒的另一端，所述空心轴的另一端向远离圆筒的方向延伸，所述空心轴转动安装在所述机壳上；

所述电机轴转动安装在所述空心法兰轴上且与所述圆筒同轴，所述电机轴的一端贯穿所述空心法兰轴形成输出端。

可选的，所述集电环碳刷组件的集电环固定套接在所述轴上，所述集电环碳刷组件的碳刷固定在所述机壳的内侧。

可选的，所述内转子为鼠笼式转子或永磁式转子或绕组式转子。

可选的，所述控制部分包括整流器和逆变器，且适于连接电网。

可选的，所述控制部分包括可变电阻，通过改变阻值来调节电机转速。

可选的，调速电机还包括：

制动结构，固定在所述机壳的内侧，且适于阻止所述安装壳体旋转。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的调速电机，设有电动部分、发电部分及控制部分，控制部分通过控制发电部分中定子绕组的电流大小实现调速，具有现有结构中所具备的高效、轴向长度小及具备低电压穿越功能等优点；并且，本实用新型将电动部分安装在发电部分的内侧，电动部分的电枢绕组由集电环碳刷组件供电，集电环和电动部分的电枢绕组是同步旋转的，而电枢绕组的转速为系统调速的转差，转速很低，大大延长了集电环碳刷组件的使用寿命，同时也改善了电枢绕组支承轴承的运行条件，延长了电枢绕组支承轴承的使用寿命。

2.本实用新型提供的调速电机，设有制动结构，能够根据实际需要将安装壳体固定，从而失去调速功能，使电机以最高效率运行在额定工况下，能够满足特殊场合的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中调速电机的整机结构剖视图；

图2为本实用新型实施例中转子部分的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中定子部分的结构示意图。

附图标记说明：

1、机壳；2、电机轴；3、安装壳体；31、圆筒；32、法兰轴；321、轴；322、第一法兰板；33、空心法兰轴；331、空心轴；332、第二法兰板；4、电动部分；41、内转子；42、电枢绕组；43、集电环碳刷组件；5、发电部分；51、永磁转子；52、定子绕组；6、控制部分；7、制动结构；8、外界电源。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1-3所示的调速电机的一种具体实施方式，包括机壳1和电机轴2，还包括：

安装壳体3，位于机壳1内，且相对机壳1和电机轴2皆转动设置，所述安装壳体3与所述电机轴2同轴；

电动部分4，其包括内转子41和电枢绕组42，内转子41固定套接在电机轴2上，电枢绕组42固定在安装壳体3的内侧且与内转子41相对布置，电枢绕组42通过集电环碳刷组件43供电；

发电部分5，其包括永磁转子51和定子绕组52，永磁转子51与定子绕组52相对布置，且永磁转子51固定在安装壳体3的外侧，定子绕组52固定在机壳1内侧；

控制部分6，与定子绕组52电连接，控制部分6适于通过控制定子绕组52中的电流大小来实现电机输出转速的调节。

上述调速电机，具有现有结构中所具备的高效、轴向长度小及具备低电压穿越功能等优点，此部分优点的描述可具体参照公告号为“CN207053364U”的专利所述；并且，本实用新型将电动部分4安装在发电部分5的内侧，电动部分4的电枢绕组42由集电环碳刷组件43供电，集电环和电动部分4的电枢绕组42是同步旋转的，而电枢绕组42的转速为系统调速的转差，转速很低，大大延长了集电环碳刷组件43的使用寿命，同时也改善了电枢绕组42支承轴承的运行条件，延长了电枢绕组42支承轴承的使用寿命。例如：一个4级电机，同步转速为1500rpm，若负载需要调速10％，则转差n_s＝1500×10％＝150rpm，由此可见，相对于公告号为“CN207053364U”的专利所述结构，本实用新型中的电枢绕组42的转速很低。

其中，机壳1和电机轴2为本领域公知结构，电机轴2相对于机壳1可转动设置，具体可通过轴承直接转动安装在机壳1上，或者通过其他结构间接转动安装在机壳1上，如图1所示。

容易理解的，安装壳体3相对于所述机壳1和电机轴2皆转动设置，即安装壳体3相对于机壳1能自由转动，相对于电机轴2也能自由转动。

其中，安装壳体3的结构不作限定，这里提供一种优选结构，安装壳体3包括：

圆筒31，所述电枢绕组42固定于所述圆筒31的内壁，所述永磁转子51固定于所述圆筒31的外壁；

法兰轴32，包括轴321和第一法兰板322，所述轴321与所述圆筒31同轴，且所述轴321的一端通过所述第一法兰板322固定在所述圆筒31的一端，所述轴321的另一端向远离圆筒31的方向延伸，所述集电环碳刷组件43安装在所述轴321上，所述轴321远离所述圆筒31的端部转动安装在所述机壳1上。

这种结构在保证电动部分4和发电部分5的安装前提下，也方便了集电环碳刷组件43的安装。

进一步的，安装壳体3还包括：

空心法兰轴33，包括空心轴331和第二法兰板332，所述空心轴331与所述圆筒31同轴，且所述空心轴331的一端通过所述第二法兰板332固定在所述圆筒31的另一端，所述空心轴331的另一端向远离圆筒31的方向延伸，所述空心轴331转动安装在所述机壳1上；

所述电机轴2转动安装在所述空心法兰轴33上且与所述圆筒31同轴，所述电机轴2的一端贯穿所述空心法兰轴33形成输出端。

这种安装壳体3结构较为紧凑，且电机轴2转动安装在空心法兰轴33上，相对于将电机轴2直接转动安装在机壳1上而言，简化了机壳1的结构，安装更加方便。

具体的，空心轴331或轴321与对应法兰板之间固定方式可以是一体成型，也可以是通过焊接或螺栓等手段固定连接；圆筒31与法兰板可以通过焊接或螺栓等手段固定连接。

具体的，集电环碳刷组件43的集电环固定套接在轴321上，集电环碳刷组件43的碳刷固定在机壳1的内侧。

作为安装壳体3可替换的结构，其也可以用筒状结构代替空心轴331，将筒状结构直接转动安装在机壳1的内壁上，然后将电机轴2再转动安装在机壳1上。

其中，电动部分4与常规电动机类似，本实用新型的特殊之处在于所述电枢绕组42也是一个旋转部件，电枢绕组42通过集电环碳刷组件43供电。具体的，内转子41可以为鼠笼式转子或永磁式转子或绕组式转子。

其中，发电部分5与常规永磁发电机类似，其主要作用就是将转差能量(电动部分4从电网吸收的能量-负载端消耗的能量-能量转化/传递过程中的少量损耗)转化为电能。

其中，控制部分6根据负载的实际需要，通过调节定子绕组52中的电流大小实现电机输出转速的调节。具体的，控制部分6保括可变电阻，通过改变阻值来调节电机转速。控制部分6可以固定在机壳1上，也可以通过引线引至外界，只需与定子绕组52电连接即可。

进一步的，控制部分6包括整流器和逆变器，且适于连接电网。调速产生的转差能量通过发电部分5转化为电能，经过整流器和逆变器回馈给电网。当然，控制部分6不连接电网也可。

作为调速电机的一种改进实施方式，调速电机还包括：

制动结构7，固定在机壳1的内侧，且适于阻止安装壳体3旋转。

上述制动结构7能够根据实际需要将安装壳体3固定，从而失去调速功能，使电机以最高效率运行在额定工况下，能够满足特殊场合的需求。

具体的，制动机构采用抱闸等常见结构即可。

基于上述具体实施方式，本实用新型的一体化调速电机的工作原理如下：

电动过程：外部电源通过集电环碳刷组件43给电动部分4的电枢绕组42提供交流电，电枢绕组42产生旋转磁场，内转子41中的导体切割电枢绕组42的旋转磁场而产生感应电流，进而内转子41中产生感应磁场，内转子41的感应磁场与电枢绕组42的旋转磁场相互作用传递扭矩，从而使得内转子41旋转，进而带动电机轴2旋转。需要注意的是，由于电枢绕组42是可自由旋转的，所以在带动内转子41旋转的同时，电枢绕组42自身也会旋转，并且电枢绕组42的转速即系统调速的转差，即负载所需输出转速越低，则调节电枢绕组42的转速越高即可。

发电过程：电枢绕组42旋转通过安装壳体3带动实用新型部分的永磁转子51旋转，形成旋转磁场，定子绕组52切割永磁转子51的旋转磁场形成感应电流，通过控制部分6整流逆变后回馈给电网。

调速过程：此部分是基于发电部分5的硬件结构实现的，控制部分6通过调节定子绕组52中的感应电流大小，能够调节因感应电流产生的感应磁场大小，从而调节该感应磁场对永磁转子51的力矩大小，而永磁转子51与电枢绕组42是一体旋转的，所以会调节电枢绕组42的转速，最终实现电机输出转速的调节。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种调速电机，包括机壳(1)和电机轴(2)，其特征在于，还包括：

安装壳体(3)，位于所述机壳(1)内，且相对所述机壳(1)和电机轴(2)皆转动设置，所述安装壳体(3)与所述电机轴(2)同轴；

电动部分(4)，其包括内转子(41)和电枢绕组(42)，所述内转子(41)固定套接在所述电机轴(2)上，所述电枢绕组(42)固定在所述安装壳体(3)的内侧且与所述内转子(41)相对布置，所述电枢绕组(42)与集电环碳刷组件(43)电连接；

发电部分(5)，其包括永磁转子(51)和定子绕组(52)，所述永磁转子(51)与所述定子绕组(52)相对布置，且所述永磁转子(51)固定在所述安装壳体(3)的外侧，所述定子绕组(52)固定在所述机壳(1)内侧；

控制部分(6)，与所述定子绕组(52)电连接，所述控制部分(6)适于通过控制所述定子绕组(52)中的电流大小来实现电机输出转速的调节。

2.根据权利要求1所述的调速电机，其特征在于，所述安装壳体(3)包括：

圆筒(31)，所述电枢绕组(42)固定于所述圆筒(31)的内壁，所述永磁转子(51)固定于所述圆筒(31)的外壁；

法兰轴(32)，包括轴(321)和第一法兰板(322)，所述轴(321)与所述圆筒(31)同轴，且所述轴(321)的一端通过所述第一法兰板(322)固定在所述圆筒(31)的一端，所述轴(321)的另一端向远离圆筒(31)的方向延伸，所述集电环碳刷组件(43)安装在所述轴(321)上，所述轴(321)远离所述圆筒(31)的端部转动安装在所述机壳(1)上。

3.根据权利要求2所述的调速电机，其特征在于，所述安装壳体(3)还包括：

空心法兰轴(33)，包括空心轴(331)和第二法兰板(332)，所述空心轴(331)与所述圆筒(31)同轴，且所述空心轴(331)的一端通过所述第二法兰板(332)固定在所述圆筒(31)的另一端，所述空心轴(331)的另一端向远离圆筒(31)的方向延伸，所述空心轴(331)转动安装在所述机壳(1)上；

所述电机轴(2)转动安装在所述空心法兰轴(33)上且与所述圆筒(31)同轴，所述电机轴(2)的一端贯穿所述空心法兰轴(33)形成输出端。

4.根据权利要求3所述的调速电机，其特征在于，所述集电环碳刷组件(43)的集电环固定套接在所述轴(321)上，所述集电环碳刷组件(43)的碳刷固定在所述机壳(1)的内侧。

5.根据权利要求1-4任一项所述的调速电机，其特征在于，所述内转子(41)为鼠笼式转子或永磁式转子或绕组式转子。

6.根据权利要求1-4任一项所述的调速电机，其特征在于，所述控制部分(6)包括整流器和逆变器，且适于连接电网。

7.根据权利要求1-4任一项所述的调速电机，其特征在于，所述控制部分包括可变电阻，通过改变阻值来调节电机转速。

8.根据权利要求1-4任一项所述的调速电机，其特征在于，还包括：

制动结构(7)，固定在所述机壳(1)的内侧，且适于阻止所述安装壳体(3)旋转。

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