CN219718070U - 一种馈能式永磁无刷调速器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种馈能式永磁无刷调速器，属于永磁耦合传动技术领域，包括：永磁转子，以及与所述永磁转子同轴且二者之间可发生相对转动的绕组转子；其中，所述永磁转子与所述绕组转子之间存在有气隙；所述绕组转子通过旋转变压器与电控结构电连接；电控结构通过对输出电流/电压的控制，从而控制该调速器输出转矩的大小以及回馈电能的多少。本实用新型提供的馈能式永磁无刷调速器，绕组转子通过旋转变压器与电控结构电连接，旋转变压器的转子和定子之间不接触，不会产生磨损以及由磨损引起的电火花，设备的安全性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及永磁耦合传动技术领域，具体涉及一种馈能式永磁无刷调速器。
背景技术
现如今永磁同步电机已经得到了广泛的应用，从汽车到航空航天的众多领域，永磁同步电机都扮演着十分重要的角色。这主要得益于永磁同步电机的几个显著特点，包括高转矩密度、高效率以及重量体积小等。永磁同步电机采用了高磁能积的磁性材料取代了传统的励磁绕组，不仅消除了励磁绕组带来的负面影响，而且简化了电机的机械结构，使电机运行可靠性提高，机械损耗也相应的减小。
现有技术公开了一种绕组式永磁耦合传动装置，该装置为馈能式永磁调速设备，通过变流设备控制绕组转子电流的大小以调节传动的扭矩，调速产生的滑差能量被回收反馈给电网，节能效果好，调速范围大。但该装置中绕组转子通过集电环和碳刷连接电控结构，而集电环与碳刷的配合上，由于碳刷的研磨性较强，而集电环的材质较软，往往在集电环上会产生相当于碳刷宽度的阶梯磨损，尤其是高温低湿的全封闭式电机，更容易引起碳刷或集电环的过大磨损，当碳刷或集电环的磨损过大而用户又未能及时进行维护时，则可能会因为集电不良产生火花，当设备应用于防爆场合，易引起设备事故，安全性较低。
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集电环与碳刷配合产生较大磨损后，可能会因为集电不良产生火花，易引起设备事故、安全性较低的缺陷，从而提供一种馈能式永磁无刷调速器。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种馈能式永磁无刷调速器，包括：
永磁发电部分：其包括永磁转子，以及与所述永磁转子同轴且二者之间可发生相对转动的发电绕组转子；其中，所述永磁转子与所述发电绕组转子之间存在有气隙；
旋转变压器：其包括原边绕组转子和副边绕组定子，所述原边绕组转子与所述副边绕组定子同轴且二者之间有气隙、可相对转动；所述原边绕组转子固定套接于永磁发电部分的发电绕组转子上，并与之电连接；
电控结构：所述旋转变压器的副边绕组定子与电控结构电连接。
可选地，所述永磁发电部分的发电绕组转子的相数为单相或者多相。
可选地，所述旋转变压器的相数为单相或者多相，且旋转变压器的相数与所述发电绕组转子的相数一致。
可选地，所述旋转变压器原边与副边的线圈匝数相等。
可选地，所述原边绕组转子包括有原边铁芯和原边绕组，所述副边绕组定子包括有副边铁芯和副边绕组，所述原边绕组转子与副边绕组定子同轴且二者之间存在气隙。
可选地，所述原边铁芯上开设有至少一个适于缠绕原边绕组的第一线槽，所述副边铁芯上设有与所述第一线槽相对应且适于缠绕副边绕组的第二线槽，其中，所述原边绕组与所述发电绕组转子中的绕组电连接，所述副边绕组与所述电控结构电连接；
所述原边绕组转子适于连接所述发电绕组转子。
可选地，所述原边绕组转子与副边绕组定子同轴并列布置。
可选地，所述原边绕组转子与副边绕组定子同轴且呈环状布置。
本实用新型技术方案，具有如下优点：
1.本实用新型提供的馈能式永磁无刷调速器，绕组转子通过旋转变压器与电控结构电连接，旋转变压器的转子和定子之间不接触，不会产生磨损以及由磨损引起的电火花，设备的安全性高。
2.本实用新型提供的馈能式永磁无刷调速器，可通过设置旋转变压部分的原边绕组与副边绕组的匝数比，来控制输出电压是升高、降低或是不变，输出电压水平可控，大大增加电控结构设计的灵活性。
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提供的馈能式永磁调速器的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的馈能式永磁调速器与外部结构连接的连接示意图；
图3为本实用新型实施例提供的旋转变压器为单相时的第一种实施方式的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的旋转变压器为单相时的第二种实施方式的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的旋转变压器为三相时的结构示意图。
附图标记说明：
1、电网；2、电机；3、输入轴；4、机座；5、永磁转子；6、发电绕组转子；7、电控结构；8、副边绕组定子；81、副边铁芯；82、副边绕组；9、原边绕组转子；91、原边铁芯；92、原边绕组。
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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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。
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
本实施例提供了馈能式永磁无刷调速器的一种具体的实施方式，如图1所示，包括机座4，机座4内设有输入轴3，输入轴3上安装有永磁体形成永磁转子5，机座4内还设有与永磁转子5同轴且二者之间可以发生相对转动的发电绕组转子6，并且永磁转子5和发电绕组转子6之间存在有气隙；发电绕组转子6通过旋转变压器与电控结构7电连接，旋转变压器的转子和定子之间不接触，不会产生磨损以及由磨损引起的电火花及其他不良情况，并且散热效果好，设备安全性高，维护简单。
本实施例中，旋转变压器包括原边绕组转子9，以及与原边绕组转子9同轴的副边绕组定子8，原边绕组转子9和副边绕组定子8之间存在气隙；原边铁芯91上开设有至少一个可以缠绕原边绕组92的第一线槽，副边铁芯81上设有与第一线槽相对应且可以缠绕副边绕组82的第二线槽，并且，原边绕组91与发电绕组转子6中的绕组电连接，副边绕组82与电控结构7电连接，通过带气隙的旋转变压器的耦合，电控结构7可以隔空调节永磁发电部分的发电绕组电子6中的电流，以此实现输出转矩的调节。具体的，副边绕组定子8固定安装于机座内，原边绕组转子9与调速器的输出轴固定连接，原边绕组转子9跟随输出轴同步转动，其中，调速器的输出轴与绕组转子6固定连接。
具体的，永磁发电部分的发电绕组转子6的相数可以为单相或多相；旋转变压器的相数为单相或多相，并且旋转变压器的相数与发电绕组转子6的相数一致。
旋转变压器原边和副边的线圈匝数可以设置为相等，此时旋转变压器只传递电能而不变压。
具体的，如图3所示，原边铁芯91上开设有一个可以缠绕原边绕组92的第一线槽，副边铁芯81上同样开设有一个可以缠绕副边绕组82的第二线槽，形成单相的旋转变压器，原边绕组转子9与副边绕组定子8同轴且轴向并列布置，此时，副边绕组定子8与输出轴之间具有一定的间隙，避免影响输出轴的转动。作为一种可替换的实施方式，如图4所示，原边绕组转子9和副边绕组定子8同轴且呈环状布置。
本实施例中，还可以在原边铁芯91上开设三个可以缠绕原边绕组92的第一线槽，副边铁芯81上同样开设三个可以缠绕副边绕组82的第二线槽，如图5所示，原边绕组92分别为A1、B1、C1，副边绕组82对应的为A2、B2、C2，此时旋转变压器为三相变压器。
根据实际需要，可以将旋转变压器设置为单相，也可以设置为三相，使旋转变压器能够适应更多的使用环境。
本实施例中，永磁转子5包括铁芯和永磁体，其中铁芯与调速器的输入轴3固定连接，永磁体内嵌在铁芯内。
本实施例中，如图2所示，调速器的输入轴3与电机2进行连接，调速器的输出端连接负载。电机2接收电网1提供的电力，将电能转化为机械能，电机2以额定转速驱动输入轴3，输入轴3在转动过程中带动永磁转子5同步转动，永磁体转子5与发电绕组转子6产生滑差，发生电磁感应，由此产生电流和电磁转矩，发电绕组转子6被电磁转矩带动旋转并同步带动负载进行旋转。其中，绕组转子6与永磁转子5之间产生的滑差能量通过旋转变压器输送至电控结构7，电控结构7将滑差能量回馈给电网1或者直接消耗掉。
在调速器工作的过程中，其功率变化如下：电机2给输入轴3的输入功率为Pi，调速器损耗的功率为Ploss，调速器输出的功率为P0，则调速器最终回馈至电网1的功率为PRe，其中，电控结构7反馈至电网1的功率PRe约为Pi减去Ploss再减去P0之后的值，即PRe≈Pi－Ploss－P0。
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的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种馈能式永磁无刷调速器，其特征在于，包括：
永磁发电部分：其包括永磁转子(5)，以及与所述永磁转子(5)同轴且二者之间可发生相对转动的发电绕组转子(6)；其中，所述永磁转子(5)与所述发电绕组转子(6)之间存在有气隙；
旋转变压器：其包括原边绕组转子(9)和副边绕组定子(8)，所述原边绕组转子(9)与所述副边绕组定子(8)同轴且二者之间有气隙、可相对转动；所述原边绕组转子(9)固定套接于永磁发电部分的发电绕组转子(6)上，并与之电连接；
电控结构：所述旋转变压器的副边绕组定子(8)与电控结构(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的馈能式永磁无刷调速器，其特征在于，所述永磁发电部分的发电绕组转子(6)的相数为单相或者多相。
3.根据权利要求1所述的馈能式永磁无刷调速器，其特征在于，所述旋转变压器的相数为单相或者多相，且旋转变压器的相数与所述发电绕组转子(6)的相数一致。
4.根据权利要求1所述的馈能式永磁无刷调速器，其特征在于，所述旋转变压器原边与副边的线圈匝数相等。
5.根据权利要求1所述的馈能式永磁无刷调速器，其特征在于，所述原边绕组转子(9)包括有原边铁芯(91)和原边绕组(92)，所述副边绕组定子(8)包括有副边铁芯(81)和副边绕组(82)，所述原边绕组转子(9)与副边绕组定子(8)同轴且二者之间存在气隙。
6.根据权利要求5所述的馈能式永磁无刷调速器，其特征在于，所述原边铁芯(91)上开设有至少一个适于缠绕原边绕组(92)的第一线槽，所述副边铁芯(81)上设有与所述第一线槽相对应且适于缠绕副边绕组(82)的第二线槽，其中，所述原边绕组(92)与所述发电绕组转子(6)中的绕组电连接，所述副边绕组(82)与所述电控结构(7)电连接；
所述原边绕组转子(9)适于连接所述发电绕组转子(6)。
7.根据权利要求1所述的馈能式永磁无刷调速器，其特征在于，所述原边绕组转子(9)与副边绕组定子(8)同轴并列布置。
8.根据权利要求1所述的馈能式永磁无刷调速器，其特征在于，所述原边绕组转子(9)与副边绕组定子(8)同轴且呈环状布置。
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