一种转子双绕组变极异步起动游标电机制造技术

本发明专利技术公开了一种转子双绕组变极异步起动游标电机，包括定子和转子；其中定子包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯、转子阻尼绕组、转子起动绕组和永磁体。定子铁芯呈环状，其内环表面沿周向开有作为定子槽的多个开口槽，用以容纳定子绕组；转子铁芯同轴套设在定子铁芯内，其相对定子铁芯内环表面的外表面沿周向开有多个转子槽，转子槽顶部用以容纳转子阻尼绕组，转子槽底部用以容纳转子起动绕组；多个永磁体设置在转子铁芯内。本发明专利技术提供的转子双绕组的变极异步起动游标电机通过采用双绕组转子并利用变极方式，从而实现在稳态运行时输出超出普通异步起动永磁电机的电磁转矩，同时能够既可以保证起动性能又可以兼顾稳态性能。

A Rotor Double Winding Pole-changing Asynchronous Starting Vernier Motor

The invention discloses a rotor dual-winding pole-changing asynchronous starting vernier motor, which comprises a stator and a rotor, in which the stator comprises a stator core and a stator winding, and the rotor comprises a rotor core, a rotor damping winding, a rotor starting winding and a permanent magnet. The stator core is circular, and its inner ring surface is provided with several slots as stator slots along the circumference to accommodate stator windings; the rotor core is coaxially sleeved in the stator core, and there are several rotor slots along the circumference relative to the outer surface of the inner ring surface of the stator core, the top of the rotor slot is used to accommodate the rotor damping windings, and the bottom of the rotor slot is used to accommodate the rotor starting windings. The body is arranged in the core of the rotor. The variable-pole asynchronous starting vernier motor with dual-winding rotors and pole-changing mode can realize the output of electromagnetic torque exceeding that of the ordinary asynchronous starting permanent magnet motor in steady state operation, and can guarantee both starting performance and steady-state performance.

【技术实现步骤摘要】
一种转子双绕组变极异步起动游标电机
本专利技术属于电机
，更具体地，涉及一种转子双绕组变极异步起动游标电机。
技术介绍
我国稀土资源丰富，同时稀土材料研究和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此，充分发挥稀土资源的优势，大力研究和推广应用以稀土永磁电机为代表的各种永磁电机对我国有重要理论意义和实用价值。永磁电机和传统异步电机相比，结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；其中游标电机具有转矩密度高的有点，其转矩密度可达普通永磁电机的两倍以上。异步起动游标电机能直接挂网起动同时还具有与变流器驱动控制游标永磁电机相同的稳态特性，如相同转矩密度、效率等。相比于普通异步起动永磁同步电机，异步起动游标电机的转矩密度可以大大提高。在风机、水泵等基数大、总耗能高、调速要求低的应用场合，异步起动游标永磁电机省掉了变流器，节约材料、空间和成本。因此异步起动游标永磁电机的推广应用将节省大量的资源，并产生巨大的社会经济效益。传统的异步起动永磁电机转子采用鼠笼或绕线式转子绕组(转子绕组极对数与定子绕组极对数相等)作为电机的起动单元。然而由于游标电机稳态运行时谐波含量丰富，若转子起动单元采用鼠笼，稳态时丰富的谐波会对于鼠笼作用产生极大的稳态制动转矩，大大减小稳态转矩，输出转矩和效率会急剧下降。若转子绕组采用与定子绕组极对数Pa相等的绕线式转子绕组，其对应的同步速为60f/Pa，其中f为电频率，由于游标电机定子绕组极对数Pa与永磁体极对数Pe不相同，其同步速为60f/Pe，一般情况下永磁体极对数Pe大于定子绕组极对数Pa，故60f/Pa>60f/Pe，即当异步起动游标电机达到同步速时，绕线式绕组和定子绕组仍然产生异步转矩，降低了异步起动游标电机的稳态转矩。因此传统的在转子中嵌入鼠笼或与定子绕组极对数相同的转子绕组的赋予永磁电机自起动能力的方法会大大降低游标电机的稳态性能。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种转子双绕组的变极异步起动游标电机，旨在解决现有异步起动游标电机起动性能和稳态性能无法兼顾的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种转子双绕组的变极异步起动游标电机，包括定子和转子；其中，定子包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯、转子阻尼绕组、转子起动绕组和永磁体。定子铁芯呈环状，其内环表面沿周向开有作为定子槽的多个开口槽，用以容纳定子绕组；转子铁芯同轴套设在定子铁芯内，其相对定子铁芯内环表面的外表面沿周向开有多个转子槽，转子槽顶部用以容纳转子阻尼绕组，转子槽底部用以容纳转子起动绕组；多个永磁体设置在转子铁芯内。定子绕组为双极数的变极单绕组，转子绕组为绕线式双绕组。本专利技术通过对异步起动游标电机的机构进行改进，采用双绕组转子并利用变极方式，从而实现在稳态运行时输出超出普通异步起动永磁电机的电磁转矩，同时能够既可以保证起动性能又可以兼顾稳态性能，具有成本低、效率高、可靠性高的优点。优选地，转子起动绕组极对数与定子起动时的定子绕组极对数相同，转子阻尼绕组极对数与永磁体极对数相同。优选地，当定子槽数大于永磁体极对数时，定子绕组的极对数和永磁体极对数之和为定子槽数；当定子槽数小于所述永磁体极对数时，定子绕组的极对数和定子槽数之和为永磁体极对数。优选地，定子绕组起动时的极对数小于正常运行时的极对数，定子绕组正常时的极对数小于永磁体极对数。优选地，永磁体可以为表贴式或内置式，即普通一字形、V字形、W形或者Spoke形。优选地，定子槽为多个，沿定子铁芯内环面周向上均匀分布；转子槽为多个，沿转子铁芯内环面周向上均匀分布。通过开关设置，使起动时定子绕组的极对数与稳态时定子绕组的极对数不同，转子起动绕组的极对数与起动时定子绕组的极对数相同，转子阻尼绕组的极对数和转子永磁体极对数相同。起动时定子绕组变极，此时定子绕组和极对数与之相同的转子绕组作用产生异步转矩，电机由静止开始加速，定子绕组极对数与永磁体极对数不相同，起动阶段不产生永磁体制动转矩。当转速上升至游标电机的同步速附近，切换开关，使定子绕组的极对数改变为稳态时的极对数Pa，满足Pa＝|N±Pe|，其中N为定子槽数，此时转子以同步速即60f/Pe运行，转子的阻尼绕组的极对数与永磁体极对数相同也为Pe，起阻尼绕组的作用，而且转子起动绕组和所述转子阻尼绕组的磁场不耦合，电机稳定在同步速运行。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：1、本专利技术提供的转子双绕组变极异步起动游标电机，稳态时定子绕组极对数与永磁体的极对数满足游标电机的极槽配合，相比于普通异步起动永磁电机转矩密度可以大大提高；2、本专利技术提供的转子双绕组变极异步起动游标电机的转子采用两套转子绕组，起动时和稳态时转子绕组不同，实现在稳态运行时输出超出普通异步起动永磁电机的电磁转矩，既可以保证起动性能又可以兼顾稳态性能；3、本专利技术提供的转子双绕组极对数不同，有效地将起动性能和稳态性能解耦，减小了电机的设计难度；4、本专利技术使游标电机具备异步起动能力，可以直接挂网运行，省去了游标电机变频器的成本。附图说明图1是本专利技术实施例提供的转子双绕组变极异步起动游标电机的径向截面图；图2是本专利技术实施例提供的转子双绕组变极异步起动游标电机的定子变极电路图；附图说明：1、定子铁芯，2、转子铁芯，3、定子绕组，4、转子永磁体，5、转子阻尼绕组，6、转子起动绕组。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种转子双绕组的变极异步起动游标电机，如图1所示，包括定子和转子；其中，定子包括定子铁芯1和定子绕组3，转子包括转子铁芯2、转子阻尼绕组5、转子起动绕组6和永磁体4。定子铁芯1呈环状，其内环表面沿周向开有作为定子槽的多个开口槽，用以容纳定子绕组3；转子铁芯2同轴套设在定子铁芯1内，其相对定子铁芯1内环表面的外表面沿周向开有多个转子槽，转子槽顶部用以容纳转子阻尼绕组5，转子槽底部用以容纳转子起动绕组6；多个永磁体4设置在转子铁芯2内。定子绕组3为双极数的变极单绕组，转子阻尼绕组5和转子起动绕组6为绕线式双绕组。具体地，转子起动绕组极对数与定子起动时的定子绕组极对数相同，转子阻尼绕组极对数与永磁体极对数相同。具体地，当定子槽数大于永磁体极对数时，定子绕组的极对数和永磁体极对数之和为定子槽数；当定子槽数小于所述永磁体极对数时，定子绕组的极对数和定子槽数之和为永磁体极对数。具体地，定子绕组起动时的极对数小于正常运行时的极对数，定子绕组正常时的极对数小于永磁体极对数。具体地，永磁体可以为表贴式或内置式，即普通一字形、V字形、W形或者Spoke形，在本实施例中永磁体采用V字形内置式。具体地，定子槽为多个，沿定子铁芯内环面周向上均匀分布；转子槽为多个，沿转子铁芯内环面周向上均匀分布。起动时定子绕组变极，其极对数和稳态时极对数不一样，为了保证在整个起动区间能一直提供正的起动转矩，起动时的极对数应小于永磁体极对数Pe，在本实施例中的异步起动游标电机，选取定子槽数N为6，永磁体极对数Pe为5，那么稳态时定子绕组极对数Pa为1，起动时定子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转子双绕组变极异步起动游标电机，其特征在于，包括定子和转子；其中定子包括定子铁芯(1)和定子绕组(3)，转子包括转子铁芯(2)、转子阻尼绕组(5)、转子起动绕组(6)和永磁体(4)；所述定子铁芯(1)呈环状，其内环表面沿周向开有作为定子槽的多个开口槽，用以容纳定子绕组(3)；所述转子铁芯(2)同轴套设在所述定子铁芯(1)内，其相对定子铁芯(1)内环表面的外表面沿周向开有多个转子槽，所述转子槽顶部用以容纳所述转子阻尼绕组(5)，所述转子槽底部用以容纳所述转子起动绕组(6)；所述多个永磁体(4)设置在所述转子铁芯(2)内；所述定子绕组(3)为双极数的变极单绕组；所述转子阻尼绕组(5)和转子起动绕组(6)为绕线式双绕组。

【技术特征摘要】
1.一种转子双绕组变极异步起动游标电机，其特征在于，包括定子和转子；其中定子包括定子铁芯(1)和定子绕组(3)，转子包括转子铁芯(2)、转子阻尼绕组(5)、转子起动绕组(6)和永磁体(4)；所述定子铁芯(1)呈环状，其内环表面沿周向开有作为定子槽的多个开口槽，用以容纳定子绕组(3)；所述转子铁芯(2)同轴套设在所述定子铁芯(1)内，其相对定子铁芯(1)内环表面的外表面沿周向开有多个转子槽，所述转子槽顶部用以容纳所述转子阻尼绕组(5)，所述转子槽底部用以容纳所述转子起动绕组(6)；所述多个永磁体(4)设置在所述转子铁芯(2)内；所述定子绕组(3)为双极数的变极单绕组；所述转子阻尼绕组(5)和转子起动绕组(6)为绕线式双绕组。2.根据权利要求1所述的转子双绕组变极异步起动游标电机，其特征在于，所述转子起动绕组(6)的极对数与定子起动时的定子绕组(3)的极对数相同，所述转子阻尼绕组(5)的极对数与永磁体(4)的极对数相同。3.根据权利要求1所述的转子双绕组变极异步起动游标电机，其特征在于，所述定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺梦轩，李大伟，任翔，曲荣海，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42