高频感应式无线馈电电励磁同步电机制造技术

技术编号:21368694 阅读:26 留言:0更新日期:2019-06-15 10:58
根据本发明专利技术所涉及的高频感应式无线馈电电励磁同步电机,包括外壳部、旋转轴、可转动变压器部、电机主体部以及控制组件,可转动变压器部与电机主体部分别位于旋转轴的两端。可转动变压器部包括一次侧单元与二次侧单元,电机主体部包括转子单元与定子单元,控制组件与一次侧单元电连接。因为本发明专利技术的转子不使用永磁材料,采用无线馈电方式,与永磁同步电机相比,无线馈电电励磁同步电机的气隙磁场可以调节,不需采用降低电机效率的弱磁控制,就可以提高其最高运行速度,并且在高速运转时无线馈电电励磁同步电机及其驱动器的效率大为提高并且在所有的可运行区域的速度控制更加灵活,更容易实现全部运行区域的高效率运行。

High Frequency Induction Type Wireless Feed Excited Synchronous Motor

According to the invention, a high frequency induction type wireless fed excitation synchronous motor includes a housing part, a rotating shaft, a rotating transformer part, a motor main body part and a control component. The rotating transformer part and the motor main body part are located at two ends of the rotating shaft, respectively. The rotatable transformer part includes the primary side unit and the secondary side unit. The main part of the motor includes the rotor unit and the stator unit. The control component is electrically connected with the primary side unit. Because the rotor of the invention does not use permanent magnet material and adopts wireless feeding mode, compared with permanent magnet synchronous motor, the air gap magnetic field of the wireless fed excitation synchronous motor can be adjusted, and the maximum operating speed of the motor can be improved without the weakening control of reducing the efficiency of the motor, and the efficiency of the wireless fed excitation synchronous motor and its driver can be greatly improved at high speed. In addition, the speed control in all operating areas is more flexible, and it is easier to realize the efficient operation of all operating areas.

【技术实现步骤摘要】
高频感应式无线馈电电励磁同步电机
本专利技术属于电机领域,具体涉及一种高频感应式无线馈电电励磁同步电机。
技术介绍
近十多年来同步电机的应用取得了飞速发展,比如工矿中用的大容量轧钢机、大功率的提升机、风机、水泵等都采用同步电机。现在同步电机已延伸到许多领域。比如电动汽车。同步电机通常分为永磁同步电机和电励磁同步电机两种。近些年来由于永磁磁钢用的稀土材料供应量受到管控,稀土原料价格不断上涨、使得永磁同步电机的制造与使用成本极大增加,同时永磁同步电机的气隙磁场在宽调速范围的高速段难以高效率节能的方式调节以及在高温、强磁等恶劣环境下容易导致磁钢失磁等弊端在一定程度上也限制了永磁同步电机在诸如海上风力发电等许多领域内的应用。有刷电励磁同步电机在许多场合下仍然还有许多应用。但是有刷电励磁同步电机由于有电刷滑环结构,运行中容易产生火花和粉尘,这些都影响电机长期运行的安全可靠、而且污染环境,特别是在有煤尘、瓦斯等易燃易爆气体的恶劣环境下和维护十分困难的大型风力发电系统中,有刷电励磁同步电机应用也常常受限。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的,通过自身具有的可转动变压器部配合对应控制方法实现非接触式馈电励磁并对励磁绕组电流进行调节进而使得旋转轴旋转速率改变,从而拓展电机的最高转速。本专利技术提供了一种高频感应式无线馈电电励磁同步电机,具有这样的特征,包括:外壳部,为中空壳体;旋转轴,一端位于外壳部内部并与该外壳部旋转连接,另一端位于外壳部外部;可转动变压器部,位于外壳部内部,可转动变压器部为套筒式结构,包括同轴设置的一次侧单元与二次侧单元,与外壳部连接的一次侧单元包括一次侧线圈,与旋转轴连接的二次侧单元包括二次侧线圈;电机主体部,位于外壳部内部,电机主体部包括转子单元与定子单元,定子单元与外壳部连接,转子单元与旋转轴连接,转子单元与二次侧线圈电连接,转子单元包括转子励磁绕组;以及控制组件,与一次侧线圈电连接,其中,一次侧单元与二次侧单元均为圆筒状,二次侧单元位于一次侧单元内侧,二次侧单元与一次侧单元间有第一空气间隙,对定子单元施加定子绕组电流,通过控制组件向一次侧线圈内通入第一电流使得在二次侧线圈内产生第二电流,转子单元将第二电流转换为励磁绕组电流,励磁绕组电流使得转子单元产生第一磁场,第一磁场与定子绕组电流共同作用使得转子单元带动旋转轴旋转,转子单元根据励磁绕组电流生成相应的数字信号,数字信号通过二次侧单元被传送给一次侧单元,一次侧单元再将数字信号传送给控制组件,控制组件将数字信号与预定的目标励磁电流值进行比较并根据比较结果调节第一电流进而改变励磁绕组电流使得旋转轴旋转速率改变。在本专利技术提供的高频感应式无线馈电电励磁同步电机中,还可以具有这样的特征:其中,一次侧单元包括圆筒状一次侧铁芯,一次侧铁芯由两个形状对称的铁芯拼接圆环销接形成,铁芯拼接圆环的接合面表面沿该接合面圆周设置有圆形线圈槽。在本专利技术提供的高频感应式无线馈电电励磁同步电机中,还可以具有这样的特征:其中,控制组件包括逆变电路,逆变电路与一次侧线圈电连接,外部直流电通过逆变电路形成第一电流,第一电流的频率为1KHz-10MHz。在本专利技术提供的高频感应式无线馈电电励磁同步电机中,还可以具有这样的特征:其中,第一空气间隙处处相等,第一空气间隙的设置范围为0.1mm-2mm。在本专利技术提供的高频感应式无线馈电电励磁同步电机中,还可以具有这样的特征:其中,转子单元包括整流电路与电流检测电路,第二电流通过整流电路形成励磁绕组电流,电流检测电路检测励磁绕组电流并生成相应的数字信号。在本专利技术提供的高频感应式无线馈电电励磁同步电机中,还可以具有这样的特征:其中,二次侧单元包括第一信号终端,数字信号通过第一信号终端向一次侧单元传送。在本专利技术提供的高频感应式无线馈电电励磁同步电机中,还可以具有这样的特征:其中,数字信号的传送形式为无线电信号、红外线信号以及超声波信号其中任意一种。在本专利技术提供的高频感应式无线馈电电励磁同步电机中,还可以具有这样的特征:其中,一次侧单元包括第二信号终端,第二信号终端接收数字信号。在本专利技术提供的高频感应式无线馈电电励磁同步电机中,还可以具有这样的特征:其中,控制组件通过改变第一电流调节励磁绕组电流。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的高频感应式无线馈电电励磁同步电机,包括外壳部、旋转轴、可转动变压器部、电机主体部以及控制组件,可转动变压器部与电机主体部分别位于旋转轴的两端。可转动变压器部包括一次侧单元与二次侧单元,电机主体部包括转子单元与定子单元,控制组件与一次侧单元电连接。因为本专利技术的高频感应式无线馈电电励磁同步电机的转子不使用永磁材料,采用非接触式无线的馈电方式从而取消了电刷和滑环,与永磁同步电机相比,无线馈电电励磁同步电机的气隙磁场可以调节,不需采用降低电机效率的弱磁控制,就可以提高其最高运行速度,并且在高速运转时无线馈电电励磁同步电机及其驱动器的效率大为提高并且在所有的可运行区域的速度控制更加灵活,更容易实现全部运行区域的高效率运行;而且由于本专利技术的同步电机采用无刷化励磁,使得同步电机具有可靠性高,维护简单,无需保养,制造成本低,不会出现电弧火花的优势,可扩展应用于要求防燃防爆等各种场合,转子单元的励磁绕组电流可控,使得该同步电机会有更宽的调速范围。上述特点可以使本专利技术可以应用在驱动或发电系统以及在航空飞机交流电源设备和工业机器人等许多要求高性能、高可靠性的电机系统的场合。附图说明图1是本专利技术的实施例一中高频感应式无线馈电电励磁同步电机的剖面结构示意图;图2是本专利技术的实施例一中电机的可转动变压器部的剖面示意图;图3是本专利技术的实施例一中电机的一次侧单元爆炸图;图4是本专利技术的实施例一中的电机内部结构示意图;图5是图1中A部分的局部放大图;图6是本专利技术的实施例一中电机的可转动变压器部端面示意图;图7是本专利技术的实施例一中电机的逆变电路拓扑图;图8是本专利技术的实施例二中电机的整流电路与斩波控制电路的耦合拓扑图;以及图9是本专利技术的实施例四中高频感应式无线馈电电励磁同步电机的剖面结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,以下实施例结合附图对本专利技术的高频感应式无线馈电电励磁同步电机作具体阐述。<实施例一>如图1所示,一种高频感应式无线馈电电励磁同步电机100,通过自身具有的可转动变压器部30配合对应控制方法实现非接触式励磁并对励磁绕组电流进行调节进而使得旋转轴旋转速率改变,从而拓展电机的最高转速。包括外壳部10、旋转轴20、可转动变压器部30、电机主体部40以及控制组件50。外壳部10,作为同步电机100的外壳,为中空壳体。旋转轴20,一端位于外壳部10内部并与外壳部10旋转连接,另一端位于壳体部10外部,用于作为同步电机100的输出端,输出转矩与转速,在旋转轴20的表面,沿轴向设置有如图4所示的第一通槽21。在本实施例中,旋转轴20与外壳部10通过轴承旋转连接。可转动变压器部30,位于外壳部10内部,可转动变压器部30为套筒式结构,包括同轴设置的一次侧单元31与二次侧单元32。一次侧单元31与二次侧单元32均为圆筒状。一次侧单元31与外壳部10固定连接。如图2所示,一次侧单元31包括一次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频感应式无线馈电电励磁同步电机,其特征在于,包括:外壳部,为中空壳体;旋转轴,一端位于所述外壳部内部并与该外壳部旋转连接,另一端位于所述外壳部外部;可转动变压器部,位于所述外壳部内部,所述可转动变压器部为套筒式结构,包括同轴设置的一次侧单元与二次侧单元,与所述外壳部连接的所述一次侧单元包括一次侧线圈,与所述旋转轴连接的所述二次侧单元包括二次侧线圈;电机主体部,位于所述外壳部内部,所述电机主体部包括转子单元与定子单元,该定子单元与所述外壳部连接,所述转子单元与所述旋转轴连接,所述转子单元与所述二次侧线圈电连接,所述转子单元包括转子励磁绕组;以及控制组件,与所述一次侧线圈电连接,其中,所述一次侧单元与所述二次侧单元均为圆筒状,所述二次侧单元位于所述一次侧单元内侧,所述二次侧单元与所述一次侧单元间有第一空气间隙,对所述定子单元施加定子绕组电流,通过所述控制组件向所述一次侧线圈内通入第一电流使得在所述二次侧线圈内产生第二电流,所述转子单元将所述第二电流转换为励磁绕组电流,该励磁绕组电流使得所述转子单元产生第一磁场,该第一磁场与所述定子绕组电流共同作用使得所述转子单元带动所述旋转轴旋转,所述转子单元根据所述励磁绕组电流生成相应的数字信号,该数字信号通过所述二次侧单元被传送给所述一次侧单元,该一次侧单元再将所述数字信号传送给所述控制组件,该控制组件将所述数字信号与预定的目标励磁电流值进行比较并根据比较结果调节所述第一电流进而改变所述励磁绕组电流使得所述旋转轴旋转速率改变。...

【技术特征摘要】
1.一种高频感应式无线馈电电励磁同步电机,其特征在于,包括:外壳部,为中空壳体;旋转轴,一端位于所述外壳部内部并与该外壳部旋转连接,另一端位于所述外壳部外部;可转动变压器部,位于所述外壳部内部,所述可转动变压器部为套筒式结构,包括同轴设置的一次侧单元与二次侧单元,与所述外壳部连接的所述一次侧单元包括一次侧线圈,与所述旋转轴连接的所述二次侧单元包括二次侧线圈;电机主体部,位于所述外壳部内部,所述电机主体部包括转子单元与定子单元,该定子单元与所述外壳部连接,所述转子单元与所述旋转轴连接,所述转子单元与所述二次侧线圈电连接,所述转子单元包括转子励磁绕组;以及控制组件,与所述一次侧线圈电连接,其中,所述一次侧单元与所述二次侧单元均为圆筒状,所述二次侧单元位于所述一次侧单元内侧,所述二次侧单元与所述一次侧单元间有第一空气间隙,对所述定子单元施加定子绕组电流,通过所述控制组件向所述一次侧线圈内通入第一电流使得在所述二次侧线圈内产生第二电流,所述转子单元将所述第二电流转换为励磁绕组电流,该励磁绕组电流使得所述转子单元产生第一磁场,该第一磁场与所述定子绕组电流共同作用使得所述转子单元带动所述旋转轴旋转,所述转子单元根据所述励磁绕组电流生成相应的数字信号,该数字信号通过所述二次侧单元被传送给所述一次侧单元,该一次侧单元再将所述数字信号传送给所述控制组件,该控制组件将所述数字信号与预定的目标励磁电流值进行比较并根据比较结果调节所述第一电流进而改变所述励磁绕组电流使得所述旋转轴旋转速率改变。2.根据权利要求1所述的高频感应式无线馈电...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋全祖旭袁庆庆李正
申请(专利权)人:上海理工大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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