一种永磁辅助无刷交变同步电机制造技术

本发明专利技术公开了一种永磁辅助无刷交变同步电机，包括外壳、主轴、主转子、副转子、异步转子和定子，主轴通过轴承安装在外壳内，主轴一端伸出外壳作为输出轴，定子固定在外壳内壁，主转子安装在主轴上，主转子与定子径向相对，副转子安装在主轴上，异步转子通过轴承旋转安装在外壳内壁上，异步转子由定子驱动进行异步旋转；异步转子在副转子上产生励磁电流，励磁电流通入主转子构建磁场。异步转子包括转动体、永磁体和异步铁芯，转动体通过轴承旋转安装到外壳内壁上，转动体一端外侧面设置与定子相面对的异步铁芯，转动体另一端内壁面设置与副转子相面对的永磁体，主轴上安装整流器，副转子通过电缆与整流器连接，整流器通过电缆与主转子连接。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁辅助无刷交变同步电机
本专利技术涉及同步电机
，具体为一种永磁辅助无刷交变同步电机。
技术介绍
同步电机是一种转速精确的电机，通过调整输入电流的频率可以精准控制输出轴旋转速度，同步电机基本的结构是定子通入电流产生转速与电源频率成正比的旋转磁场，然后，该磁场作用转子上恒定方向的磁场，完成旋转耦合。转子的磁场有两种方式生成，一种是直接在主轴上固定若干个永磁体作为转子，还有一种是在主轴表面上通过电刷引入直流电在转子上产生电生磁场，直流电方向不变，所以，转子上的磁场方向也就如同永磁体一样不发生变化，但是，这两种形式存在缺陷：第一种方式主要是启动时需要辅助启动，因为，永磁体所在的主轴在启动时是静止的，存在惯性，所以，定子的旋转磁场在半个周期吸引转子而另外半个周期排斥转子，进行造成整个周期上没有在转子上加载旋转力矩，所以，无法直接启动，一般是通过在其主轴上再加入一个副旋转结构作为驱动，常常是尾部连接一个异步电机作为初始启动，而且，启动时还需要复杂的控制，定子、异步电机、负载的加载时机需要调配；另一种方式主要问题在于电刷结构的不稳定，因为存在一个相对速度很大的摩擦面，即使是滚动摩擦，电刷结构仍然是不够可靠的，高性能的电刷材料成本高，低性能的电刷材料易损需要维护；所以，如果有一种不需要调配电力、负载接入时机而又不使用电刷结构的同步电机，那么，在使用可靠性以及方便性上来说是大大提高的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种永磁辅助无刷交变同步电机，以解决上述背景技术中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种永磁辅助无刷交变同步电机，包括外壳、主轴、主转子、副转子、异步转子和定子，主轴通过轴承安装在外壳内，主轴一端伸出外壳作为输出轴，定子固定在外壳内壁上，主转子安装在主轴上，主转子与定子径向面对面，副转子也安装在主轴上，异步转子通过轴承旋转安装在外壳内壁上，异步转子由定子驱动进行异步旋转；异步转子在副转子上产生励磁电流，励磁电流通入主转子构建直流磁场。本申请通过电磁作用在主轴上加载主转子的励磁电流，在初始启动时，异步转子以异步电机的原理形式启动，定子加载通过外壳外表的接线盒接入外界提供的工频电源，定子产生3000rpm(对应50Hz电源)的旋转磁场，异步转子受到吸引而开始旋转，直至升高到2950rpm然后进行异步旋转，异步转子与副转子具有转速差，所以，异步转子可以在副转子上引发磁生电流，该电流经由电缆传递至主转子上，主转子接收励磁电流而进行励磁，在以主轴为基准的动态坐标系下，生成一个恒定方向的磁场，就像在主转子上绑载了几个永磁体一样，主轴、主转子和副转子不需要通过电刷等形式的结构加载励磁电流，转动部件简洁，在启动周期的前百分之五十的时间内，基本都是异步转子牵动副转子进行旋转启动，在主轴转速提升上来后，定子与主转子的电磁耦合作用凸显，主轴主要的牵动作用转移到主转子上，在稳定运行期间，主轴、主转子、副转子是同步速度，50Hz下，一个磁极对，则同步转速为3000rpm，异步转子作约2950rpm旋转，异步转子与副转子还是存在转速差，所以，主转子上的励磁电流一直存在，无需外界提供励磁电流。进一步的，异步转子包括转动体、永磁体和异步铁芯，转动体通过轴承旋转安装到外壳内壁上，转动体一端外侧面设置与定子相面对的异步铁芯，转动体另一端内壁面设置与副转子相面对的永磁体，主轴上安装整流器，副转子通过电缆与整流器连接，整流器通过电缆与主转子连接，副转子将其与永磁体异步旋转而产生的电流传递给整流器，整流器将来自副转子的电流转变为单一方向的电流传递给主转子作为励磁电流。异步铁芯受到定子作用产生异步旋转，进而带动永磁体进行异步旋转，永磁体在副转子上的磁生电流作为主转子的励磁电流，具有单向性，是一个直流电，但是，在初始启动时，主轴启动速度慢，异步转子启动速度快于主轴，所以，永磁体的转速超前于副转子，而主轴速度上来后在“泊入”同步转速时，会有一瞬间副转子和永磁体的转速一致，由于主转子那边受到较大的电磁驱动而进行的主转子提速可以依靠旋转加速度而越过异步转子的转速，副转子转速超过永磁体后，永磁体在副转子上产生的磁生电流换向，如果让这一换向的电流作为主转子的励磁电流，则主转子上的电生磁场也会换向，可能影响在主轴转速越过异步转子转速的那一瞬间的加速情况，造成增速困难，所以，通过整流器来调转副转子上传递过来的电流，保证在整个运转过程中，输入主转子内的是具有单一方向的电流，即：直流电也不能换向。进一步的，异步转子的回转截面为Z字形，Z字形异步转子上与主轴相靠近部分的外表面设置异步铁芯，Z字形异步转子上与主轴相原理部分的内表面设置永磁体，异步铁芯与主转子紧邻。Z字形的异步转子使得电机内部结构紧凑，轴向空间不浪费。进一步的，电机还包括调速部件，主轴包括第一轴和第二轴，第一轴和第二轴轴线重合，第一轴作为主转子、副转子、整流器的安装轴，第一轴在外壳内部，第二轴一端伸出外壳外作为电机输出轴，第一轴与第二轴相邻的一端插接连接并在插接处设置轴承；如图所示，第一轴与第二轴还通过调速部件进行转速传递，调速部件包括径向安装杆、第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，径向安装杆与第一轴固定且沿第一轴的径向进行延伸，第一齿轮固定安装在第一轴上，第一齿轮位于安装杆背离第二轴的一侧，第二齿轮固定安装在第二轴的端部，第三齿轮通过轴承安装在径向安装杆上，第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮为锥齿轮，第三齿轮分别与两侧的第一齿轮、第二齿轮啮合，第三齿轮与径向安装杆之间的旋转阻尼随第一轴转速的增大而增大。本结构实现第一轴的快速启动-增速，当电机启动时，第一轴开始旋转，此时，外界的负载所在的第二轴具有较大的阻力矩，无法快速提高旋转速度，第一轴先于第二轴进行增速，第一齿轮快速旋转，然后第二齿轮由于阻力而转速无法提升很快，所以，第一齿轮和第二齿轮由于转差而引起第三齿轮的自转，但是，第三齿轮在径向安装杆上的自转并不是完全顺畅没任何阻力的，所以，会有一部分的力矩通过第三齿轮传递到第二齿轮上的驱动第二轴进行转速增加，第二轴上负载功率一定，第二轴转速增加，阻力矩减小，允许第二轴转速进一步增大，而第二轴的转速上升而接近第一轴的过程中，第三齿轮的自转速度逐渐变慢，在最终状态下，第三齿轮不自转，第二轴转速等于第一轴转速，而第一轴转速就是主转子受到定子作用而做的同步转速，整个过程概括为：第一轴先行增速到同步转速，第三齿轮的自转速度在第一轴达到同步转速的瞬间也达到最大，在之后随着第二轴转速的提升而下降并最终降为0。作为一种结构限定，旋转阻尼为电磁阻尼，整流器与旋转阻尼电连接，整流器输出电流越大，则旋转阻尼越小。整流器的输出电流与副转子、永磁体之间的转速差值相关，转差越大，则磁生电流越大，而电机初始启动时，第一轴速度较低，此时，需要第三齿轮的自转顺畅，以便隔离的第一齿轮和第二齿轮，使得第一齿轮所连接的第一轴转速提升较快，当第一轴转速上来后，主转子与定子的电磁耦合作用进行正常运行状态，此时，不再需要第三齿轮顺畅自转，而是希望其不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁辅助无刷交变同步电机，其特征在于：所述电机包括外壳(1)、主轴(2)、主转子(3)、副转子(41)、异步转子(5)和定子(6)，所述主轴(2)通过轴承安装在外壳(1)内，主轴(2)一端伸出外壳(1)作为输出轴，所述定子(6)固定在外壳(1)内壁上，所述主转子(3)安装在主轴(2)上，主转子(3)与定子(6)径向面对面，所述副转子(41)也安装在主轴(2)上，所述异步转子(5)通过轴承(92)旋转安装在外壳(1)内壁上，所述异步转子(5)由定子(6)驱动进行异步旋转，所述异步转子(5)在副转子(41)上产生励磁电流，励磁电流通入主转子(3)构建直流磁场。/n

【技术特征摘要】
1.一种永磁辅助无刷交变同步电机，其特征在于：所述电机包括外壳(1)、主轴(2)、主转子(3)、副转子(41)、异步转子(5)和定子(6)，所述主轴(2)通过轴承安装在外壳(1)内，主轴(2)一端伸出外壳(1)作为输出轴，所述定子(6)固定在外壳(1)内壁上，所述主转子(3)安装在主轴(2)上，主转子(3)与定子(6)径向面对面，所述副转子(41)也安装在主轴(2)上，所述异步转子(5)通过轴承(92)旋转安装在外壳(1)内壁上，所述异步转子(5)由定子(6)驱动进行异步旋转，所述异步转子(5)在副转子(41)上产生励磁电流，励磁电流通入主转子(3)构建直流磁场。


2.根据权利要求1所述的一种永磁辅助无刷交变同步电机，其特征在于：所述异步转子(5)包括转动体(51)、永磁体(52)和异步铁芯(53)，所述转动体(51)通过轴承(93)旋转安装到外壳(1)内壁上，所述转动体(51)一端外侧面设置与定子(6)相面对的异步铁芯(53)，转动体(51)另一端内壁面设置与副转子(41)相面对的永磁体(52)，所述主轴(2)上安装整流器(42)，所述副转子(41)通过电缆(93)与整流器(42)连接，整流器(42)通过电缆(92)与主转子(3)连接，所述副转子(41)将其与永磁体(52)异步旋转而产生的电流传递给整流器(42)，所述整流器(42)将来自副转子(41)的电流转变为单一方向的电流传递给主转子(3)作为励磁电流。


3.根据权利要求2所述的一种永磁辅助无刷交变同步电机，其特征在于：所述异步转子(5)的回转截面为Z字形，Z字形异步转子(5)上与主轴(2)相靠近部分的外表面设置异步铁芯(53)，Z字形异步转子(5)上与主轴(2)相原理部分的内表面设置永磁体(52)，所述异步铁芯(53)与主转子(3)紧邻。


4.根据权利要求2所述的一种永磁辅助无刷交变同步电机，其特征在于：所述电机还包括调速部件(7)，所述主轴(2)包括第一轴(21)和第二轴(22)，所述第一轴(21)和第二轴(22)轴线重合，第一轴(21)作为主转子(3)、副转子(41)、整流器(42)的安装轴，第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：方彭，
申请(专利权)人：苏州讯如电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32