一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机制造技术

本发明专利技术公开了一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，包括一个三绕组定子和一个固定极转子；三绕组定子包括定子铁芯和定子绕组，其中定子铁芯由硅钢片叠压而成，定子绕组由转矩绕组、悬浮力绕组和调速绕组构成，其中悬浮力绕组被嵌入于定子槽内层，转矩绕组和调速绕组按相间分布方式被嵌入于定子槽外层；所述固定极转子包括转子铁芯和数个绝缘的转子线圈，其中转子铁芯由硅钢片叠压而成，绝缘线圈按特殊结构绕制，构成闭合回路，依次嵌入于转子槽内。本申请采用特殊连接方式的转子线圈替代传统的鼠笼型转子，能够有效解决磁悬浮异步电机传统调速方法中变频器造价高、技术复杂、产生谐波等缺点，同时考虑悬浮力绕组感应电流问题。电流问题。电流问题。

【技术实现步骤摘要】
一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机


[0001]本专利技术属于电气传动控制设备的
，尤其是一种新型三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机。

技术介绍

[0002]随着现代工业生产要求的提升，电机不断发展与改善，其种类也越来越多。磁悬浮异步电机作为近几十年出现的一种新型电机，不仅具有感应电机结构简单、运行可靠、成本低、维护方便等优点，而且兼顾磁悬浮电机无摩擦、无磨损、无污染、使用寿命长的功能。因此，它在人工心脏泵、飞轮储能等无菌和高速领域具有深远的研究价值。
[0003]为了满足实际运行需求以及实现多种转速工作要求，电机的调速问题是一直以来的研究核心与重点。与传统异步电机一样，磁悬浮异步电机的常用调速方法包括变极调速、变频调速、转子串联电阻和变定子电压调速。中国专利授权号为ZL202011015815.9，名称为：一种变极调速绕线式磁悬浮异步电机，该项专利通过改变转矩绕组的极对数实现磁悬浮异步电机的调速功能。但是，其原理是实现转矩绕组1对极、2对极和3对极之间的切换，以此达到调速目的。因此，该项专利提出的电机只具备3种固定转速，无法满足无级调速的需求。中国专利申请号为ZL201510461711.3，名称为：基于电流补偿的磁悬浮异步电机不平衡振动控制系统，该项专利将随机位移控制逆系统输出的三相电流送入磁悬浮异步电机的三相磁悬浮控制绕组，通过改变电流频率调节电机转速。然而，常用的变频器造价十分昂贵，同时增加了控制系统的复杂性。此外，变频器输出的PWM波会导致电机发热并缩短其使用寿命。转子串电阻调速虽然具有技术要求较低、易于掌握、设备费用低以及无电磁谐波干扰的优点，但机械性能较硬，且只能应用于绕线转子，导致其调速范围非常有限。同时，调速过程中附加的转差功率全部转化为所串电阻发热形式的损耗，导致效率变低。除了上述调速方法外，传统的变定子电压调速方法线路简单，装置体积小，价格便宜，但调速过程中增加转差损耗，同时由于定子只有一个绕组，调速范围也十分有限。
[0004]除了调速问题外，磁悬浮异步电机还存在悬浮力绕组感应电流问题。传统的鼠笼转子两端由短路环连接，整个转子呈现短路结构。因此，其可以感应任意极对数下的定子磁场，最终导致悬浮力绕组的感应电流影响电机的转矩以及转速。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的不足，本专利技术提出了一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，其中，电机定子采用了三绕组结构，包括转矩绕组、悬浮力绕组以及调速绕组；电机转子采用了一种固定极结构，用特殊连接方式的转子线圈替代传统的鼠笼型转子，能够有效解决磁悬浮异步电机传统调速方法中变频器造价高、技术复杂、产生谐波等缺点，同时考虑悬浮力绕组感应电流问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，沿径向由外到内依次为电机定子铁
芯、转子铁芯以及转轴；所述电机定子铁芯的定子槽内设置转矩绕组、调速绕组、悬浮力绕组；所述转子铁芯的转子槽之间采用固定极结构的转子线圈连接；所述定子铁芯与转子铁芯之间存在气隙。
[0008]进一步，所述定子铁芯由硅钢片叠压而成，采用开口槽结构，定子槽数为36。
[0009]进一步，所述转子铁芯由硅钢片叠压而成，采用开口槽结构，转子槽数为24。
[0010]进一步，沿径向由内向外将所述定子槽划分为内层、外层，在定子槽内层嵌入一套2对极的悬浮力绕组，占满36个定子槽；在定子槽外层嵌入一套1对极的转矩绕组和一套3对极的调速绕组。
[0011]进一步，转矩绕组和调速绕组在定子槽内相间分布，各占18个定子槽。
[0012]进一步，以转子轴心为中心对称点，将中心对称的4个转子槽划为一组，共分为6组，在每组转子槽内嵌入一组固定极结构的转子线圈。
[0013]进一步，所述转子线圈包含8段，其中4段为轴向放置，另4段为径向放置，按照“轴—径—轴—径”顺序依次相连，形成闭合回路。
[0014]进一步，给转矩绕组加载电压，定子外侧产生一个1对极旋转磁场；转子槽内的轴向导条相对切割所述旋转磁场，同时在闭合转子导条内产生感应电流，转子感应电流在旋转磁场中产生洛伦兹力，进而产生作用于转子导条的电磁转矩，带动电机转子旋转。
[0015]进一步，给调速绕组加载电压，定子外侧产生一个3对极旋转磁场；产生电磁转矩。进一步，给悬浮力绕组加载电压，定子内侧产生一个2对极旋转磁场，其与转矩绕组磁场和调速绕组磁场相互作用，产生两个麦克斯韦不平衡磁拉力，其叠加形成作用于转子的悬浮力。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]1.本专利技术设计了一种固定极结构转子，其可以感应1对极的转矩绕组和3对极的调速绕组，而无法感应2对极的悬浮力绕组，解决了传统鼠笼型转子产生悬浮力绕组感应电流，进而影响电机的转矩与转速问题。
[0018]2.本专利技术在传统磁悬浮异步电机的基础上，额外加了一套调速绕组，并设计了其与转矩绕组和悬浮力绕组的绕线分布。通过改变调速绕组电压对电机进行调速，解决了传统调速方法中调变频器造价昂贵、产生谐波、调速范围有限等缺点。
[0019]3.本专利技术通过直接改变转矩绕组、调速绕组和悬浮力绕组电压同时实现电机转矩和悬浮力控制，简化了传统磁悬浮异步电机的控制系统。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的定子铁芯图。
[0021]图2是本专利技术的转子铁芯图。
[0022]图3是本专利技术的转矩绕组布线图。
[0023]图4是本专利技术的调速绕组布线图。
[0024]图5是本专利技术的悬浮力绕组布线图。
[0025]图6是本专利技术的转子线圈结构图。
具体实施方式
[0026]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用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本申请设计了一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，沿径向由外到内依次为电机定子铁芯、转矩绕组、调速绕组、悬浮力绕组、转子铁芯、固定极转子线圈以及转轴；定子铁芯与转子铁芯之间存在气隙。
[0028]如图1所示的一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机的定子铁芯，其由型号为DW465
‑
50的硅钢片叠压而成，采用开口槽结构，共有36个定子槽，沿径向由内向外将每个定子槽划分为内外两层，其中，编号1
‑
36为定子槽内层，编号37
‑
72为定子槽外层。
[0029]如图2所示的一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机的转子铁芯，其由型号为DW465
‑
50的硅钢片叠压而成，采用开口槽结构，共有24个转子槽，每个转子槽依次记为73
‑
96。
[0030]如图3所示的一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机的转矩绕组，定子槽内层35、5、11、17、23、29处嵌入绕组A1，定子槽内层1、7、13、19、25本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，其特征在于：沿径向由外到内依次为电机定子铁芯、转子铁芯以及转轴；所述电机定子铁芯的定子槽内设置转矩绕组、调速绕组、悬浮力绕组；所述转子铁芯的转子槽之间采用固定极结构的转子线圈连接；所述定子铁芯与转子铁芯之间存在气隙。2.根据权利要求1所述的一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，其特征在于：所述定子铁芯由硅钢片叠压而成，采用开口槽结构，定子槽数为36。3.根据权利要求2所述的一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，其特征在于：沿径向由内向外将所述定子槽划分为内层、外层，在定子槽内层嵌入一套2对极的悬浮力绕组，占满36个定子槽；在定子槽外层嵌入一套1对极的转矩绕组和一套3对极的调速绕组。4.根据权利要求1所述的一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，其特征在于：所述转子铁芯由硅钢片叠压而成，采用开口槽结构，转子槽数为24。5.根据权利要求4所述的一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，其特征在于：转矩绕组和调速绕组在定子槽内相间分布，各占18个定子槽。6.根据权利要求1所述的一种三绕组三相变压调速式磁悬浮异步电机，其特征在于：以转子轴心为中心对...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽斌，丁琪峰，孙晓东，朱熀秋，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：