本发明专利技术公开了一种多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统，包括转轴、带有绕组的定子铁心A、带有绕组的定子铁心B、实心永磁转子和叠片永磁转子；实心永磁转子与叠片永磁转子轴向串接固定在所述转轴上；定子铁心A与实心永磁转子匹配对应组成电机M1；带定子铁心B与叠片永磁转子匹配对应组成电机M2；实心永磁转子轴向铁心长度大于所述叠片永磁转子轴向铁心长度。本发明专利技术利用同轴的两不同功率不同铁心结构的永磁同步电机，满足不同运行工况的要求；且本发明专利技术有效的解决了油田游梁式抽油机、螺杆泵、以及电动汽车负载等重负载起动低负荷运行工况需要匹配使用的驱动电机功率较大、系统效率较低、电能利用率差等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种同步电机，特别涉及一种多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统。
技术介绍
在工农业生产中，存在采油厂、电动汽车等各种要求拖动装置需要高起动性能的场合，在这种场合运行的拖动装置中电机的选取主要以工作时所需的最高功率为标准，通常最大功率发生在拖动装置起动的瞬间，而正常运行时所需的功率很低，这种选取方式造成能源的巨大浪费。目前，为解决该问题，两台电机同轴串联运行的工作方式被提出，并在某些场合得 到应用。该技术最早的应用是为了实现运行调速目的，此时，串联的两台电机极数不同，通过变换运行的电机实现输出转速的变化。后期又出现了不同的衍变结构和工作方式，包括两台电机一起起动然后单机运行、有的采用在两转子间增加短路环来提高起动转矩、有的依靠实心转子电机起动叠片转子电机运行来提高系统性能。但上述相关设计均采用感应电机，电机效率和功率因数均较低，技术上对整体拖动系统效率的改进有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改进现有技术的缺陷，而提供一种多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统。该永磁同步电机系统改变了常规采用大功率电机满足重负荷起动要求的动力匹配方式，利用同轴的两不同功率不同铁心结构的永磁同步电机，满足不同运行工况的要求；且本专利技术有效的解决了油田游梁式抽油机、螺杆泵、以及电动汽车负载等重负载起动低负荷运行工况需要匹配使用的驱动电机功率较大、系统效率较低、电能利用率差等问题。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案 一种多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统，所述系统包括转轴、带有绕组的定子铁心A、带有绕组的定子铁心B、实心永磁转子和叠片永磁转子； 所述的实心永磁转子与叠片永磁转子轴向串接固定在所述转轴上； 所述带有绕组的定子铁心A与实心永磁转子匹配对应组成电机Ml ； 所述带有绕组的定子铁心B与叠片永磁转子匹配对应组成电机M2 ； 所述实心永磁转子轴向铁心长度大于所述叠片永磁转子轴向铁心长度；实心永磁电机及叠片永磁电机的定、转子铁心长度均分别是匹配对应的，铁心越长功率越大。进一步的，所述实心永磁转子轴向铁心两端设有端环； 所述实心永磁转子的轴向铁心上开设有燕尾槽口，该燕尾槽口处嵌设有与所述燕尾槽口相匹配的槽楔。所述槽楔的两端延伸至实心永磁转子轴向铁心外，该槽楔的两端分别焊接固定在所述端环上。该设计的目的在于由槽楔和端环所组成的起动笼，由于永磁电机本身不具备自起动能力，实心转子永磁电机可以提高起动能力但作用有限，这里增加起动笼可以有效改善电机的起动性能。进一步的，所述实心永磁转子远离叠片永磁转子的一端的端环上设有凸起；该凸起为轴流式风扇叶状，且所述凸起沿实心永磁转子远离叠片永磁转子的一端的端环圆周均匀分布。在电机旋转时，呈轴流式风扇叶状的凸起产生轴向风压，因而该凸起起到冷却作用。进一步的，所述叠片永磁转子远离实心永磁转子的一端的端板上设有凸起；该凸起为轴流式风扇叶状，且所述凸起沿叠片永磁转子远离实心永磁转子的一端的端板圆周均匀分布。在电机旋转时，呈轴流式风扇叶状的凸起产生轴向风压，因而该凸起起到冷却作用。 进一步的，所述实心永磁转子的铁心上设有轴向通风孔A，且该轴向通风孔A沿实心永磁转子的铁心圆周均匀分布；所述叠片永磁转子的铁心上设有轴向通风孔B，且该轴向通风孔B沿叠片永磁转子的铁心圆周均匀分布。所述轴向通风孔A与轴向通风孔B径向高度相等，且轴向位置匹配对应。所述的轴向通风孔A与轴向通风孔B使得轴向冷却风贯穿两个电机转子，为冷却风的轴向流动提供通道。在实心永磁转子21和叠片永磁转子22端部上所设的呈风扇叶状的凸起61、62产生轴向风压作用下，电机端部空气通过轴向通风孔A71与轴向通风孔B72产生轴向运动，一方面直接带走转子铁心热量，另一方面与远离实心永磁转子21的叠片永磁转子22 —端的端部空气混合后将热量通过机壳和端盖散失掉，进而形成冷却系统，即内部自冷系统。进一步的，所述电机Ml的转换功率大于所述电机M2的转换功率1-2个功率级。功率等级参考国标GB/T 4772. 1-1999第11页所给出旋转电机优先输出的额定功率。进一步的，所述实心永磁转子上匹配地固装有切入式永磁磁钢或瓦片状永磁磁钢；所述的叠片永磁转子上匹配地固装有切入式永磁磁钢或瓦片状永磁磁钢。进一步的，所述定子铁心A入线端子上和定子铁心B的入线端子上均分别装有用于实时监测叠片永磁子电机或实心永磁转子电机输出功率的电流检测元件。所述的电流检测元件通过监测流向电枢绕组的电流，判断两台子电机M1、M2的输出功率。进一步的，所述定子铁心A的电源前端和定子铁心B的电源前端均分别装有用于进行电源切换的接触器。进一步的，所述电机Ml和电机M2共用同一基座。本专利技术的工作原理如下 I.起动时，控制器D控制中间继电器KI线圈电源，触点KI闭合，接触器KMl线圈通电，KMl触点闭合,进而实心永磁转子电机Ml电源导通；起动过程中只有实心永磁电机Ml起动，而叠片永磁电机M2不接电源，这是由于叠片永磁转子表面贴磁无起动能力，如果采用切入式叠片结构电机和实心电机同时起，由于切入式叠片结构电机起动电流大，会对整个电机产生冲击，故不能同时起动。由于实心永磁电机Ml起动转矩大,起动电流小,故起动时优势明显。2.起动过程，控制器D通过电流检测元件监测实心永磁电机Ml电枢电流信号al，a2，a3 ;当起动电流降低至正常功率水平时，判断起动过程结束；控制器D控制中间继电器K2线圈电源，触点K2闭合，接触器KM2线圈通电，KM2触点闭合，叠片永磁电机M2电源导通开始工作；然后通过中间继电器Kl切断接触器KMl电源，KMl触点打开，实心永磁电机Ml脱离电源停止工作。3.起动完成后，实心永磁电机Ml停止工作，叠片永磁电机M2拖动实心永磁电机Ml同时工作，实心永磁电机Ml作空载运行。在低负荷时，即只有叠片永磁电机M2的30%-50%。由于叠片永磁电机功率比较小，可运行在最佳工作区域内。4.控制器D通过电流检测元件监测叠片永磁电机M2电枢电流信号13132沘3，进而计算分析出M2实际输出功率；当检测功率达到叠片永磁电机M2额定功率70%-80%时，通过控制器D将实心永磁电机Ml电源接通，然后将叠片永磁电机M2电源断开，进而Ml开始工作M2停止工作。这时负载只相当于实心永磁电机Ml功率的30%-40%，电机可安全工作，系统并处于较佳节能状态。5.控制器D通过电流检测元件监测实心永磁电机Ml电枢电流信号al，a2，a3和 实际输出功率；当检测负载功率达到实心永磁电机Ml功率的70%-80%时，控制器D同时导通Kl和K2线圈，进而接触器KMl和KM2触点同时闭合，使实心永磁电机Ml和叠片永磁电机M2同时工作。这时，负载仅相当于两台永磁电机负载的50%-60%，节能效果显著。同理，当通过电流检测元件得到电枢绕组电流确定实际输出功率小于实心永磁电机Ml功率的30%时，控制器将工作电机切换为叠片永磁电机M2，使得系统始终处在最佳节能运行状态。本专利技术与现有产品相比，具有如下积极有益的效果 I、本专利技术所提出的多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统，改变了常规采用大功率电机满足重负荷起动要求的动力匹配方式，利用同轴的两不同功率不同铁心结构的永磁同步电机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统，其特征在于：所述系统包括转轴、带有绕组的定子铁心A、带有绕组的定子铁心B、实心永磁转子和叠片永磁转子；所述的实心永磁转子与叠片永磁转子轴向串接固定在所述转轴上；所述带有绕组的定子铁心A与实心永磁转子匹配对应组成电机M1；所述带有绕组的定子铁心B与叠片永磁转子匹配对应组成电机M2；所述实心永磁转子轴向铁心长度大于所述叠片永磁转子轴向铁心长度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟力，高晗璎，张晓晨，曹君慈，张奕黄，付敏，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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