隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机，包括转轴，转轴外侧的转子、转子外侧的定子和定子外侧的机壳，其特征在于：转轴与转子之间安装有钢套，钢套通过转轴上的定位销与转轴固定在一起；转子采用2pa+2pe极的隔磁磁阻和短路笼条一体式转子结构，硅钢片材料制成的转子叠片，沿径向叠压；定子嵌放两套绕组，运行时连接在变频器上的定子三相交流电枢绕组，以及运行时连接在可调直流电源上的定子单相直流励磁绕组。本发明专利技术省去了电刷和滑环，提高了运行可靠性；减少了高次谐波，降低了温升和噪声，改善了运行性能，而且电机的起动转矩大、输出转矩大、转矩脉动小、不易失步，运行稳定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机领域，具体指一种隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机。
技术介绍
常用电机包括感应电机、电励磁同步电机、永磁同步电机以及其它特种电机等,它们各有优缺点且在不同的应用领域发挥着重要作用。感应电机常常作为电动机运行，其中的鼠笼式感应电机具有结构简单和无刷可靠等优点，而绕线式感应电机具有比鼠笼电机更优的性能:如起动性能可调、便于实现串级或双馈调速等，但其固有的电刷滑环结构大大降低了其运行可靠性，且无法应用于易燃易爆场合。电励磁同步电机在电动和发电方面均有广泛的应用:与感应电动机相比，其效率和功率因数较高且功率因数可调，但其起动性能不如感应电机，而且也是有刷结构，可靠性差，在防爆场合应用同样受限；电励磁同步发电机是电能生产的主要设备，但电刷滑环结构影响其长期可靠运行，特别是在维护十分困难的大型风力发电系统中，其应用十分受限。永磁电机具有公认的优良运行性能且机械上无刷可靠，但是永磁材料的昂贵价格，限制了应用领域。
技术实现思路
本专利技术公开一种隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机，省去了易于出故障的电刷和滑环，充分提高了同步电机的运行可靠性，采用了磁场转换能力高的新型转子结构，运行十分性能优良，转子无需永磁材料，成本较低。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案: 隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机，包括转轴，转轴外侧的转子、转子外侧的定子和定子外侧的机壳，其特征在于:转轴与转子之间安装有钢套，钢套通过转轴上的定位销与转轴固定在一起；转子采用2凡+2凡极的隔磁磁阻和短路笼条一体式转子结构，转子叠片沿径向叠压；定子嵌放两套绕组，运行时连接在变频器上的定子三相交流电枢绕组，以及运行时连接在可调直流电源上的定子单相直流励磁绕组。所述转子共有/73+凡个凸极，相邻两凸极各二分之一部分共同组成一个叠片组，转子的整个圆周是由A+凡个完全相同的叠片组构成，每个叠片组沿轴向穿过三个固定螺杆，固定螺杆端部用螺母固定，叠片组底部留有燕尾，燕尾固定在钢套上冲制的燕尾槽里；相邻两个叠片组之间在靠近转子表面处沿轴向放置导电笼条，转子的整个圆周共放置&+凡根导电笼条，导电笼条的两端用导电圆环压紧实现短路连接，这些导电笼条与端部短路圆环一起统称为短路笼条。所述定子的定子槽分为三层，嵌放两套绕组，其中槽顶部的两层嵌放极数为Ipa的定子三相交流电枢绕组，设计为三相对称双层短距分布式叠绕组；槽底部一层嵌放极数为2pe的定子单相直流励磁绕组，设计为单相同心式正弦绕组。所述叠片组上设置有导磁层，相邻两凸极导磁层上留有至少三层宽度相等的均匀隔磁层，并保持各隔磁层与导磁层之间宽度比例相同，导磁层之间通过径向连接筋相连，将各导磁层连接为一个整体。所述导电笼条采用分段式结构放置。所述固定螺杆由非导磁材料制成。所述钢套由非导磁材料制成。所述转子的隔磁层为环氧树脂或者其它耐高温非导磁材料制成。所述隔磁磁阻和短路笼条一体式转子隔磁层为U形。隔磁磁阻和短路笼条一体式转子隔磁层为弧形。本专利技术的有益效果是:提供了一种隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机，省去了电刷和滑环，提高了运行可靠性。定子的三相对称电枢绕组和单相正弦绕组设计的直流励磁绕组减少了高次谐波，降低了温升和噪声，改善了运行性能，而且电机的起动转矩大、输出转矩大、转矩脉动小、不易失步，运行稳定等。转子采用了隔磁磁阻和短路笼条一体式转子结构，充分提高了两套定子绕组的磁场转换能力，改善了电机运行性能，提高了效率。转子具有结构新颖，工艺简单，成本低廉，机械强度高，运行可靠，结构模块化，便于产业化等方面的显著优势。附图说明: 图1为本专利技术所述电机运行示意 图2为U形隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机； 图3为弧形隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机； 附图标记说明: 1.定子、2.定子三相交流电枢绕组、3.定子单向直流励磁绕组、4.转子、5.固定螺杆、6.隔磁层、7.导磁层、8.导电笼条、9.转轴、10.钢套、11.燕尾、12.定位销、13.机壳、14.可调直流电源、15.电网。具体实施方式: 本专利技术公开一种通用型隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机，定子上嵌有三相对称交流电枢绕组和单相同心式正弦绕组设计的定子直流励磁绕组，转子采用隔磁磁阻和短路笼条一体式转子结构，定子上的电枢绕组和直流绕组，依靠转子的磁场转换作用，实现良好耦合。该转子不仅具有优良的磁场转换能力，而且坚固耐用、安全可靠、效率较高。该电机既可以作为电动机亦可作为发电机使用，做电动机运行时，嵌放在定子上的电枢绕组通入三相对称正弦交流电，定子直流绕组短路以实现自起动，起动结束后定子直流绕组两端切换到直流电，电机进入同步运行状态，因此该电动机具有良好的自起动能力和同步运行性能。外力拖动转子旋转，定子直流励磁绕组加直流电，定子交流电枢绕组能够输出三相对称的正弦交流电，实现同步发电运行。下面结合附图对本专利技术进行详细说明。图2为本专利技术所述电机结构图，如图所示，包括转轴9，转轴9外侧的转子4、转子4外侧的定子I和定子I外侧的机壳13,转轴9与转子4之间安装有非导磁材料制成的钢套10，钢套10通过转轴9上的定位销12与转轴9固定在一起。转子4采用2凡+2凡极的隔磁磁阻和短路笼条一体式转子结构，转子叠片沿径向叠压。具体为:转子4共有个凸极，相邻两凸极各二分之一部分共同组成一个叠片组，转子4的整个圆周是由/73+凡个完全相同的叠片组构成，这样的对称结构形式可以实现仅仅加工一种叠片就可以组装成整个转子，因而可以大大减少工艺成本，便于产业化。叠片组沿径向叠压，这样可以减少涡流损耗，提高效率；每个叠片组沿轴向穿过三个由非导磁材料制成的固定螺杆5，固定螺杆5端部用螺母固定。叠片组上设置有导磁层7，相邻两凸极导磁层7上留有至少三层宽度相等的均匀隔磁层6，并保持各隔磁层6与导磁层7之间宽度比例相同，此时均匀厚度的隔磁层和导磁层间隔放置，导磁层7之间通过径向连接筋相连，将间隔分布的各导磁层7连接为一个整体。径向的连接筋可以保证足够的机械强度，隔磁层6采用环氧树脂或者耐高温非导磁材料填充。隔磁层6设计成均匀宽度，并设计为多个隔磁层，其目的是为了增大交轴磁阻而减少直轴磁阻，便于磁通沿着有利于磁场转换的趋势流通，加入隔磁层后，其磁场转换能力明显提高，而且隔磁层数越多，效果就越明显。隔磁层很多时，其成本加速增大，因此隔磁层应选择为合适层数。叠片组底部留有燕尾11，燕尾11固定在钢套10上冲制的燕尾槽里；相邻两个叠片组之间在靠近转子4表面处沿轴向放置导电笼条8，导电笼条8采用分段式结构放置，转子4的整个圆周共放置/73+凡根导电笼条8，导电笼条8的两端用导电·圆环压紧实现短路连接，这样就组成了隔磁磁阻和短路笼条一体式转子结构。A+凡根导电笼条8两组端 部短路相连，统称为短路笼条。凸极中心线处放置导电笼条8，导电笼条8采用分层设计，其目的是为了克服感应电流的集肤效应。导电笼条8实际上类似于感应电机鼠笼型转子的笼条，加入导电笼条后，电机的起动转矩变大，输出转矩增大，转矩脉动减小，嵌入特性大大改善，运行性能获得了明显提高。隔磁磁阻和短路笼条一体式转子根据隔磁层的形状可以分为两类:U形隔本文档来自技高网...
【技术保护点】
隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机，包括转轴（9），转轴（9）外侧的转子（4）、转子（4）外侧的定子（1）和定子（1）外侧的机壳（13），其特征在于：转轴（9）与转子（4）之间安装有钢套（10），钢套（10）通过转轴（9）上的定位销（12）与转轴（9）固定在一起；转子（4）采用2pa+2pe极的隔磁磁阻和短路笼条一体式转子结构，转子叠片沿径向叠压；定子（1）嵌放两套绕组，运行时连接在变频器上的定子三相交流电枢绕组（2），以及运行时连接在可调直流电源上的定子单相直流励磁绕组（3）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张凤阁，王秀平，刘光伟，贾广隆，杨群，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：
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