專利名稱：直流電樞三相交流勵(lì)磁的同步電機(jī)及其調(diào)速的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型同步電機(jī)及其調(diào)速，尤其涉及一種勵(lì)磁磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的直流電機(jī)，屬電機(jī)制造和電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在傳統(tǒng)的同步電機(jī)，勵(lì)磁繞組為直流繞組，通入直流電，其功率較小，一般占電機(jī)輸出功率的20％左右，電樞繞組為三相繞組，通入三相交流電，其功率較大，一般占電機(jī)輸出功率的80％左右。
同步電機(jī)所需要的大部分電能不用轉(zhuǎn)換就可以以三相交流電的形態(tài)直接供給電機(jī)電樞繞組，而勵(lì)磁繞組需要的從交流電轉(zhuǎn)換的直流電能只占電機(jī)輸出功率的小部分，這樣的設(shè)計(jì)在電機(jī)不需要調(diào)速的場(chǎng)合是合理的，技術(shù)上是簡(jiǎn)單的，成本上是便宜的。
但對(duì)同步電機(jī)需要調(diào)速的場(chǎng)合就不合理了，現(xiàn)在同步電機(jī)的調(diào)速主要都靠電力電子器件來轉(zhuǎn)換供給電機(jī)的三相交流電，如變頻變壓調(diào)速器，這些調(diào)速器價(jià)格很貴，無論低壓高壓的都貴過電機(jī)本身，甚至幾倍，造成同步電機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)總的價(jià)格很高，技術(shù)復(fù)雜。
相比之下，直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)就簡(jiǎn)單得多和便宜得多，但對(duì)普通同步電機(jī)是不適用的。
在變頻電源供電時(shí)，永磁無刷同步電動(dòng)機(jī)可在開環(huán)控制下調(diào)速運(yùn)行。若轉(zhuǎn)軸上裝有位置傳感器，則可成為基于位置反饋、閉環(huán)控制的自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是發(fā)明一種直流電源或直流調(diào)壓調(diào)速器承擔(dān)同步電機(jī)大部分功率、變頻器承擔(dān)同步電機(jī)小部分功率可以調(diào)速的同步電機(jī)，主要結(jié)構(gòu)原理與普通同步電機(jī)相同，由定子、轉(zhuǎn)子、軸承裝置、滑環(huán)和底板等組成，定子與轉(zhuǎn)子之間為空氣隙，其主要特征在于本發(fā)明同步電機(jī)的三相交流繞組1設(shè)計(jì)成勵(lì)磁繞組，其功率占電機(jī)容量較小部分，嵌裝在定子鐵心內(nèi)圓槽2內(nèi)(或轉(zhuǎn)子鐵心外圓槽4內(nèi))，直流繞組3設(shè)計(jì)成電樞繞組，其功率占電機(jī)容量較大部分，以分布繞組形式嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵心外圓槽4內(nèi)(或定子鐵心內(nèi)圓槽2內(nèi))。本發(fā)明同步電機(jī)的調(diào)速方法是電樞繞組3由直流電源或直流調(diào)壓調(diào)速器控制，勵(lì)磁三相交流繞組1由變頻器控制，可以在開環(huán)控制下調(diào)速運(yùn)行，也可以在轉(zhuǎn)子安裝位置傳感器，基于位置反饋、閉環(huán)控制的自控式調(diào)速運(yùn)行，直流調(diào)壓調(diào)速器、變頻器安裝在同一組控制柜內(nèi)，共用一個(gè)中央控制器。
表面上看，這種同步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)與普通同步電機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，除保留一個(gè)相對(duì)小功率的變頻器外，還多出一個(gè)相對(duì)大功率的直流調(diào)壓調(diào)速器，但實(shí)際上，這兩樣裝置的價(jià)錢要小于一個(gè)功率相當(dāng)?shù)拇蠊β首冾l器，電機(jī)功率越大、供電電壓越高，優(yōu)勢(shì)越明顯。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。


本發(fā)明原理示意圖
具體實(shí)施例方式
如圖示，三相勵(lì)磁交流繞組1產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，電樞繞組3通過滑環(huán)通入上進(jìn)紙面、下出紙面的直流電流，根據(jù)左手定則，電樞繞組3的電磁力矩T也為逆時(shí)針方向。
若要改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，三相勵(lì)磁交流繞組1產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)但極性不改變，電樞繞組3通過滑環(huán)通入上出紙面、下進(jìn)紙面的直流電流。
若要產(chǎn)生制動(dòng)力矩，在保持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極性和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向不變的條件下，改變直流電樞繞組3電流方向，或在保持直流電樞繞組3電流方向和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向不變的條件下，改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極極性。
改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向是通過改變?nèi)嘟涣麟妷旱南嘈騺韺?shí)現(xiàn)。改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極極性的方法是三相電壓同時(shí)反相。
本發(fā)明同步電機(jī)控制柜由一個(gè)控制器控制，根據(jù)電流、電壓、位置傳感器信號(hào)協(xié)調(diào)控制直流電、三相交流電輸出。
為減小本發(fā)明同步電機(jī)的滑環(huán)容量，選擇直流電樞繞組嵌裝在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)，直接接直流電，三相交流勵(lì)磁繞組嵌狀在轉(zhuǎn)子鐵心外圓槽內(nèi)，通過三相滑環(huán)供電或通過三相旋轉(zhuǎn)變壓器耦合無刷供電。這里的旋轉(zhuǎn)變壓器不是電機(jī)學(xué)里的傳遞角度信號(hào)的普通信號(hào)旋轉(zhuǎn)變壓器，而是功率旋轉(zhuǎn)變壓器，三相付邊鐵心、付邊繞組可以在三相定子鐵心、原邊繞組的內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)變壓器。
本發(fā)明同步電機(jī)直流電樞繞組無論安裝在定子上或轉(zhuǎn)子上，其鐵心為凸極結(jié)構(gòu)或隱極結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明同步電機(jī)分2、4、6、8、10、12極等。
本發(fā)明同步電機(jī)的直流電樞繞組任一瞬間在N磁極下的導(dǎo)體的電流方向全是相同的，在S磁極下的導(dǎo)體的電流方向也全是相同的，但在N磁極下的導(dǎo)體的電流方向與在S磁極下的導(dǎo)體的電流方向是相反的。
本發(fā)明同步電機(jī)直流調(diào)壓調(diào)速器可以是晶閘管全控橋式電路、晶閘管半控橋式電路、全可控型器件的全控橋式電路、全可控型器件的半控橋式電路、直流斬波電路等。
這種同步電機(jī)及其調(diào)速裝置的優(yōu)點(diǎn)是，能用簡(jiǎn)單便宜的大功率直流調(diào)壓調(diào)速器替代昂貴復(fù)雜尤其是高壓的大功率變頻器來實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)的調(diào)速。
權(quán)利要求
1.直流電樞三相交流勵(lì)磁的同步電機(jī)及其調(diào)速，主要結(jié)構(gòu)原理與普通同步電機(jī)相同，由定子、轉(zhuǎn)子、軸承裝置、滑環(huán)和底板等組成，定子與轉(zhuǎn)子之間為空氣隙，其主要特征在于本發(fā)明同步電機(jī)的三相交流繞組1設(shè)計(jì)成勵(lì)磁繞組，其功率占電機(jī)容量較小部分，嵌裝在定子鐵心內(nèi)圓槽2內(nèi)(或轉(zhuǎn)子鐵心外圓槽4內(nèi))，直流繞組3設(shè)計(jì)成電樞繞組，其功率占電機(jī)容量較大部分，以分布繞組形式嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵心外圓槽4內(nèi)(或定子鐵心內(nèi)圓槽2內(nèi))。
2.如權(quán)利要求1所述的直流電樞三相交流勵(lì)磁的同步電機(jī)及其調(diào)速，其特征是本發(fā)明同步電機(jī)的調(diào)速方法是電樞繞組3由直流電源或直流調(diào)壓調(diào)速器控制，勵(lì)磁三相交流繞組1由變頻器控制，可以在開環(huán)控制下調(diào)速運(yùn)行，也可以在轉(zhuǎn)子安裝位置傳感器，基于位置反饋、閉環(huán)控制的自控式調(diào)速運(yùn)行，直流調(diào)壓調(diào)速器、變頻器安裝在同一組控制柜內(nèi)，共用一個(gè)中央控制器。
全文摘要
直流電樞三相交流勵(lì)磁的同步電機(jī)及其調(diào)速，屬電機(jī)制造和電力電子技術(shù)領(lǐng)域。同步電機(jī)的三相交流繞組1設(shè)計(jì)成勵(lì)磁繞組，其功率占電機(jī)容量較小部分，嵌裝在定子鐵心內(nèi)圓槽2內(nèi)，直流繞組3設(shè)計(jì)成電樞繞組，其功率占電機(jī)容量較大部分，以分布繞組形式嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵心外圓槽4內(nèi)。能用簡(jiǎn)單便宜的大功率直流調(diào)壓調(diào)速器替代昂貴復(fù)雜的大功率尤其是高壓變頻器來實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)的調(diào)速。
文檔編號(hào)H02P6/16GK101030718SQ20061003412
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者丁振榮 申請(qǐng)人:丁振榮