一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)作為永磁同步電動(dòng)機(jī)的一種，具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它融合了感應(yīng)電機(jī)與永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，具有高效率、高功率因數(shù)、高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)、高功率密度等優(yōu)點(diǎn)，在中小功率應(yīng)用場(chǎng)合中有替代異步電動(dòng)機(jī)的趨勢(shì)。
[0003]傳統(tǒng)的異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)多為單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上同時(shí)擁有起動(dòng)繞組和永磁體。永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，其外表面與轉(zhuǎn)子鐵芯外圓之間(對(duì)于外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)則為永磁體內(nèi)表面與轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓之間)有鐵磁物質(zhì)制成的極靴，極靴中放置起動(dòng)繞組。在起動(dòng)過程中，當(dāng)定子繞組饋以三相對(duì)稱的交流電流時(shí)，在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而在起動(dòng)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電機(jī)在異步轉(zhuǎn)矩、永磁發(fā)電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和由轉(zhuǎn)子磁路不對(duì)稱引起的磁阻轉(zhuǎn)矩以及單軸轉(zhuǎn)矩等的共同作用下，從靜止逐漸加速。然而，由于轉(zhuǎn)子中含有磁阻較大的永磁體，故此時(shí)主磁場(chǎng)所經(jīng)過磁路的磁阻明顯變大，使得勵(lì)磁電感減小，因而導(dǎo)致定子繞組中產(chǎn)生較大的起動(dòng)電流，不僅增大了永磁體退磁的風(fēng)險(xiǎn)，而且使電機(jī)繞組發(fā)熱，溫度升高，嚴(yán)重時(shí)甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，其目的在于有效地增大電動(dòng)機(jī)在異步起動(dòng)時(shí)電機(jī)的電感，從而減小電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，由此解決電機(jī)繞組溫度過高及降低永磁體退磁風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該永磁同步電動(dòng)機(jī)包括定子、第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，其中定子設(shè)置于第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間，其中定子包括定子鐵芯和定子繞組，第一轉(zhuǎn)子包括第一轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體，第二轉(zhuǎn)子包括第二轉(zhuǎn)子鐵芯和起動(dòng)繞組，或第一轉(zhuǎn)子包括起動(dòng)繞組和第一轉(zhuǎn)子鐵芯，第二轉(zhuǎn)子包括第二轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體，以此方式，實(shí)現(xiàn)永磁體和起動(dòng)繞組分隔。
[0006]進(jìn)一步地，所述定子徑向設(shè)置于所述第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子之間。
[0007]進(jìn)一步地，所述定子軸向設(shè)置于所述第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子之間。
[0008]進(jìn)一步地，所述定子鐵芯上開有用于設(shè)置所述定子繞組的槽，并且所述定子繞組
(2)的繞制形式為沿所述定子鐵芯⑴的徑向或切向方向。
[0009]進(jìn)一步地，所述同步電動(dòng)機(jī)呈圓筒型，并且沿徑向由外至內(nèi)包括:所述第一轉(zhuǎn)子、所述定子和所述第二轉(zhuǎn)子。
[0010]進(jìn)一步地，所述同步電動(dòng)機(jī)呈圓盤形狀，并且沿軸向依次包括:所述第一轉(zhuǎn)子、所述定子和所述第二轉(zhuǎn)子。
[0011]進(jìn)一步地，所述永磁體與第一轉(zhuǎn)子鐵芯或第二轉(zhuǎn)子鐵芯的裝配方式為表貼式或內(nèi)置式。
[0012]進(jìn)一步地，所述起動(dòng)繞組與所述第一轉(zhuǎn)子鐵芯或所述第二轉(zhuǎn)子鐵芯的裝配方式為所述起動(dòng)繞組內(nèi)嵌于所述第一轉(zhuǎn)子鐵芯或所述第二轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)表面。
[0013]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0014](I)本發(fā)明異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)將永磁體和起動(dòng)繞組分隔開，增大電動(dòng)機(jī)在異步起動(dòng)時(shí)電機(jī)的電感，從而減小電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，顯著降低電機(jī)繞組的溫度。
[0015](2)由于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流減小，從而降低永磁體的退磁風(fēng)險(xiǎn)，提高了電機(jī)的可靠性。
【附圖說明】
[0016]圖1 (a)是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例一的截面示意圖；
[0017]圖1(b)是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例一的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例二的三維結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0019]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0020]1-定子鐵芯2-定子繞組3-外轉(zhuǎn)子鐵芯4-永磁體5-起動(dòng)繞組6-內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0022]實(shí)施例一徑向氣隙磁場(chǎng)異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)
[0023]圖1所示為本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)具體實(shí)施例示意圖，其中圖1(a)為橫向截面圖，圖1(b)為三維結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例一為徑向氣隙磁場(chǎng)電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此時(shí)，第一轉(zhuǎn)子鐵芯為外轉(zhuǎn)子鐵芯3，第二轉(zhuǎn)子鐵芯為內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯6，定子位于內(nèi)、外轉(zhuǎn)子中間，定子鐵芯I上有上下兩層槽，分別放置定子繞組2。其中，定子繞組2兩邊的放置位置可有多種變化，如放置在徑向上下兩槽、切向相鄰兩槽或者放置在有一定跨距的兩槽中，圖中所示僅為其中一種形式。
[0024]如圖1 (a)所示，定子鐵芯I含有24個(gè)槽，外轉(zhuǎn)子鐵芯3內(nèi)表面上貼有4塊永磁體4，內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯6外表面上內(nèi)嵌有起動(dòng)繞組5。
[0025]當(dāng)然此實(shí)施例中的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子位置可以互換，即外轉(zhuǎn)子鐵芯3內(nèi)表面上內(nèi)嵌有起動(dòng)繞組5，內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯6外表面上貼有永磁體4。另外，此實(shí)施例中的永磁體4是表貼式的，但實(shí)際上永磁體4也可以為內(nèi)置式的，在此種情況下，永磁體4嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部。
[0026]實(shí)施例二軸向氣隙磁場(chǎng)異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)
[0027]圖2所示為本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的另一個(gè)具體實(shí)施例示意圖，其中圖2為三維結(jié)構(gòu)立體示意圖。該實(shí)施例為軸向氣隙磁場(chǎng)盤式電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示，定子位于內(nèi)、外轉(zhuǎn)子中間，定子鐵芯I上設(shè)置定子繞組2。其中，定子繞組2兩邊的放置位置可有多種變化，如沿切向橫跨兩槽或者沿軸向橫跨兩槽，圖中所示僅為其中一種形式。
[0028]內(nèi)轉(zhuǎn)子鐵芯6外表面上內(nèi)嵌有起動(dòng)繞組5，外轉(zhuǎn)子鐵芯3內(nèi)表面上貼有永磁體4。實(shí)際上永磁體4也可以為內(nèi)置式的，在此種情況下，永磁體4嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部。
[0029]按照本發(fā)明提出的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，通過將永磁體4和起動(dòng)繞組5分隔開，實(shí)現(xiàn)增大電動(dòng)機(jī)在異步起動(dòng)時(shí)電感的作用，從而在一定程度上減小電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，降低電機(jī)繞組的溫度，減小永磁體4的退磁風(fēng)險(xiǎn)。
[0030]本發(fā)明的工作原理為:
[0031]電機(jī)在起動(dòng)過程中，當(dāng)定子繞組2饋以三相對(duì)稱的交流電流時(shí)，在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而在起動(dòng)繞組5中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電機(jī)在異步轉(zhuǎn)矩、永磁發(fā)電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等的共同作用下，從靜止逐漸加速。由于此時(shí)帶有起動(dòng)繞組的轉(zhuǎn)子中不再含有永磁體4，故此時(shí)主磁場(chǎng)磁通路徑不再經(jīng)過永磁體，增大了磁路的磁導(dǎo)，提高了勵(lì)磁電感。因此，此設(shè)計(jì)可以明顯減小電機(jī)起動(dòng)時(shí)的定子電流，不僅降低了電機(jī)定子繞組2的溫度，而且減小了永磁體4的退磁風(fēng)險(xiǎn)，提高了電機(jī)的可靠性。
[0032]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該永磁同步電動(dòng)機(jī)包括定子、第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，其中定子設(shè)置于第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間，其中定子包括定子鐵芯(I)和定子繞組(2)，第一轉(zhuǎn)子包括第一轉(zhuǎn)子鐵芯(3)和永磁體(4)，第二轉(zhuǎn)子包括第二轉(zhuǎn)子鐵芯(6)和起動(dòng)繞組(5)，或第一轉(zhuǎn)子包括起動(dòng)繞組(5)和第一轉(zhuǎn)子鐵芯(3)，第二轉(zhuǎn)子包括第二轉(zhuǎn)子鐵芯(6)和永磁體(4)，以此方式，實(shí)現(xiàn)永磁體(4)和起動(dòng)繞組(5)分隔。
2.如權(quán)利要求1所述的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述定子徑向設(shè)置于所述第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子之間。
3.如權(quán)利要求1所述的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述定子軸向設(shè)置于所述第一轉(zhuǎn)子與第二轉(zhuǎn)子之間。
4.如權(quán)利要求1或2所述的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯(I)上開有用于設(shè)置所述定子繞組(2)的槽，并且所述定子繞組(2)的繞制形式為沿所述定子鐵芯(I)的徑向或切向方向。
5.如權(quán)利要求2所述的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述同步電動(dòng)機(jī)呈圓筒型，并且沿徑向由外至內(nèi)包括:所述第一轉(zhuǎn)子、所述定子和所述第二轉(zhuǎn)子。
6.如權(quán)利要求3所述的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述同步電動(dòng)機(jī)呈圓盤形狀，并且沿軸向依次包括:所述第一轉(zhuǎn)子、所述定子和所述第二轉(zhuǎn)子。
7.如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述永磁體(4)與第一轉(zhuǎn)子鐵芯(3)或第二轉(zhuǎn)子鐵芯(6)的裝配方式為表貼式或內(nèi)置式。
8.如權(quán)利要求7所述的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述起動(dòng)繞組(5)與所述第一轉(zhuǎn)子鐵芯(3)或所述第二轉(zhuǎn)子鐵芯(6)的裝配方式為所述起動(dòng)繞組(5)內(nèi)嵌于所述第一轉(zhuǎn)子鐵芯(3)或所述第二轉(zhuǎn)子鐵芯(6)的內(nèi)表面。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，該永磁同步電動(dòng)機(jī)包括定子、第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，其中定子設(shè)置于第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子之間，其中定子包括定子鐵芯和定子繞組，第一轉(zhuǎn)子包括第一轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體，第二轉(zhuǎn)子包括第二轉(zhuǎn)子鐵芯和起動(dòng)繞組，或第一轉(zhuǎn)子包括起動(dòng)繞組和第一轉(zhuǎn)子鐵芯，第二轉(zhuǎn)子包括第二轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體，以此方式，實(shí)現(xiàn)永磁體和起動(dòng)繞組分隔。按照本發(fā)明，電機(jī)在起動(dòng)過程中，在氣隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而在起動(dòng)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于此轉(zhuǎn)子中不再含有永磁體，故此時(shí)主磁場(chǎng)磁路中磁導(dǎo)較大，提高了勵(lì)磁電感，減小電機(jī)起動(dòng)時(shí)的定子電流，降低電機(jī)繞組的溫度，減小永磁體的退磁風(fēng)險(xiǎn)。
【IPC分類】H02K16-02
【公開號(hào)】CN104617725
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510022028
【發(fā)明人】曲榮海, 吳磊磊, 王亞瑋, 李大偉
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月16日