一種啟動無反轉(zhuǎn)的電機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及三相變頻永磁同步電機(jī)的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在節(jié)能減排和國家實(shí)施電機(jī)能效提升計劃中，由于永磁電動機(jī)在高效電動機(jī)中效率最高，可達(dá)GB/30253-2013標(biāo)準(zhǔn)中1級能效，節(jié)電率也最為明顯。同時，采用變頻調(diào)速三相永磁同步電動機(jī)實(shí)施節(jié)能改造，提升電機(jī)能效已成為發(fā)展趨向。而且適用于永磁同步電動機(jī)的變頻調(diào)速器品牌日益增多，但在變頻啟動時，永磁電動機(jī)經(jīng)常會發(fā)生先反轉(zhuǎn)(1/8周波)再正轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，不能滿足部分負(fù)載(如細(xì)紗機(jī)、倍捻機(jī)等)工藝的要求，制約了永磁同步電動機(jī)的推廣應(yīng)用，為解決這一技術(shù)問題，目前普遍采用單向聯(lián)軸節(jié)方案，即在永磁電動機(jī)軸伸上安裝一只單向聯(lián)軸節(jié)，在電機(jī)反轉(zhuǎn)時，單向聯(lián)軸節(jié)打滑，不傳遞轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時，單向聯(lián)軸節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，電機(jī)帶著負(fù)載一同旋轉(zhuǎn)，采用這種方法，可以避免電機(jī)反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)給負(fù)載帶來很大的沖擊，但應(yīng)用實(shí)踐證明，單向聯(lián)軸節(jié)使用壽命很短。2-3個月，單向聯(lián)軸節(jié)內(nèi)鍵極易損壞，采用單向聯(lián)軸節(jié)企圖解決變頻啟動三相變頻永磁同步電動機(jī)的反轉(zhuǎn)，依然不是有效的解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對以上問題，提出了一種結(jié)構(gòu)精巧，在啟動時可有效抑制電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而有效地、徹底地解決在啟動時三相變頻永磁同步電動機(jī)先反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)的制約變頻調(diào)速永磁同步電動機(jī)的推廣應(yīng)用瓶頸問題的啟動無反轉(zhuǎn)的電機(jī)系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案為:包括變頻調(diào)速器和三相變頻永磁同步電機(jī)；三相變頻永磁同步電機(jī)的氣隙磁通被合理控制，即當(dāng)變頻永磁同步電機(jī)定子電流達(dá)到額定值時，氣隙磁通應(yīng)處于飽和狀態(tài)，此時，變頻調(diào)速器對于三相變頻永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子特定位置的推定偏差可收縮在±30deg以內(nèi)。
[0005]所述變頻調(diào)速器利用了通過磁通飽和特性推定轉(zhuǎn)子位置的控制方式。
[0006]所述變頻調(diào)速器設(shè)有“初始角度補(bǔ)償角度”技術(shù)，使三相變頻永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場位置的初始角誤差被變頻調(diào)速器初始角度補(bǔ)償角度設(shè)定值相包容，從而確保變頻啟動三相變頻永磁同步電動機(jī)時不發(fā)生先反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。
[0007]所述三相變頻永磁同步電機(jī)包括若干轉(zhuǎn)子片，所述轉(zhuǎn)子片包括呈圓形片狀的本體，所述本體上開設(shè)有若干轉(zhuǎn)子槽、兩對隔磁槽、若干永磁體槽和一轉(zhuǎn)軸孔，若干所述轉(zhuǎn)子槽以本體的軸心為圓心沿同一圓周均勻分布在所述本體的邊緣處，所述轉(zhuǎn)軸孔開設(shè)在本體的中心、且與所述本體同軸心設(shè)置，所述永磁體槽以本體的軸心為圓心沿同一圓周均勻分布在所述轉(zhuǎn)軸孔和轉(zhuǎn)子槽之間，一對所述隔磁槽對稱的設(shè)置在一轉(zhuǎn)子槽的兩側(cè)，兩對所述隔磁槽對稱的設(shè)置在本體的兩側(cè)。
[0008]本發(fā)明對啟動時的無反轉(zhuǎn)是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的:
一、本發(fā)明的三相變頻永磁同步電動機(jī)的鐵芯長度比普通的永磁同步電動機(jī)的鐵芯長度小5-6%，不僅能使三相變頻永磁同步電動機(jī)磁通更容易飽和，而且可使永磁電動機(jī)空載反電動勢Eo由380V降低至360V，和變頻調(diào)速器輸出電壓360V相吻合，達(dá)到最大的有功節(jié)電率(比其他三相變頻永磁同步電動機(jī)節(jié)電率提高1-2%)。
[0009]二、本發(fā)明采用獨(dú)特的轉(zhuǎn)子隔磁糟結(jié)構(gòu)(即轉(zhuǎn)子片)，極間轉(zhuǎn)子槽底部和兩側(cè)磁場飽和程度明顯增加，磁阻增大，漏磁不容易通過，隔磁能力增強(qiáng)，氣隙磁通(漏磁)飽和值降低，有利于三相變頻電動機(jī)的氣隙磁通飽和。
[0010]變頻器通過永磁同步電動機(jī)氣隙磁通的飽和特性來推定轉(zhuǎn)子的初始位置，因此氣隙磁通的飽和特性影響變頻永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置確定精度，氣隙磁通飽和時變頻永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置誤差最小。
[0011]三、本案的變頻調(diào)速器，不僅采用矢量控制系統(tǒng)，還創(chuàng)造性的設(shè)計了利用磁通飽和特性推定轉(zhuǎn)子位置的控制方式，采用變頻器“初始角度補(bǔ)償角度”的獨(dú)特技術(shù)，使三相變頻永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場位置的初始角誤差被變頻調(diào)速器初始角度補(bǔ)償角度設(shè)定值所包容。只要三相變頻永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場位置的初始角誤差在變頻調(diào)速器初始角度補(bǔ)償角度設(shè)定值范圍內(nèi)，三相變頻永磁同步電動機(jī)就不會發(fā)生反轉(zhuǎn)。
[0012]其他形式的三相變頻永磁同步電動機(jī)的變頻調(diào)速器對永磁同步電動機(jī)的控制，是通過變頻器的輸出電壓和電流兩個矢量來實(shí)現(xiàn)對永磁同步電動機(jī)的調(diào)速的。由于變頻器是電流產(chǎn)生的電磁場，永磁同步電動機(jī)是永磁體產(chǎn)生的磁場，二者產(chǎn)生的機(jī)理不一樣。變頻器通過永磁同步電動機(jī)氣隙磁通的飽和特性來推定轉(zhuǎn)子的初始位置，在推定時會產(chǎn)生永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場位置的初始角度誤差，因而變頻器在控制永磁電動機(jī)速度時需要先消除轉(zhuǎn)子的初始位置角度誤差，這就使得永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生反轉(zhuǎn)消除轉(zhuǎn)子初始位置誤差后再正轉(zhuǎn)。
[0013]本發(fā)明技術(shù)是在變頻器上預(yù)先設(shè)定一個“初始角度補(bǔ)償角度”，只要三相變頻永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場位置的初始角誤差在變頻調(diào)速器初始角度補(bǔ)償角度設(shè)定值范圍內(nèi)，三相變頻永磁同步電動機(jī)就不會發(fā)生反轉(zhuǎn)。
[0014]因此本發(fā)明的技術(shù)可以100%保證永磁電動機(jī)變頻啟動時不會發(fā)生先反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。
[0015]本發(fā)明使用時，首先進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。以XYT180M2-4 18.5KW為例向變頻調(diào)速器輸入下列參數(shù):
同步電機(jī)額定電流28.72A
同步電機(jī)額定速度1500r/min
同步電機(jī)額定極對數(shù)2
同步電機(jī)電動勢常數(shù)9482 (362V)
定子d軸電感8.668mH
定子q軸電感9.25mH
同步電機(jī)定子電阻0.17 Ω
初始角度補(bǔ)償角度±60deg
三相變頻永磁同步電動機(jī)的變頻調(diào)速器進(jìn)行辯識并產(chǎn)生記憶后的啟動，不必再進(jìn)行參數(shù)輸入程序。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是圖1的A處局部放大圖；
圖中1是本體，2是轉(zhuǎn)子槽，3是隔磁槽，4是永磁體槽，5是轉(zhuǎn)軸孔。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明如圖1-2所示，包括變頻調(diào)速器和三相變頻永磁同步電機(jī)；三相變頻永磁同步電機(jī)的氣隙磁通被合理控制，即當(dāng)變頻永磁同步電機(jī)定子電流達(dá)到額定值時，氣隙磁通應(yīng)處于飽和狀態(tài)，此時，變頻調(diào)速器對于三相變頻永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子特定位置的推定偏差可收縮在±30deg以內(nèi)。
[0018]所述變頻調(diào)速器利用了通過磁通飽和特性推定轉(zhuǎn)子位置的控制方式。
[0019]所述變頻調(diào)速器設(shè)有“初始角度補(bǔ)償角度”技術(shù)，使三相變頻永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場位置的初始角誤差被變頻調(diào)速器初始角度補(bǔ)償角度設(shè)定值相包容，從而確保變頻啟動三相變頻永磁同步電動機(jī)時不發(fā)生先反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。
[0020]由于電機(jī)材料(硅鋼片、磁鋼)性能的不一致性會造成永磁電動機(jī)磁飽和特性的偏差，變頻調(diào)速器“初始角度補(bǔ)償角度” 一般設(shè)定在±60deg，如有特殊情況，此初始角度補(bǔ)償角度整定值還可適當(dāng)放大，這樣可以100%保證永磁電動機(jī)變頻啟動時不會發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
[0021]所述三相變頻永磁同步電機(jī)包括若干轉(zhuǎn)子片，所述轉(zhuǎn)子片包括呈圓形片狀的本體1，所述本體1上開設(shè)有若干轉(zhuǎn)子槽2、兩對隔磁槽3、若干用于容置永磁體的永磁體槽4和一用于容置轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)軸孔5，若干所述轉(zhuǎn)子槽2以本體1的軸心為圓心沿同一圓周均勻分布在所述本體1的邊緣處，所述轉(zhuǎn)軸孔5開設(shè)在本體1的中心、且與所述本體1同軸心設(shè)置，所述永磁體槽4以本體1的軸心為圓心沿同一圓周均勻分布在所述轉(zhuǎn)軸孔5和轉(zhuǎn)子槽2之間，一對所述隔磁槽3對稱的設(shè)置在一轉(zhuǎn)子槽2的兩側(cè)，兩對所述隔磁槽3對稱的設(shè)置在本體1的兩側(cè)。
【主權(quán)項】
1.一種啟動無反轉(zhuǎn)的電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，包括變頻調(diào)速器和三相變頻永磁同步電機(jī)；三相變頻永磁同步電機(jī)的氣隙磁通被合理控制，即當(dāng)變頻永磁同步電機(jī)定子電流達(dá)到額定值時，氣隙磁通應(yīng)處于飽和狀態(tài)，此時，變頻調(diào)速器對于三相變頻永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子特定位置的推定偏差可收縮在±30deg以內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種啟動無反轉(zhuǎn)的電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻調(diào)速器利用了通過磁通飽和特性推定轉(zhuǎn)子位置的控制方式。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種啟動無反轉(zhuǎn)的電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻調(diào)速器設(shè)有“初始角度補(bǔ)償角度”技術(shù)，使三相變頻永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場位置的初始角誤差被變頻調(diào)速器初始角度補(bǔ)償角度設(shè)定值相包容，從而確保變頻啟動三相變頻永磁同步電動機(jī)時不發(fā)生先反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種啟動無反轉(zhuǎn)的電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述三相變頻永磁同步電機(jī)包括若干轉(zhuǎn)子片，所述轉(zhuǎn)子片包括呈圓形片狀的本體，所述本體上開設(shè)有若干轉(zhuǎn)子槽、兩對隔磁槽、若干永磁體槽和一轉(zhuǎn)軸孔，若干所述轉(zhuǎn)子槽以本體的軸心為圓心沿同一圓周均勻分布在所述本體的邊緣處，所述轉(zhuǎn)軸孔開設(shè)在本體的中心、且與所述本體同軸心設(shè)置，所述永磁體槽以本體的軸心為圓心沿同一圓周均勻分布在所述轉(zhuǎn)軸孔和轉(zhuǎn)子槽之間，一對所述隔磁槽對稱的設(shè)置在一轉(zhuǎn)子槽的兩側(cè)，兩對所述隔磁槽對稱的設(shè)置在本體的兩側(cè)。
【專利摘要】一種啟動無反轉(zhuǎn)的電機(jī)系統(tǒng)。涉及電機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域。提出了一種結(jié)構(gòu)精巧，在啟動時可有效抑制電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而有效地、徹底地解決在啟動時三相變頻永磁同步電動機(jī)先反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)的制約變頻調(diào)速永磁同步電動機(jī)的推廣應(yīng)用瓶頸問題的啟動無反轉(zhuǎn)的電機(jī)系統(tǒng)。包括變頻調(diào)速器和三相變頻永磁同步電機(jī)；三相變頻永磁同步電機(jī)的氣隙磁通被合理控制，即當(dāng)變頻永磁同步電機(jī)定子電流達(dá)到額定值時，氣隙磁通應(yīng)處于飽和狀態(tài)，此時，變頻調(diào)速器對于三相變頻永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子特定位置的推定偏差可收縮在±30deg以內(nèi)。因此本發(fā)明的技術(shù)可以100%保證永磁電動機(jī)變頻啟動時不會發(fā)生先反轉(zhuǎn)再正轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。
【IPC分類】H02K21/14, H02K1/27
【公開號】CN105449966
【申請?zhí)枴緾N201510041274
【發(fā)明人】周志民, 管小梅, 楊生強(qiáng)
【申請人】江蘇愛爾瑪科技有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年1月27日