一種超寬電壓電動機(jī)的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種電動機(jī)，特別是一種超寬電壓電動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的電動機(jī)均是在特定的電壓范圍內(nèi)工作，當(dāng)電源供給的電壓超過電動機(jī)的使用電壓范圍時，電動機(jī)就不能正常運行甚至被燒掉，這對于大量興起的新能源發(fā)電行業(yè)是無法正常使用的。以風(fēng)力發(fā)電為例，當(dāng)風(fēng)力大的時候，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的能量較大、電壓就高，反之發(fā)出的能量就小、電壓就低，這些發(fā)電裝置發(fā)出的能量和電壓始終根據(jù)外界風(fēng)力狀況而變化，無法輸出恒定的能量和發(fā)電電壓，無法直接帶動現(xiàn)有的電動機(jī)運行。因而在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)普遍采用的配置模式為:風(fēng)力發(fā)電機(jī)+整流控制器+電池組+逆變器+電機(jī)控制器+電動機(jī)。其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能變?yōu)殡娔?，整流控制器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的不穩(wěn)定的交流電整流后給電池組充電，逆變器把電池組中的直流電逆變成穩(wěn)定電壓、穩(wěn)定頻率的交流電，再輸入電機(jī)控制器拖動電動機(jī)運行，通過這樣的整流、充電、放電、逆變環(huán)節(jié)，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定的電壓、不穩(wěn)定的頻率，轉(zhuǎn)換成電動機(jī)需要的穩(wěn)定電壓和穩(wěn)定頻率，使電動機(jī)可以正常運行。由于增加了這些繁瑣的變換后給系統(tǒng)帶來了很大的弊端，一是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電電壓整流后低于電池組的充電下限值時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電能無法流入電池組，系統(tǒng)只是空轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電電壓整流后高于電池組的充電上限值時，整流控制器將切除風(fēng)力風(fēng)電機(jī)與電池組的聯(lián)系，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電能也不能流入電池組，系統(tǒng)也只是空轉(zhuǎn)，這就造成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作范圍很窄。二是增加了昂貴的成本，電池組價格不菲且是易損件，整流控制器、逆變器的主要器件均要從國外進(jìn)口，價格更是高的很，整流控制器、電池組、逆變器約增加了系統(tǒng)成本60%以上。三是系統(tǒng)使用率低、效率低，系統(tǒng)存在空轉(zhuǎn)問題使用率變低，既是在正常發(fā)電狀態(tài)，經(jīng)過整流、充電、放電、逆變過程，降低了系統(tǒng)效率。四是增加了系統(tǒng)的故障點，電池組要經(jīng)常維護(hù)、定期更換，逆變器、整流控制器屬電子產(chǎn)品，故障率高，運行成本高。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的技術(shù)解決問題是:針對新能源行業(yè)迫切需要，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，簡化新能源系統(tǒng)配置，提供一種超寬電壓電動機(jī)(簡稱電動機(jī))，特別是提供直接使用于新能源系統(tǒng)的電動機(jī)，該電動機(jī)可以在電源電壓大范圍變化的情況下工作運行，如果用在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中可以省去整流控制器、電池組、逆變器，電動機(jī)直接吸收風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的不穩(wěn)定的電壓運行，帶動負(fù)載做功。
[0004]本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種超寬電壓電動機(jī)，由電動機(jī)部分和驅(qū)動控制器部分組成。電動機(jī)部分為稀土永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，永磁體具有恒定的勵磁磁場，可以保證電動機(jī)在任何情況下均處于理想的強(qiáng)磁場狀態(tài)，當(dāng)電動機(jī)通入電流時，這個電流將與永磁磁場耦合產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)帶動負(fù)載設(shè)備運行做功。電動機(jī)所輸出的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速與電動機(jī)所得到的電壓有關(guān)，得到的電壓高，電動機(jī)所輸出的功率就大、轉(zhuǎn)矩就大、轉(zhuǎn)速就高，反之亦然。這樣就突破了現(xiàn)有電動機(jī)只能使用恒定電壓的局限性。驅(qū)動控制器的輸入端與電源側(cè)連接，輸出端與電動機(jī)連接，驅(qū)動器始終保證電動機(jī)在任何電壓下均能工作在最佳狀態(tài)。
[0005]本實用新型的原理是:一種超寬電壓電動機(jī)為稀土永磁勵磁方式，由于永磁體具有恒定的勵磁磁場，可以保證電動機(jī)在任何情況下均處于理想恒定的強(qiáng)磁場狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)力加大產(chǎn)生的電能變大、電壓變高時，電動機(jī)得到的電壓變高，電動機(jī)的輸入電流I變大，根據(jù)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式:T = CmOI
[0006]式中:Τ——電動機(jī)轉(zhuǎn)矩
[0007]Cm——電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)
[0008]Φ——電動機(jī)的磁通
[0009]I——電動機(jī)輸入電流
[0010]當(dāng)電動機(jī)的輸入電流I變大時，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將變大，電動機(jī)將帶動設(shè)備加速運轉(zhuǎn)，電動機(jī)的做功加大，電動機(jī)吸收的能量變大，可以把風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)力加大多產(chǎn)生的能量吸納掉。反之，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)力變小、產(chǎn)生的電能變小，電壓變低時，電動機(jī)得到的電壓變低，電動機(jī)的輸入電流I變小，根據(jù)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式T = Ο?ΦΙ所示，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將變小，電動機(jī)將帶動設(shè)備減速運轉(zhuǎn)，電動機(jī)的做功減小，電動機(jī)吸收的能量變小，這恰好適應(yīng)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)力變小所產(chǎn)生的能量不足的狀況。
[0011]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:打破了現(xiàn)有電動機(jī)只在恒定電壓范圍下運轉(zhuǎn)的模式，電動機(jī)可以在較寬的電壓范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，電動機(jī)的輸出功率能根隨電源電壓的改變而改變，既能充分吸納掉電源側(cè)提供的能量，又能根據(jù)電源側(cè)提供的能量大小及時調(diào)整本身的輸出功率，不至于引起系統(tǒng)的崩潰或沉魚。由于這種電動機(jī)的問世，可以改變風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)配置模式，組成新的風(fēng)力發(fā)電機(jī)配置系統(tǒng)，即:風(fēng)力發(fā)電機(jī)+超寬電壓電動機(jī)，因超寬電壓電動機(jī)由兩部分組成，故系統(tǒng)配置可進(jìn)一步細(xì)分為:風(fēng)力發(fā)電機(jī)+驅(qū)動控制器+電動機(jī)。新模式可以充分吸收風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)力較小時發(fā)出的較小能量，風(fēng)力較大時的發(fā)出的較大能量，拓寬風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的工作區(qū)間，可以省掉價格昂貴的電子設(shè)備驅(qū)動控制器、逆變器，及電池組易損器件，可以顯著提高系統(tǒng)效率，提高系統(tǒng)可靠性，節(jié)省運行成本，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的一種超寬電壓電動機(jī)的電動機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實用新型的一種超寬電壓電動機(jī)的驅(qū)動控制器部分的功能框圖。
[0014]如圖1所示，本實用新型所述的一種超寬電壓電動機(jī)的電動機(jī)部分，由轉(zhuǎn)子部分和定子部分組成，轉(zhuǎn)子部分主要由電動機(jī)軸1、軸承2、轉(zhuǎn)子鐵芯3、稀土磁鋼4組成，定子部分主要由定子機(jī)殼5、定子鐵芯6、定子線圈7、轉(zhuǎn)子位置傳感裝置8、電動機(jī)端蓋9組成。
[0015]如圖2所示，本實用新型所述的一種超寬電壓電動機(jī)的驅(qū)動控制器部分，由整流濾波單位、斬波驅(qū)動單元、轉(zhuǎn)子位置采集單元和邏輯控制單位組成。
【具體實施方式】
[0016]本實用新型所述一種超寬電壓電動機(jī)，如圖1所示，由轉(zhuǎn)子鐵芯3整體迭裝后壓裝在電動機(jī)軸I上，稀土磁鋼4固定在轉(zhuǎn)子鐵芯3上，電動機(jī)軸I的兩端分別裝有軸承2，定子鐵芯6壓裝在定子機(jī)殼5內(nèi)，定子線圈7安裝在定子鐵芯6的線槽中，電動機(jī)端蓋9的外端與定子機(jī)殼5連接、內(nèi)端與軸承2的外圈連接，使電動機(jī)成為一個整體。當(dāng)定子線圈7在外加電壓時，在定子線圈7上將會有電流流過，該電流將與稀土磁鋼4產(chǎn)生的磁場相互耦合并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，由于定子線圈7、定子鐵芯6固定在定子機(jī)殼5上，定子機(jī)殼5固定在固定平臺上不能旋轉(zhuǎn)，根據(jù)作用與發(fā)作用力理論，稀土磁鋼4將受到一個反向轉(zhuǎn)矩，帶動轉(zhuǎn)子鐵芯3及電動機(jī)軸I旋轉(zhuǎn)，即帶動負(fù)載做功。轉(zhuǎn)子位置傳感裝置8的轉(zhuǎn)動部分安裝在電動機(jī)軸I上，轉(zhuǎn)子位置傳感裝置8的靜止部分安裝電動機(jī)端蓋9上。
[0017]驅(qū)動器部分如圖2所示，整流濾波單元將電源端輸來的不穩(wěn)定的交流電，經(jīng)過整流濾波變?yōu)橹绷麟姡鳛轵?qū)動控制器的母線電壓。轉(zhuǎn)子位置采集單元將電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號進(jìn)行處理，經(jīng)過邏輯單元進(jìn)行邏輯判斷，控制斬波驅(qū)動單元供給電動機(jī)電流的大小、方向和時間，并使供給電動機(jī)的電流與電動機(jī)磁場正交，使電動機(jī)始終處于最佳的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)。
[0018]驅(qū)動控制器的輸入端與電源側(cè)相連，輸出側(cè)與電動機(jī)上的進(jìn)線連接在一起，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感裝置8將電動機(jī)的轉(zhuǎn)子位置反饋給驅(qū)動控制器的轉(zhuǎn)子位置采集單元進(jìn)行信號處理，為驅(qū)動控制器輸出電流的大小、方向、時間提供依據(jù)，使電動機(jī)與驅(qū)動控制器形成閉環(huán)系統(tǒng)，保證電動機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)。驅(qū)動控制器與電動機(jī)不可單獨使用，兩者組合成為一個完整的系統(tǒng)。
[0019]驅(qū)動控制器一般安放在電動機(jī)附近，也可安置在電動機(jī)內(nèi)部。
【主權(quán)項】
1.一種超寬電壓電動機(jī)，由電動機(jī)部分和驅(qū)動控制器部分組成，其特征在于:電動機(jī)部分為稀土永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子由電動機(jī)軸(1)、軸承(2)、轉(zhuǎn)子鐵芯(3)、稀土磁鋼(4)組成，定子由定子機(jī)殼(5)、定子鐵芯(6)、定子線圈(7)、轉(zhuǎn)子位置傳感裝置(8)、電動機(jī)端蓋(9)組成，轉(zhuǎn)子鐵芯(3)整體迭裝后壓裝在電動機(jī)軸(I)上，稀土磁鋼(4)安裝在轉(zhuǎn)子鐵芯(3)上，電動機(jī)軸⑴的兩端分別裝有軸承(2)，定子鐵芯(6)壓裝在定子機(jī)殼(5)內(nèi)，定子線圈(7)安裝在定子鐵芯(6)的線槽中，電動機(jī)端蓋(9)的外端與定子機(jī)殼(5)連接、內(nèi)端與軸承(2)的外圈連接，使電動機(jī)成為一個整體；轉(zhuǎn)子位置傳感裝置(8)的轉(zhuǎn)動部分安裝在電動機(jī)軸(I)上，轉(zhuǎn)子位置傳感裝置(8)的靜止部分安裝電動機(jī)端蓋(9)上。
【專利摘要】一種超寬電壓電動機(jī)，由電動機(jī)和驅(qū)動控制器兩部分組成。電動機(jī)部分采用稀土永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，主要由電動機(jī)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、稀土磁鋼、軸承、定子機(jī)殼、定子鐵芯、定子線圈、電動機(jī)端蓋、轉(zhuǎn)子位置傳感器等部件組成。驅(qū)動控制器由整流濾波單元、轉(zhuǎn)子位置采集單元、邏輯控制單元、斬波驅(qū)動單元組成。本實用新型打破了現(xiàn)有電動機(jī)必須使用穩(wěn)定電壓的工作模式，可以在較大電壓變化范圍情況下工作運行，并根據(jù)電源端提供的電壓高低、能量大小自動調(diào)節(jié)本身的輸出能量，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。該電動機(jī)特別適合新能源發(fā)電系統(tǒng)，可為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)提供一種新的配置模式，可以拓寬風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作范圍，節(jié)省價格昂貴整流控制器、逆變器，及電池組等，節(jié)省了設(shè)備投資，降低運行費用，提高系統(tǒng)可靠性，顯著提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量。
【IPC分類】H02K1-27
【公開號】CN204334144
【申請?zhí)枴緾N201420453670
【發(fā)明人】馬力
【申請人】馬力
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年8月6日