船舶推進(jìn)用永磁同步電機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種船舶推進(jìn)用永磁同步電機，包括電機外殼和主軸，所述主軸可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述電機外殼內(nèi)，還包括兩個沿所述主軸軸線方向串聯(lián)設(shè)置在所述電機外殼內(nèi)的定子，每個所述定子均電連接一個變頻器，每個所述定子獨立構(gòu)成一個電機三相電樞繞組，對應(yīng)每個所述定子在所述主軸上設(shè)置一個轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子采用永磁材料制成。對比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的船舶推進(jìn)用永磁同步電機結(jié)構(gòu)簡單，功率因數(shù)高，工作效率高，且對應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍廣，能提高船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的總體效率。
【專利說明】
船舶推進(jìn)用永磁同步電機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及船舶制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶推進(jìn)用永磁同步電機。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知采用電力推進(jìn)系統(tǒng)的船舶有著眾多的優(yōu)點，而為了充分發(fā)揮出電力推進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)點，系統(tǒng)中主要設(shè)備的設(shè)計顯得異常重要，例如推進(jìn)電機。目前常規(guī)的電力推進(jìn)船舶較常用的推進(jìn)電機一般為普通的交流變頻異步電機，該電機的定子和轉(zhuǎn)子均是單組整體結(jié)構(gòu)，如圖1所示，電機由一組定子對應(yīng)一組轉(zhuǎn)子組成電機的主體，具體的電機包括電機安裝座100、電機外殼200、主軸300、定子400和轉(zhuǎn)子500，電機外殼200固定在電機安裝座100上，主軸300通過軸承600可轉(zhuǎn)動的設(shè)置在電機外殼200內(nèi)，其中，定子400固定在電機外殼200內(nèi)，轉(zhuǎn)子500固定在主軸300上，可沿主軸300的軸線轉(zhuǎn)動，在電機外殼200外還設(shè)置接線盒700，接線盒700與定子400通過接線連接，定子400和轉(zhuǎn)子500均采用繞組結(jié)構(gòu)。上述電機具有以下缺陷:(I)、常用的交流變頻異步電機功率因數(shù)較低，一般其額定功率因數(shù)為0.8，低速運行時將會更低，低功率因數(shù)的運行負(fù)載會造成電網(wǎng)無功負(fù)擔(dān)加重，同時妨礙了有功功率的輸出，這點對于船舶有限的電站容量來說，更為明顯；(2)、額定工作效率低，因為異步電機的轉(zhuǎn)子繞組靠產(chǎn)生感應(yīng)電流并轉(zhuǎn)換為電磁力而旋轉(zhuǎn)，所以存在較大的鐵損及銅損，并需要靠異步轉(zhuǎn)速來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致電機的額定效率降低，而且在低速運行狀態(tài)下，效率更加會大幅度的下降；(3)、由于轉(zhuǎn)子200需要做成繞組或鼠籠型結(jié)構(gòu)，會造成轉(zhuǎn)子200的結(jié)構(gòu)比較大，而且因為感應(yīng)電流與電磁力的轉(zhuǎn)換工作，增加了電機發(fā)熱量的產(chǎn)生，所以對電機的溫升、絕緣等級要求高。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其結(jié)構(gòu)簡單，效能高，能提高船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的總體效率。
[0004]為達(dá)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]提供一種船舶推進(jìn)用永磁同步電機，包括電機外殼和主軸，所述主軸可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述電機外殼內(nèi)，還包括兩個沿所述主軸軸線方向串聯(lián)設(shè)置在所述電機外殼內(nèi)的定子，每個所述定子均電連接一個變頻器，每個所述定子獨立構(gòu)成一個電機三相電樞繞組，對應(yīng)每個所述定子在所述主軸上設(shè)置一個轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子采用永磁材料制成。
[0006]作為船舶推進(jìn)用永磁同步電機的一種優(yōu)選方案，還包括分配控制系統(tǒng)，兩個所述變頻器均與所述分配控制系統(tǒng)電連接。
[0007]通過設(shè)置分配控制系統(tǒng)，并使兩個變頻器均與此分配控制系統(tǒng)電連接，可以利用分配控制系統(tǒng)實時檢測兩個定子(即電樞繞組)的輸出功率，并進(jìn)行分配控制，以實現(xiàn)兩個定子的功率輸出的平衡控制，即使兩個定子在同時通電工作時，始終能保持同樣的功率輸出狀態(tài)，同樣的功率輸出狀態(tài)可以保證兩個轉(zhuǎn)子施加給主軸的力矩相同，保證主軸的各部分作用力相同。
[0008]作為船舶推進(jìn)用永磁同步電機的一種優(yōu)選方案，兩個所述定子的結(jié)構(gòu)和電樞功率均相同；兩個所述轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)相同。
[0009]通過將兩個定子的結(jié)構(gòu)和電樞功率設(shè)置為相同，且將兩個轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)置為相同，是為了使兩個定子在同時通電工作時，輸出功率能達(dá)到一致，而不受結(jié)構(gòu)等外在的因素的影響。
[0010]作為船舶推進(jìn)用永磁同步電機的一種優(yōu)選方案，兩個所述定子分別為第一定子和第二定子，所述第一定子通過接線連接第一接線盒，所述第二定子通過接線連接第二接線合
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[0011]獨立的接線盒設(shè)計使得每個定子均能單獨通電，進(jìn)而使兩個定子不僅可以實現(xiàn)單獨通電工作還可以實現(xiàn)同時通電工作，且在其中一個定子出現(xiàn)故障時，另一個定子還能作為備用的部件通電工作，保證電機能正常運行。
[0012]作為船舶推進(jìn)用永磁同步電機的一種優(yōu)選方案，所述第一接線盒與所述第二接線盒均安裝在所述電機外殼上。
[0013]作為船舶推進(jìn)用永磁同步電機的一種優(yōu)選方案，還包括電機安裝座，所述電機外殼固定在所述電機安裝座上。
[0014]作為船舶推進(jìn)用永磁同步電機的一種優(yōu)選方案，所述電機外殼的相對的兩端分別設(shè)置前軸承和后軸承，所述主軸的兩端分別通過所述前軸承和所述后軸承與所述電機外殼連接。
[0015]作為船舶推進(jìn)用永磁同步電機的一種優(yōu)選方案，所述主軸延伸出所述電機外殼的一端并位于所述后軸承的一側(cè)設(shè)置風(fēng)扇葉，所述風(fēng)扇葉外罩設(shè)有可通風(fēng)的外罩，所述外罩與所述電機外殼可拆卸連接。
[0016]作為船舶推進(jìn)用永磁同步電機的一種優(yōu)選方案，兩個所述轉(zhuǎn)子分別為第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子沿所述主軸的軸線間隔設(shè)置，且位置與所述定子相對應(yīng)。
[0017]作為船舶推進(jìn)用永磁同步電機的一種優(yōu)選方案，所述轉(zhuǎn)子采用鋁鎳鈷系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體、稀土永磁材料和復(fù)合永磁材料中的任意一種制成。
[0018]本實用新型的有益效果:本實用新型提供的船舶推進(jìn)用永磁同步電機通過將兩個定子分別電連接一個變頻器，可以使兩個定子可以單獨通電工作也可以同時通電工作，即可以根據(jù)需要選擇工作模式，而且電機在廣闊的轉(zhuǎn)速范圍均具有很高的功率因素，減少電機運行負(fù)載對電網(wǎng)造成的無功負(fù)擔(dān)，同時保障船舶電網(wǎng)充分的有功功率輸出，減少電機裝機容量需求和保持船舶電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，當(dāng)負(fù)載功率小于電機額定功率的1/2時，可以由一組電機三相電樞繞組通電工作，對應(yīng)由一個轉(zhuǎn)子輸出力矩驅(qū)動電機的主軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)負(fù)載功率大于電機額定功率的1/2時，需要由兩組電機三相電樞繞組通電工作，對應(yīng)由兩個轉(zhuǎn)子輸出力矩驅(qū)動電機的主軸轉(zhuǎn)動;通過將兩個轉(zhuǎn)子均采用永磁材料制成，使得轉(zhuǎn)子不需要繞組，因而幾乎沒有鐵損和銅損，且也不需要靠異步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使得電機的額定效率高，即使在低速運轉(zhuǎn)的情況下，也可以保持很高的工作效率，另外，采用永磁材料制成轉(zhuǎn)子，還使得轉(zhuǎn)子不再需要做成繞組或鼠籠型結(jié)構(gòu)，降低轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)尺寸，降低電機發(fā)熱量，進(jìn)而降低電機的制造成本。對比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的船舶推進(jìn)用永磁同步電機結(jié)構(gòu)簡單，功率因數(shù)高，工作效率高，且對應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍廣，能提高船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的總體效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有的交流變頻異步電機的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0020]圖2為本實用新型實施例所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0021]圖1中:
[0022]100、電機安裝座;200、電機外殼;300、主軸;400、定子;500、轉(zhuǎn)子;600、軸承;700、接線盒。
[0023]圖2中:
[0024]1、電機外殼;2、主軸;3、第一定子;4、第二定子;5、第一接線盒;6、第二接線盒;7、前軸承;8、后軸承;9、電機安裝座;10、風(fēng)扇葉；11、外罩;12、第一轉(zhuǎn)子;13、第二轉(zhuǎn)子。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0026]如圖2所示，在本實用新型的實施例中，船舶推進(jìn)用永磁同步電機包括電機外殼I和主軸2，主軸2可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在電機外殼I內(nèi)，還包括兩個沿主軸2軸線方向串聯(lián)設(shè)置在電機外殼I內(nèi)的定子，每個定子均電連接一個變頻器，每個定子獨立構(gòu)成一個電機三相電樞繞組，對應(yīng)每個定子在主軸2上設(shè)置一個轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子采用永磁材料制成。通過將兩個定子分別電連接一個變頻器，可以使兩個定子可以單獨通電工作也可以同時通電工作，即可以根據(jù)需要選擇工作模式，而且電機在廣闊的轉(zhuǎn)速范圍均具有很高的功率因數(shù)，減少電機運行負(fù)載對電網(wǎng)造成的無功負(fù)擔(dān)，同時保障船舶電網(wǎng)充分的有功功率輸出，減少電機裝機容量需求和保持船舶電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，當(dāng)負(fù)載功率小于電機額定功率的1/2時，可以由一組電機三相電樞繞組通電工作，對應(yīng)由一個轉(zhuǎn)子輸出力矩驅(qū)動電機的主軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)負(fù)載功率大于電機額定功率的1/2時，需要由兩組電機三相電樞繞組通電工作，對應(yīng)由兩個轉(zhuǎn)子輸出力矩驅(qū)動電機的主軸轉(zhuǎn)動;通過將兩個轉(zhuǎn)子均采用永磁材料制成，使得轉(zhuǎn)子不需要繞組，因而幾乎沒有鐵損和銅損，且也不需要靠異步轉(zhuǎn)速產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使得電機的額定效率高，即使在低速運轉(zhuǎn)的情況下，也可以保持很高的工作效率，另外，采用永磁材料制成轉(zhuǎn)子，還使得轉(zhuǎn)子不再需要做成繞組或鼠籠型結(jié)構(gòu)，降低轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)尺寸，降低電機發(fā)熱量，進(jìn)而降低電機的制造成本。對比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的船舶推進(jìn)用永磁同步電機結(jié)構(gòu)簡單，功率因數(shù)高，工作效率高，且對應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍廣，能提高船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的總體效率。
[0027]船舶推進(jìn)用永磁同步電機還包括分配控制系統(tǒng)，兩個變頻器均與分配控制系統(tǒng)電連接。通過設(shè)置分配控制系統(tǒng)，并使兩個變頻器均與此分配控制系統(tǒng)電連接，可以利用分配控制系統(tǒng)實時檢測兩個定子(即電樞繞組)的輸出功率，并進(jìn)行分配控制，以實現(xiàn)兩個定子的功率輸出的平衡控制，即使兩個定子在同時通電工作時，始終能保持同樣的功率輸出狀態(tài)，同樣的功率輸出狀態(tài)可以保證兩個轉(zhuǎn)子施加給主軸的力矩相同，保證主軸的各部分作用力相同。
[0028]在本實施例中，兩個定子的結(jié)構(gòu)和電樞功率均相同；兩個轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)相同。通過將兩個定子的結(jié)構(gòu)和電樞功率設(shè)置為相同，且將兩個轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)置為相同，是為了使兩個定子在同時通電工作時，輸出功率能達(dá)到一致，而不受結(jié)構(gòu)等外在的因素的影響。
[0029]具體的，兩個定子分別為第一定子3和第二定子4，第一定子3通過接線連接第一接線盒5，第二定子4通過接線連接第二接線盒6。獨立的接線盒設(shè)計使得每個定子均能單獨通電，進(jìn)而使兩個定子不僅可以實現(xiàn)單獨通電工作還可以實現(xiàn)同時通電工作，且在其中一個定子出現(xiàn)故障時，另一個定子還能作為備用的部件通電工作，保證電機能正常運行。第一接線盒5與第二接線盒6均安裝在電機外殼I上。
[0030]船舶推進(jìn)用永磁同步電機還包括電機安裝座9，電機外殼I固定在電機安裝座9上，電機外殼I的相對的兩端分別設(shè)置前軸承7和后軸承8，主軸2的兩端分別通過前軸承7和后軸承8與電機外殼I連接，主軸2延伸出電機外殼I的一端并位于后軸承8的一側(cè)設(shè)置風(fēng)扇葉10，風(fēng)扇葉10外罩設(shè)有可通風(fēng)的外罩11，外罩11與電機外殼I可拆卸連接。
[0031]在本實施例中，兩個轉(zhuǎn)子分別為第一轉(zhuǎn)子12和第二轉(zhuǎn)子13，第一轉(zhuǎn)子12和第二轉(zhuǎn)子13沿主軸2的軸線間隔設(shè)置，且位置與定子相對應(yīng)。
[0032]轉(zhuǎn)子采用鋁鎳鈷系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體、稀土永磁材料和復(fù)合永磁材料中的任意一種制成。在本實施例中，第一轉(zhuǎn)子12和第二轉(zhuǎn)子13均米用招鎳鈷系永磁合金制成。
[0033]本實用新型的船舶推進(jìn)用永磁同步電機的額定效率可達(dá)到93%以上，對于100KW以上的大功率電機，額定效率更可以達(dá)到96%以上，而額定功率因數(shù)也在0.95以上，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的船舶推進(jìn)用永磁同步電機可以充分發(fā)揮出電力推進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)點，其更加高效，能保持高效運行的轉(zhuǎn)速范圍擴大，即從低速至額定轉(zhuǎn)速的各個工作點均能保持較高的效率，以提高船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的總體效率，同時此電機能適應(yīng)不同的功率使用情況，體積小、重量輕，節(jié)能效果好，另外，此電機在廣闊的轉(zhuǎn)速范圍均具有很高的功率因數(shù)，減少電機運行負(fù)載對電網(wǎng)造成無功負(fù)擔(dān)，同時保障船舶電網(wǎng)充分的有功功率輸出，減少電站裝機容量需求和保持船舶電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。
[0034]運輸船舶在實際航行的過程中，基于航道條件、油耗等方面的原因，會將船舶的航行速度長時間控制在經(jīng)濟航速范圍，此時推進(jìn)主機一般工作在50%?60%的轉(zhuǎn)速狀態(tài)，對應(yīng)地工作在30%?40%的額定功率狀態(tài)，對于電力推進(jìn)船舶而言，它的推進(jìn)電機將長期工作在這種低轉(zhuǎn)速、低負(fù)載的工況，所以對推進(jìn)電機的低轉(zhuǎn)速保持高效率的設(shè)計有迫切的需求。而本實用新型的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，在長時間、低轉(zhuǎn)速、低負(fù)載的工況下仍然能夠保持高效率、高功率因素的特性，顯然是最合適的設(shè)計。
[0035]于本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”、“第二”，僅僅用于在描述上加以區(qū)分，并沒有特殊的含義。
[0036]需要聲明的是，上述【具體實施方式】僅僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術(shù)原理，在本實用新型所公開的技術(shù)范圍內(nèi)，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所容易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種船舶推進(jìn)用永磁同步電機，包括電機外殼和主軸，所述主軸可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述電機外殼內(nèi)，其特征在于，還包括兩個沿所述主軸軸線方向串聯(lián)設(shè)置在所述電機外殼內(nèi)的定子，每個所述定子均電連接一個變頻器，每個所述定子獨立構(gòu)成一個電機三相電樞繞組，對應(yīng)每個所述定子在所述主軸上設(shè)置一個轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子采用永磁材料制成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其特征在于，還包括分配控制系統(tǒng)，兩個所述變頻器均與所述分配控制系統(tǒng)電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其特征在于，兩個所述定子的結(jié)構(gòu)和電樞功率均相同；兩個所述轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其特征在于，兩個所述定子分別為第一定子和第二定子，所述第一定子通過接線連接第一接線盒，所述第二定子通過接線連接第二接線盒。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其特征在于，所述第一接線盒與所述第二接線盒均安裝在所述電機外殼上。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其特征在于，還包括電機安裝座，所述電機外殼固定在所述電機安裝座上。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其特征在于，所述電機外殼的相對的兩端分別設(shè)置前軸承和后軸承，所述主軸的兩端分別通過所述前軸承和所述后軸承與所述電機外殼連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其特征在于，所述主軸延伸出所述電機外殼的一端并位于所述后軸承的一側(cè)設(shè)置風(fēng)扇葉，所述風(fēng)扇葉外罩設(shè)有可通風(fēng)的外罩，所述外罩與所述電機外殼可拆卸連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其特征在于，兩個所述轉(zhuǎn)子分別為第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子和所述第二轉(zhuǎn)子沿所述主軸的軸線間隔設(shè)置，且位置與所述定子相對應(yīng)。10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的船舶推進(jìn)用永磁同步電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子采用鋁鎳鈷系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體、稀土永磁材料和復(fù)合永磁材料中的任意一種制成。
【文檔編號】H02K9/06GK205583964SQ201620349592
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】陳國堅
【申請人】佛山市派能機電有限公司