[发明专利]隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域，具体指一种隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机。

背景技术

常用电机包括感应电机、电励磁同步电机、永磁同步电机以及其它特种电机等，它们各有优缺点且在不同的应用领域发挥着重要作用。感应电机常常作为电动机运行，其中的鼠笼式感应电机具有结构简单和无刷可靠等优点，而绕线式感应电机具有比鼠笼电机更优的性能：如起动性能可调、便于实现串级或双馈调速等，但其固有的电刷滑环结构大大降低了其运行可靠性，且无法应用于易燃易爆场合。电励磁同步电机在电动和发电方面均有广泛的应用：与感应电动机相比，其效率和功率因数较高且功率因数可调，但其起动性能不如感应电机，而且也是有刷结构，可靠性差，在防爆场合应用同样受限；电励磁同步发电机是电能生产的主要设备，但电刷滑环结构影响其长期可靠运行，特别是在维护十分困难的大型风力发电系统中，其应用十分受限。永磁电机具有公认的优良运行性能且机械上无刷可靠，但是永磁材料的昂贵价格，限制了应用领域。

发明内容

本发明公开一种隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机，省去了易于出故障的电刷和滑环，充分提高了同步电机的运行可靠性，采用了磁场转换能力高的新型转子结构，运行十分性能优良，转子无需永磁材料，成本较低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机，包括转轴，转轴外侧的转子、转子外侧的定子和定子外侧的机壳，其特征在于：转轴与转子之间安装有钢套，钢套通过转轴上的定位销与转轴固定在一起；转子采用2p_a+2p_e极的隔磁磁阻和短路笼条一体式转子结构，转子叠片沿径向叠压；定子嵌放两套绕组，运行时连接在变频器上的定子三相交流电枢绕组，以及运行时连接在可调直流电源上的定子单相直流励磁绕组。

所述转子共有p_a+p_e个凸极，相邻两凸极各二分之一部分共同组成一个叠片组，转子的整个圆周是由p_a+p_e个完全相同的叠片组构成，每个叠片组沿轴向穿过三个固定螺杆，固定螺杆端部用螺母固定，叠片组底部留有燕尾，燕尾固定在钢套上冲制的燕尾槽里；相邻两个叠片组之间在靠近转子表面处沿轴向放置导电笼条，转子的整个圆周共放置p_a+p_e根导电笼条，导电笼条的两端用导电圆环压紧实现短路连接，这些导电笼条与端部短路圆环一起统称为短路笼条。

所述定子的定子槽分为三层，嵌放两套绕组，其中槽顶部的两层嵌放极数为2p_a的定子三相交流电枢绕组，设计为三相对称双层短距分布式叠绕组；槽底部一层嵌放极数为2p_e的定子单相直流励磁绕组，设计为单相同心式正弦绕组。

所述叠片组上设置有导磁层，相邻两凸极导磁层上留有至少三层宽度相等的均匀隔磁层，并保持各隔磁层与导磁层之间宽度比例相同，导磁层之间通过径向连接筋相连，将各导磁层连接为一个整体。

所述导电笼条采用分段式结构放置。

所述固定螺杆由非导磁材料制成。

所述钢套由非导磁材料制成。

所述转子的隔磁层为环氧树脂或者其它耐高温非导磁材料制成。

所述隔磁磁阻和短路笼条一体式转子隔磁层为U形。

隔磁磁阻和短路笼条一体式转子隔磁层为弧形。 

本发明的有益效果是：提供了一种隔磁磁阻和短路笼条一体式转子无刷电励磁同步电机，省去了电刷和滑环，提高了运行可靠性。定子的三相对称电枢绕组和单相正弦绕组设计的直流励磁绕组减少了高次谐波，降低了温升和噪声，改善了运行性能，而且电机的起动转矩大、输出转矩大、转矩脉动小、不易失步，运行稳定等。转子采用了隔磁磁阻和短路笼条一体式转子结构，充分提高了两套定子绕组的磁场转换能力，改善了电机运行性能，提高了效率。转子具有结构新颖，工艺简单，成本低廉，机械强度高，运行可靠，结构模块化，便于产业化等方面的显著优势。

附图说明：

图1为本发明所述电机运行示意图；