[发明专利]调节式变极变速永磁同步电动机

说明书

技术领域

 本发明是一种调节式变极变速永磁同步电动机，其涉及一种应用于永磁同步电动机的方法，特别是涉及一种能够异步起动和变极变速的永磁同步电动机的方法。

背景技术

交流异步电动机的效率较低，永磁同步电动机的效率高、功率因数高、节能效果显著，所以永磁同步电动机正逐渐取代交流异步电动机成为主流电动机。普通永磁同步电动机无法自起动，需要配置变频器，但是变频器成本较高。异步起动永磁同步电动机不需要配置变频器，能够在节能的前提下降低设备成本。国家标准《GB/T25303 纺织专用高效率永磁同步电动机技术条件》和《GB/T22711高效三相永磁同步电动机技术条件》分别规定了一种适用于纺织、石油行业的自起动永磁同步电动机。两个标准中的永磁同步电动机均采用内置式转子，内置式转子结构复杂，不适宜做小规格的电动机，所以两个标准中没有小于1.1kw的小功率电动机规格。

以油田游梁式抽油机所采用的双速电动机为代表的大中型交流异步电动机，普遍采用变极变速节能技术，交流异步电动机的鼠笼绕组能够自动适应变换电动机磁极数。传统永磁同步电动机的表面式转子和内置式转子均无法自动适应变换电动机磁极数，因此，传统永磁同步电动机技术无法采用变极变速的方法。

风机泵类负载的轴功率与转速的三次方成正比，因此应用于风机泵类负载的变极变速电动机采用双功率设计，即低转速时小功率输出，高转速时大功率输出，才能符合节能要求。双功率设计通常采用改变绕组接线方式，即低转速小功率输出时，绕组尽可能多的串联，高转速大功率输出时，绕组尽可能多的并联。绕组串联数量多，绕组感应的反电动势高，绕组串联数量少，绕组感应的反电动势低。电动机每相绕组感应的反电动势小于并接近于外加端电压，电动机的功率因数则接近于1，电动机才具有高效节能优势。普通电动机无法兼顾双功率设计，因此，普通变极变速双功率电动机的效率低于单一功率电动机的效率。

发明内容

本发明的目的是克服传统小型永磁同步电动机无法自起动、不能变极变速、双功率电动机效率低的缺陷，提供一种能够异步起动、变极变速、双功率电动机效率高的适用于小型永磁同步电动机的方法。本发明的实施方案如下：

本发明总的特征是调节式变极变速永磁同步电动机的转子采用调节式转子，电动机定子绕组采用非变极定子绕组或变极定子绕组。

调节式转子的转子铁芯部件主要由若干个永磁铁芯和若干个调节式鼠笼铁芯两种类型的转子铁芯组成。永磁铁芯有变极永磁铁芯和非变极永磁铁芯两种结构。调节式转子分为变极调节式转子和非变极调节式转子。变极调节式转子的转子铁芯部件是含有变极永磁铁芯和调节式鼠笼铁芯的变极转子铁芯部件。非变极调节式转子的转子铁芯部件是含有非变极永磁铁芯和调节式鼠笼铁芯的非变极转子铁芯部件。变极调节式转子与含有变极定子绕组的电动机定子装配在一起，组成异步起动变极变速永磁同步电动机。非变极调节式转子与含有非变极定子绕组的电动机定子装配在一起，组成异步起动永磁同步电动机。

变极永磁铁芯的径向外表面有若干个转子凹槽和若干个转子凸极。每一个转子凹槽中粘贴有两个互为异性磁极的永磁体，相邻转子凹槽之间的相邻永磁体互为异性磁极。每一个永磁体形成一个转子主磁极。转子主磁通在同一个转子凹槽中的两个转子主磁极之间形成闭合回路。每一个永磁体磁化相邻的转子凸极一侧，形成一个与该永磁体互为异性磁极的转子辅助磁极。转子辅助磁通在永磁体与转子凸极之间形成闭合回路。

调节式变极变速永磁同步电动机在低转速同步运行时，若干个转子主磁极和若干个转子辅助磁极共同建立低转速转子磁场。调节式变极变速永磁同步电动机在高转速同步运行时，转子辅助磁极对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极互为同性磁极，在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，转子辅助磁通不在永磁体与转子凸极之间形成闭合回路，转子辅助磁通合并在转子主磁通中。由若干个转子主磁极共同建立高转速转子磁场。转子辅助磁通闭合路径的改变，使变极调节式转子能够自动适应变换电动机磁极数，实现永磁同步电动机的变极变速。