[发明专利]一种双定子异步起动永磁同步电机

说明书

本发明公开了一种双定子异步起动永磁同步电机，包括：起动定子铁芯、起动定子绕组、稳态定子铁芯、稳态定子绕组、转子铁芯、转子鼠笼以及永磁体；转子铁芯位于起动定子铁芯和稳态定子铁芯之间，永磁体在转子铁芯上；电机起动时，起动定子绕组接入电网并与转子鼠笼相作用，为电机提供起动转矩；电机牵入同步后，稳态定子绕组接入电网，并与永磁体相作用；电机稳态运行时，起动定子绕组断开与电网的连接，并且稳态定子绕组与永磁体相作用，为电机提供平均转矩。本发明可有效解决异步起动永磁同步电机中起动性能和稳态性能相互制约的问题，并避免永磁体在电机起动阶段因流过较大电流而退磁。

技术领域

本发明属于异步起动永磁同步电机领域，更具体地，涉及一种双定子异步起动永磁同步电机。

背景技术

电动机广泛应用于工业领域，电机系统占工业用电量的比重达60％之多，提高电机系统的能效对节能和环保具有重要意义。与传统的异步电机相比，异步起动永磁同步电机(也称为自起动永磁同步电机)具有体积小、重量轻、在较宽负载范围内效率高、功率因数高等优点。异步起动永磁同步电机的工作状态可分为两个状态：异步起动与同步稳态运行。

现有的异步起动永磁同步电机中只包含一个定子，电机工作时先由定子绕组与转子鼠笼相作用，产生起动转矩；电机牵入同步后，由定子绕组与永磁体作用，产生稳态转矩。在电机起动阶段定子绕组与永磁体作用而产生永磁制动转矩导致起动转矩减小。凸极比、永磁体厚度等参数会对稳态转矩和制动转矩产生影响，增大凸极比和永磁体厚度会提高稳态转矩，但同时也会提高起动阶段的制动转矩，因此起动性能和稳态性能难以同时提高。异步起动永磁同步电机的起动性能和稳态性能存在相互制约的关系。

为解决异步起动永磁同步电机的起动性能和稳态性能相互制约的问题，专利“一种异步起动永磁同步电机”(申请号：CN02243836.X)中在永磁体之间增加了气隙，增大了d轴电感，减小了凸极比，从而减小了永磁制动转矩，提高了起动转矩，其中复合转子的使用，外铁心用硅钢片，内铁心用低碳钢，与实心转子相比，减小了高次谐波损耗，提高电机效率；但是在电机起动阶段，永磁制动转矩仍然很大。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种双定子异步起动永磁同步电机，其目的在于，通过设计双定子的结构，由起动定子绕组提供起动转矩，并由稳态定子提供平均转矩，从而解决异步起动永磁同步电机中起动性能与稳态性能相互制约的问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种双定子异步起动永磁同步电机，包括：起动定子、稳态定子、转子以及永磁体；起动定子包括：起动定子铁芯和起动定子绕组；稳态定子包括：稳态定子铁芯和稳态定子绕组；转子包括：转子铁芯和转子鼠笼；转子铁芯位于起动定子铁芯和稳态定子铁芯之间，永磁体贴在转子铁芯上；在起动定子铁芯和稳态定子铁芯中，转子鼠笼更靠近起动定子铁芯，并且永磁体更靠近稳态定子铁芯；

电机起动时，起动定子绕组接入电网，同时稳态定子绕组不接入电网；起动定子绕组与转子鼠笼相作用，为电机提供起动转矩，使得电机由静止逐渐加速；电机牵入同步后，稳态定子绕组接入电网，并与永磁体相作用，使得电机加速并最终达到同步转速；电机稳态运行时，起动定子绕组断开与电网的连接，并且稳态定子绕组与永磁体相作用，为电机提供平均转矩，使得电机以同步转速稳态运行。

进一步地，永磁体在电机起动时与起动定子绕组的磁场不耦合，不产生永磁制动转矩。

进一步地，永磁体的极对数的设定使得其磁力线不会同时经过两个定子。

进一步地，转子的轭部厚度的设定使得起动定子绕组的磁场不与永磁体交链并且稳态定子绕组的磁场不与转子鼠笼交链。

进一步地，起动定子绕组的匝数设定使得起动定子绕组与转子鼠笼相作用时在满足电机起动电流限制的同时为电机提供最大的起动转矩。