[发明专利]一种转子双绕组变极异步起动游标电机

说明书

本发明公开了一种转子双绕组变极异步起动游标电机，包括定子和转子；其中定子包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯、转子阻尼绕组、转子起动绕组和永磁体。定子铁芯呈环状，其内环表面沿周向开有作为定子槽的多个开口槽，用以容纳定子绕组；转子铁芯同轴套设在定子铁芯内，其相对定子铁芯内环表面的外表面沿周向开有多个转子槽，转子槽顶部用以容纳转子阻尼绕组，转子槽底部用以容纳转子起动绕组；多个永磁体设置在转子铁芯内。本发明提供的转子双绕组的变极异步起动游标电机通过采用双绕组转子并利用变极方式，从而实现在稳态运行时输出超出普通异步起动永磁电机的电磁转矩，同时能够既可以保证起动性能又可以兼顾稳态性能。

技术领域

本发明属于电机技术领域，更具体地，涉及一种转子双绕组变极异步起动游标电机。

背景技术

我国稀土资源丰富，同时稀土材料研究和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此，充分发挥稀土资源的优势，大力研究和推广应用以稀土永磁电机为代表的各种永磁电机对我国有重要理论意义和实用价值。永磁电机和传统异步电机相比，结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；其中游标电机具有转矩密度高的有点，其转矩密度可达普通永磁电机的两倍以上。异步起动游标电机能直接挂网起动同时还具有与变流器驱动控制游标永磁电机相同的稳态特性，如相同转矩密度、效率等。相比于普通异步起动永磁同步电机，异步起动游标电机的转矩密度可以大大提高。在风机、水泵等基数大、总耗能高、调速要求低的应用场合，异步起动游标永磁电机省掉了变流器，节约材料、空间和成本。因此异步起动游标永磁电机的推广应用将节省大量的资源，并产生巨大的社会经济效益。

传统的异步起动永磁电机转子采用鼠笼或绕线式转子绕组(转子绕组极对数与定子绕组极对数相等)作为电机的起动单元。然而由于游标电机稳态运行时谐波含量丰富，若转子起动单元采用鼠笼，稳态时丰富的谐波会对于鼠笼作用产生极大的稳态制动转矩，大大减小稳态转矩，输出转矩和效率会急剧下降。若转子绕组采用与定子绕组极对数Pa相等的绕线式转子绕组，其对应的同步速为60f/Pa，其中f为电频率，由于游标电机定子绕组极对数Pa与永磁体极对数Pe不相同，其同步速为60f/Pe，一般情况下永磁体极对数Pe大于定子绕组极对数Pa，故60f/Pa60f/Pe，即当异步起动游标电机达到同步速时，绕线式绕组和定子绕组仍然产生异步转矩，降低了异步起动游标电机的稳态转矩。因此传统的在转子中嵌入鼠笼或与定子绕组极对数相同的转子绕组的赋予永磁电机自起动能力的方法会大大降低游标电机的稳态性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种转子双绕组的变极异步起动游标电机，旨在解决现有异步起动游标电机起动性能和稳态性能无法兼顾的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种转子双绕组的变极异步起动游标电机，包括定子和转子；其中，定子包括定子铁芯和定子绕组，转子包括转子铁芯、转子阻尼绕组、转子起动绕组和永磁体。

定子铁芯呈环状，其内环表面沿周向开有作为定子槽的多个开口槽，用以容纳定子绕组；转子铁芯同轴套设在定子铁芯内，其相对定子铁芯内环表面的外表面沿周向开有多个转子槽，转子槽顶部用以容纳转子阻尼绕组，转子槽底部用以容纳转子起动绕组；多个永磁体设置在转子铁芯内。定子绕组为双极数的变极单绕组，转子绕组为绕线式双绕组。本发明通过对异步起动游标电机的机构进行改进，采用双绕组转子并利用变极方式，从而实现在稳态运行时输出超出普通异步起动永磁电机的电磁转矩，同时能够既可以保证起动性能又可以兼顾稳态性能，具有成本低、效率高、可靠性高的优点。

优选地，转子起动绕组极对数与定子起动时的定子绕组极对数相同，转子阻尼绕组极对数与永磁体极对数相同。

优选地，当定子槽数大于永磁体极对数时，定子绕组的极对数和永磁体极对数之和为定子槽数；当定子槽数小于所述永磁体极对数时，定子绕组的极对数和定子槽数之和为永磁体极对数。

优选地，定子绕组起动时的极对数小于正常运行时的极对数，定子绕组正常时的极对数小于永磁体极对数。