[发明专利]一种异步起动游标电机

说明书

本发明公开了一种异步起动游标电机，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所述定子铁芯内，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，其相对定子铁芯内环表面的内表面沿周向开有多个磁障，磁障将转子铁芯分为磁桥和铁芯部分；多个永磁体为Spoke型，设置在转子槽正下方，同时还设置在转子内侧的磁障中。本发明的转子结构能避免磁路被永磁体打断造成的稳态转矩和起动转矩的下降。

技术领域

本发明属于电机技术领域，更具体地，涉及一种异步起动游标电机。

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。

异步起动游标电机转子绕组槽和转子永磁体相互竞争转子表面空间，在一定程度上限制了异步起动游标电机的性能，在设计时往往需要将稳态性能和起动性能折衷考虑。Spoke型转子可以有效缓解永磁体和转子槽之间的空间竞争。在游标电机中存在两种工作磁场，多极磁场和少极磁场，多极磁场磁路短，少极磁场磁路长。但是永磁体在转子中的Spoke放置方式会将磁路较长的少极磁场磁路打断，使稳态性能进一步下降。在异步起动游标电机中常常使用极对数减小的少极变极起动，即在起动过程中通过定子绕组变极，使定子绕组极对数少于永磁体极对数，以减小起动时的永磁体制动转矩和定子漏抗。此时起动阶段磁路较长，永磁体对此磁路有一个打断作用，使起动能力大大下降，达不到带额定转矩负载起动的能力。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种异步起动游标电机，旨在解决现有Spoke型转子的少极磁场磁路被永磁体打断的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种异步起动游标电机，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，其相对定子铁芯内环表面的内表面沿周向开有多个磁障，磁障将转子铁芯分为磁桥和铁芯部分；多个永磁体为Spoke型，设置在转子槽正下方，同时还设置在所述转子内侧的磁障中。永磁体还可以设置在磁桥中。相比于普通的Spoke结构，本发明所提出的新Spoke型异步起动游标电机对转子结构进行改进，在转子外侧的转子槽用于安放转子绕组，永磁体放置在槽的正下方以减少漏磁，同时还在转子的内侧增加了磁桥作为少极磁场的路径，也给起动和稳态所需的多极磁场的磁路提供路径，用于从而缓解永磁体对这两种磁路的打断作用，避免磁路被永磁体打断造成的稳态转矩和起动转矩的下降。在转子内侧的磁障中还放置了永磁体用于增大稳态性能，这些永磁体的极性相同，增加了Spoke结构的聚磁效应。

优选地，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。

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。