[发明专利]永磁辅助无刷交变同步电机

说明书

本发明公开了一种永磁辅助无刷交变同步电机，包括外壳、主轴、主转子、副转子、异步转子和定子，主轴通过轴承安装在外壳内，主轴一端伸出外壳作为输出轴，定子固定在外壳内壁，主转子安装在主轴上，主转子与定子径向相对，副转子安装在主轴上，异步转子通过轴承旋转安装在外壳内壁上，异步转子由定子驱动进行异步旋转；异步转子在副转子上产生励磁电流，励磁电流通入主转子构建磁场。异步转子包括转动体、永磁体和异步铁芯，转动体通过轴承旋转安装到外壳内壁上，转动体一端外侧面设置与定子相面对的异步铁芯，转动体另一端内壁面设置与副转子相面对的永磁体，主轴上安装整流器，副转子通过电缆与整流器连接，整流器通过电缆与主转子连接。

技术领域

本发明涉及同步电机技术领域，具体为一种永磁辅助无刷交变同步电机。

背景技术

同步电机是一种转速精确的电机，通过调整输入电流的频率可以精准控制输出轴旋转速度，同步电机基本的结构是定子通入电流产生转速与电源频率成正比的旋转磁场，然后，该磁场作用转子上恒定方向的磁场，完成旋转耦合。

转子的磁场有两种方式生成，一种是直接在主轴上固定若干个永磁体作为转子，还有一种是在主轴表面上通过电刷引入直流电在转子上产生电生磁场，直流电方向不变，所以，转子上的磁场方向也就如同永磁体一样不发生变化，但是，这两种形式存在缺陷：

第一种方式主要是启动时需要辅助启动，因为，永磁体所在的主轴在启动时是静止的，存在惯性，所以，定子的旋转磁场在半个周期吸引转子而另外半个周期排斥转子，进行造成整个周期上没有在转子上加载旋转力矩，所以，无法直接启动，一般是通过在其主轴上再加入一个副旋转结构作为驱动，常常是尾部连接一个异步电机作为初始启动，而且，启动时还需要复杂的控制，定子、异步电机、负载的加载时机需要调配；

另一种方式主要问题在于电刷结构的不稳定，因为存在一个相对速度很大的摩擦面，即使是滚动摩擦，电刷结构仍然是不够可靠的，高性能的电刷材料成本高，低性能的电刷材料易损需要维护；

所以，如果有一种不需要调配电力、负载接入时机而又不使用电刷结构的同步电机，那么，在使用可靠性以及方便性上来说是大大提高的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁辅助无刷交变同步电机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种永磁辅助无刷交变同步电机，包括外壳、主轴、主转子、副转子、异步转子和定子，主轴通过轴承安装在外壳内，主轴一端伸出外壳作为输出轴，定子固定在外壳内壁上，主转子安装在主轴上，主转子与定子径向面对面，副转子也安装在主轴上，异步转子通过轴承旋转安装在外壳内壁上，异步转子由定子驱动进行异步旋转；异步转子在副转子上产生励磁电流，励磁电流通入主转子构建直流磁场。

本申请通过电磁作用在主轴上加载主转子的励磁电流，在初始启动时，异步转子以异步电机的原理形式启动，定子加载通过外壳外表的接线盒接入外界提供的工频电源，定子产生3000rpm（对应50Hz电源）的旋转磁场，异步转子受到吸引而开始旋转，直至升高到2950rpm然后进行异步旋转，异步转子与副转子具有转速差，所以，异步转子可以在副转子上引发磁生电流，该电流经由电缆传递至主转子上，主转子接收励磁电流而进行励磁，在以主轴为基准的动态坐标系下，生成一个恒定方向的磁场，就像在主转子上绑载了几个永磁体一样，主轴、主转子和副转子不需要通过电刷等形式的结构加载励磁电流，转动部件简洁，在启动周期的前百分之五十的时间内，基本都是异步转子牵动副转子进行旋转启动，在主轴转速提升上来后，定子与主转子的电磁耦合作用凸显，主轴主要的牵动作用转移到主转子上，在稳定运行期间，主轴、主转子、副转子是同步速度，50Hz下，一个磁极对，则同步转速为3000rpm，异步转子作约2950rpm旋转，异步转子与副转子还是存在转速差，所以，主转子上的励磁电流一直存在，无需外界提供励磁电流。