[发明专利]数控孪生型稀土永磁电机

说明书

本发明涉及一种新型结构的电机，确切地说，涉及一种把稀土永磁同步电机和鼠笼感应异步电机复合于一体的孪生型电机。

在抽油机、电梯、卷扬机等机械装置里，驱动电机所带的负载是一种重力负荷。在负荷被提升时，电机对负荷作功，这时它不仅作功，使机器完成特定功能，而且还有一部分能量（有时是很大一部分能量）被负荷以自身的位能形式存储吸收。在负荷下降时，该负荷所存储的位能就被释放出来。但是由于普通电机不具备电机与发电机的双重功能，这种负载不均衡的机器运行时所释放的能量不能被吸收而白白浪费了，且不利于电机的均衡运行。以抽油机的驱动电机为例，通常状态其功率因素只有0.3～0.7，驴头上升时电机耗能剧烈，其中有相当一部分能量转化为驴头的位能。而当驴头下降时，其存储的位能既没有得到很好的吸收利用，还因负荷的不均衡，使电机的负载呈剧烈变化的冲击型，相关另部件也受到冲击载荷，影响其使用寿命，检修周期短而频繁。

为了能吸收负荷下降时释放的位能，可以使用两种电机：一种是直流电机，在其转子转速超过定子线圈里产生平衡感应电动势所需的额定转速时，转子转动的机械能被转换成电能反馈送回直流电网，具有很好的能量利用率。但直流电机必须使用直流电网供电，吸收的电能也必须由直流电网承受。而直流电网的应用范围比较狭窄，一般工矿企业大都使用普通工频交流电，使用直流电机的机会是极少的。另一种是交流电机，当交流同步电机转子的转速有超过电网频率的同步转速的趋势时，转子磁场在定子线圈中产生的电动势会反向施动电网，把转子旋转的机械能转换成电能。如果电网有足够的容量，就可以在不改变电网周波参数的条件下把转换的电能吸收。但是，交流同步电机起动困难，起动周期长，还要求操作人员有较高的技术水平和操作技巧，实际应用相当困难。

本发明的目的是提供一种结构新型的电动机，它尤其适用于重力负荷的工作机械，能够最大限度地利用电能，且起动简便迅速，由计算机执行数字控制，是一种机电一体化的基础装备。

本发明是这样实现的：它包括有壳体、定子、定子线圈、转子、转轴，其特征在于：在转轴上轴向分别装有用稀土永磁材料制成的同步稀土永磁转子和用高导磁材料制造、并镶嵌有鼠笼线圈的异步感应转子，在定子槽里，对应每个转子的外侧装有各自的定子线圈;在两个定子线圈的端口分别引出交流感应电机接触器和同步电机接触器，在交流接触器的输入端接有交流供电电网，同步电机接触器的输入端接有可变频电源变换器，这两个回路中分别装有各自的电流传感器，在电机近旁安设的标准工业控制介面中，插有与两个接触器相连并对其监测的敏感模块以及与检测工作机极限位置的传感器相连的敏感模块，标准工业控制介面通过串行通讯接口与可以和其他装置共用的计算机相连接。

本发明把起动特性优良的异步鼠笼交流电机和具有电动机/发电机双重功能的稀土永磁同步电机汇集于同一转轴上和同一壳体内，使其特性互补，既充分利用鼠笼电机起动方便、迅速、功耗小的优点，又兼具稀土永磁电机转速范围广、驱动能力强、能在适当时候自动切换成发电机状态工作，以便回收能量。总之，本发明是申请人的融交流鼠笼电机和稀土永磁电机特性于一体的新创造。起动时，使用本发明的异步感应鼠笼电机部分，使起动迅速、方便，工作时，则由稀土永磁同步电机承担驱动，不仅具有驱动刚性好，可以工作在大负荷状态，且在负载呈交变状态时，能吸收由于负载变化所产生的能量反向传输，从而大大提高设备的能量利用率，实现大幅度节能。还因各部分机械零件的冲击负荷大大减少，使其使用寿命得到延长，乃至抽油机的容积效率也会明显改善，延长抽油泵的使用寿命。而利用计算机进行测控，可以很好地完成电机起动的入网自动切换，无须操作人员的参与，使该项设备和技术有可能得到普及推广。

下面结合附图具体介绍本发明的结构和工作原理。

图1是本发明的结构示意图。