一種無刷同步電機的製作方法

2023-05-13 18:01:36 3

專利名稱：一種無刷同步電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種同步電機，特別是一種無刷同步電機。
背景技術：
普通的無刷同步電機系統由同步電機、旋轉整流器和交流勵磁機等組成。同步電
機與交流勵磁機同軸相連，旋轉整流器固定於轉軸上，與兩個電機的轉子同步旋轉。 交流勵磁機定子鐵心中放置直流勵磁繞組，轉子鐵心中放置三相對稱交流繞組。
直流電源為勵磁機定子繞組提供勵磁電流，建立勵磁恆定磁場，勵磁機轉子繞組旋轉就會
感應電勢，輸出三相交流電壓，該電壓經過旋轉整流器轉換成直流電壓，為同步電機轉子勵
磁繞組提供直流勵磁電壓，建立同步電機需要的轉子磁場。 調節勵磁機定子的直流電壓大小，就可以間接調節同步電機轉子直流勵磁電壓的 大小，它們基本成正比例關係。 該系統的不足之處需要一個單獨的勵磁電機與同步電機同軸相連，系統結構復 雜；機組軸系長，軸承座多，使軸振和瓦振幅值較高，對軸系穩定和機組的安全運行不利。

發明內容
本發明的目的是要提供一種不需要一個單獨的勵磁電機與同步電機同軸相連， 且系統結構簡單的一種無刷同步電機。 本發明的目的是這樣實現的該無刷同步電機由轉軸(9)、旋轉整流器(10)、定子 和轉子構成；定子有定子鐵心(1)、定子三相功率繞組(2)和定子單相勵磁繞組(4);轉子 有轉子交流感應繞組(5)、轉子鐵心(6)、轉子直流繞組(8)和旋轉整流器(10);旋轉整流 器(10)固定於轉軸(9)上，轉子交流感應繞組(5)的輸出端與旋轉整流器(10)的輸入端 連接，旋轉整流器(10)的輸出端與轉子直流繞組(8)連接。 定子鐵心(1)內表面有兩種定子線槽定子三相功率繞組線槽(11)和定子單相勵 磁繞組線槽(3)，定子三相功率繞組線槽(11)是直線型，其方向與轉軸方向相同，定子三相 功率繞組(2)安放在定子三相功率繞組線槽(11)中；定子單相勵磁繞組線槽(3)是包圍轉 軸的圓環型結構線槽，定子單相勵磁繞組(4)安放在定子單相勵磁繞組線槽(3)中。
轉子鐵心(6)外表面有兩種轉子線槽轉子直流繞組線槽(12)和轉子交流感應繞 組線槽(7)，轉子直流繞組線槽(12)是直線型，其方向與轉軸方向相同，轉子直流繞組(8) 安放在轉子直流繞組線槽(12)中；轉子交流感應繞組線槽(7)是包圍轉軸的圓環型結構線 槽，轉子交流感應繞組(5)安放在轉子交流感應繞組線槽(7)中。 有益效果由於採用了上述方案，轉子直流繞組(8)的勵磁電壓與轉速無關，僅與 定子單相勵磁繞組(4)的勵磁電壓成正比，方便勵磁電流調節和控制，對發電機和電動機 都適用；定子三相功率繞組(2)線圈構成的平面與定子單相勵磁繞組(4)構成的平面垂直， 它們之間不存在磁場耦合關係，不會在對方繞組中感應電勢和消耗功率；同時轉子直流繞 組(8)構成的平面與轉子交流感應繞組(5)構成的平面也垂直，它們之間不存在磁場耦合關係，轉子直流繞組(8)中只有直流電流無交流電流，其產生的磁場恆定，且轉子直流繞組 (8)中無交流電流產生的損耗功率。無刷同步電機工作時，不需要一個單獨的勵磁電機與同 步電機同軸相連，且系統結構簡單，達到了本發明的目的。 優點該種結構的無刷同步電機取消了傳統同步電機中轉子側的電刷和滑環結 構，也沒有同軸連接的單獨勵磁電機，使得電機結構簡單，運行可靠，便於維護，且本電機設 計結構簡單，損耗小，效率高，使用場合廣泛。解決其技術問題的設備方案是


圖1是本發明無刷同步電機的縱剖截面圖。
圖2是本發明無刷同步電機的定子鐵心縱剖面圖。
圖3是本發明無刷同步電機的轉子結構圖。 圖4是本發明無刷同步電機定子的一個功率繞組線圈和定子單相勵磁繞組在空 間的分布圖。 圖5是本發明無刷同步電機的勵磁電路圖。 圖中1、定子鐵心；2、定子三相功率繞組；3、定子單相勵磁繞組線槽；4、定子單相 勵磁繞組；5、轉子交流感應繞組；6、轉子鐵心；7、轉子交流感應繞組線槽；8、轉子直流繞 組；9、轉軸；10、旋轉整流器；11、定子三相功率繞組線槽；12、轉子直流繞組線槽；13、單相 交流電源。
具體實施例方式
實施例l :該無刷同步電機，在圖1中，由定子、轉子、轉軸9和旋轉整流器10組成。 定子由定子鐵心1、定子三相功率繞組2和定子單相勵磁繞組4構成，轉子由轉子交流感應 繞組5、轉子鐵心6和轉子直流繞組8構成。 所述的定子鐵心1和轉子鐵心6均由0. 3mm厚的矽鋼片疊成。定子鐵心內表面開 有多個定子三相功率繞組線槽11和一個定子單相勵磁繞組線槽3，轉子鐵心外表面開有多 個轉子直流繞組線槽12和一個轉子交流感應繞組線槽7。 在圖2中，所述的定子鐵心1內表面有兩種定子線槽定子三相功率繞組線槽11 和定子單相勵磁繞組線槽3，定子三相功率繞組線槽11直線型，其方向與轉軸方向相同，定 子三相功率繞組2安放在定子三相功率繞組線槽11中；定子單相勵磁繞組線槽3是包圍轉 軸的圓環型結構線槽，定子單相勵磁繞組4安放在定子單相勵磁繞組線槽3中。定子單相 勵磁繞組4是圓環型結構。 在圖3中，所述的轉子鐵心6外表面有兩種轉子線槽轉子直流繞組線槽12和轉 子交流感應繞組線槽7，轉子直流繞組線槽12是直線型，其方向與轉軸方向相同，轉子直流 繞組8安放在轉子直流繞組線槽12中；轉子交流感應繞組線槽7是包圍轉軸的圓環型結 構，轉子交流感應繞組5安放在轉子交流感應繞組線槽7中。 在圖4中，定子三相功率繞組2 —個線圈的兩個有效邊位於平行於轉軸的定子三 相功率繞組線槽11中，定子單相勵磁繞組4是圓環形線圈，位於環繞轉軸的定子單相勵磁 繞組線槽3中。任意一個定子三相功率繞組2線圈構成的平面與定子單相勵磁繞組4構成 的平面垂直，因此定子三相功率繞組2和定子單相勵磁繞組4之間不存在磁場耦合關係，不會在對方繞組中感應電勢和消耗功率。 轉子直流繞組8 —個線圈的兩個有效邊和轉子交流感應繞組5在空間的分布圖與 圖4相同，轉子直流繞組8 —個線圈的兩個有效邊位於平行於轉軸的轉子直流繞組線槽12 中，轉子交流感應繞組5是圓環形線圈，位於環繞轉軸的轉子交流感應繞組線槽7中。任意 一個轉子直流繞組8線圈構成的平面與轉子交流感應繞組5構成的平面垂直，轉子直流繞 組8和轉子交流感應繞組5之間不存在磁場耦合關係，轉子交流感應繞組5的電流產生的 磁場不會在轉子直流繞組8中感應交流電勢和產生交流電流。因此，轉子直流繞組8中只 有直流電流無交流電流，其產生的磁場恆定，同時轉子直流繞組8中無交流電流產生的損 耗功率。 所述的旋轉整流器10由電力電子器件組成，固定於電機轉軸9上。在圖5中，旋 轉整流器10與轉子直流繞組8及轉子交流感應繞組5連接並同步旋轉，它們相對靜止。因 此，轉子交流感應繞組5輸出的交流電壓就可以通過旋轉整流器10變換為直流電壓，再為 轉子直流繞組8供電。 工作原理定子單相勵磁繞組4加交流電壓，繞組中流過交流電流，在電機磁路中 建立一個交變磁場，該磁場與定子單相勵磁繞組4及轉子交流感應繞組5相環鏈，因此在轉 子交流感應繞組5中會感應變壓器電勢，其大小與定子單相勵磁繞組4的輸入電壓成正比， 與轉子的轉速無關。轉子交流感應繞組5輸出交流電壓，該交流電壓經過旋轉整流器10轉 換成直流電壓，為轉子直流繞組8提供直流勵磁電壓，建立同步電機需要的轉子恆定磁場。 調節定子單相勵磁繞組4的交流電壓大小，就可以成比例地調節同步電機轉子直流繞組8 勵磁電壓的大小。從而實現了同步電機的無刷勵磁調節。
權利要求
一種無刷同步電機，其特徵是該無刷同步電機由轉軸(9)、旋轉整流器(10)、定子和轉子構成；定子有定子鐵心(1)、定子三相功率繞組(2)和定子單相勵磁繞組(4)；轉子有轉子交流感應繞組(5)、轉子鐵心(6)、轉子直流繞組(8)和旋轉整流器(10)；旋轉整流器(10)固定於轉軸(9)上，轉子交流感應繞組(5)的輸出端與旋轉整流器(10)的輸入端連接，旋轉整流器(10)的輸出端與轉子直流繞組(8)連接。
2. 根據權利要求l所述的一種無刷同步電機，其特徵是定子鐵心(1)內表面有兩種定子線槽定子三相功率繞組線槽(11)和定子單相勵磁繞組線槽(3)，定子三相功率繞組線槽(11)是直線型，其方向與轉軸方向相同，定子三相功率繞組(2)安放在定子三相功率 繞組線槽(11)中；定子單相勵磁繞組線槽(3)是包圍轉軸的圓環型結構線槽，定子單相勵 磁繞組(4)安放在定子單相勵磁繞組線槽(3)中。
3. 根據權利要求l所述的一種無刷同步電機，其特徵是轉子鐵心(6)外表面有兩種 轉子線槽轉子直流繞組線槽(12)和轉子交流感應繞組線槽(7)，轉子直流繞組線槽(12) 是直線型，其方向與轉軸方向相同，轉子直流繞組(8)安放在轉子直流繞組線槽(12)中；轉 子交流感應繞組線槽(7)是包圍轉軸的圓環型結構線槽，轉子交流感應繞組(5)安放在轉 子交流感應繞組線槽(7)中。
全文摘要
一種無刷同步電機，屬於同步電機。該無刷同步電機由轉軸(9)、旋轉整流器(10)、定子和轉子構成；定子有定子鐵心(1)、定子三相功率繞組(2)和定子單相勵磁繞組(4)；轉子有轉子交流感應繞組(5)、轉子鐵心(6)、轉子直流繞組(8)和旋轉整流器(10)；旋轉整流器(10)固定於轉軸(9)上，轉子交流感應繞組(5)的輸出端與旋轉整流器(10)的輸入端連接，旋轉整流器(10)的輸出端與轉子直流繞組(8)連接。優點該種結構的無刷同步電機取消了傳統同步電機中轉子側的電刷和滑環結構，也沒有同軸連接的單獨勵磁電機，使得電機結構簡單，運行可靠，便於維護，且本電機設計結構簡單，損耗小，效率高，使用場合廣泛。
文檔編號H02P9/14GK101714846SQ200910227209
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者何鳳有, 張曉 , 胡堃, 譚國俊, 鄧先明, 陳治國 申請人:徐州中礦大傳動與自動化有限公司