專利名稱：一種無(wú)刷雙饋異步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙饋異步電機(jī),尤其是一種工礦企業(yè)中應(yīng)用 的無(wú)刷雙饋異步電機(jī)。
背景技術(shù)：
雙饋電機(jī)的功率繞組直接與工頻電網(wǎng)連接，控制繞組通過(guò)變頻器與電網(wǎng)連接。雙饋電機(jī)功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，調(diào)速范圍寬。在額定轉(zhuǎn)速附近運(yùn)行時(shí)，變頻電源只需給控制繞組供電，其容量遠(yuǎn)小于電動(dòng)機(jī)的額定功率，一方面降低了調(diào)速系統(tǒng)的成本，另一方面減少了對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。因此，目前有刷雙饋電機(jī)廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電和交流提升系統(tǒng)。但是，有刷雙饋電機(jī)存在電刷，容易產(chǎn)生機(jī)械故障，電機(jī)維護(hù)工作量大，可靠性較差，應(yīng)用場(chǎng)合也受限制的缺點(diǎn)。無(wú)刷化是克服這些缺點(diǎn)的根本途徑，但是現(xiàn)有的無(wú)刷雙饋電機(jī)的線槽都是與轉(zhuǎn)軸方向相同的直線型線槽，控制繞組和功率繞組之間存在電磁耦合關(guān)系，會(huì)在對(duì)方繞組中感應(yīng)電勢(shì)和消耗功率，因此現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的無(wú)刷雙饋電機(jī)損耗較大，效率較低，不能滿足工程應(yīng)用的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)目前已有技術(shù)的不足之處，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高損耗小的無(wú)刷雙饋異步電機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的無(wú)刷雙饋異步電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸、設(shè)在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外設(shè)有定子，所述的定子包括定子鐵心，定子鐵心的內(nèi)環(huán)面切向方向設(shè)有三個(gè)圓環(huán)形的定子三相控制繞組線槽，定子三相控制繞組線槽內(nèi)設(shè)有定子三相控制繞組，定子鐵心的內(nèi)環(huán)面軸向方向設(shè)有多個(gè)直線形的定子三相功率繞組線槽，定子三相功率繞組線槽內(nèi)設(shè)有定子三相功率繞組，所述轉(zhuǎn)子上分段設(shè)有三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心，所述每個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心上切向方向均設(shè)有一個(gè)與定子三相控制繞組線槽相對(duì)應(yīng)的圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽，轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子三相控制繞組，轉(zhuǎn)子鐵心上沿軸向方向設(shè)有直線型的轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽，轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子三相功率繞組。所述的定子三相功率繞組和定子三相控制繞組在空間相互垂直分布；所述的轉(zhuǎn)子三相功率繞組和轉(zhuǎn)子三相控制繞組相互垂直分布；所述的三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心之間留有氣隙。有益效果(I)、本實(shí)用新型利用定子控制繞組和轉(zhuǎn)子控制繞組構(gòu)成的變壓器，實(shí)現(xiàn)了可逆變頻器與轉(zhuǎn)子功率繞組的無(wú)電刷連接，提高了電機(jī)的可靠性，降低了維護(hù)工作量；(2)、本實(shí)用新型無(wú)刷雙饋異步電機(jī)中的繞線異步電機(jī)子系統(tǒng)和變壓器子系統(tǒng)共用鐵心，因此，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較??；(3)、本明的定子三相功率繞組和定子三相控制繞組在空間相互垂直分布，它們之間不存在電磁耦合關(guān)系，不會(huì)在對(duì)方繞組中感應(yīng)電勢(shì)和消耗功率；轉(zhuǎn)子三相功率繞組和轉(zhuǎn)子三相控制繞組也在空間相互垂直分布，它們之間也不存在電磁耦合關(guān)系，不會(huì)在對(duì)方繞組中感應(yīng)電勢(shì)和消耗功率，因此電機(jī)效率高，損耗小，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小。

圖I是本實(shí)用新型無(wú)刷雙饋異步電機(jī)的縱剖截面結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型無(wú)刷雙饋異步電機(jī)的定子鐵心縱剖面結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型無(wú)刷雙饋異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實(shí)用新型的一個(gè)定子功率繞組線圈和一個(gè)定子 控制繞組線圈的空間分布圖。圖5是實(shí)用新型無(wú)刷雙饋異步電機(jī)的控制繞組電路圖。圖中1_定子鐵心；2_定子三相功率繞組；3_定子三相控制繞組線槽；3-1_定子A相控制繞組線槽；3-2_定子B相控制繞組線槽；3-3_定子C相控制繞組線槽；4_定子三相控制繞組；5_轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽；5-1_轉(zhuǎn)子a相控制繞組線槽；5-2_轉(zhuǎn)子b相控制繞組線槽；5-3_轉(zhuǎn)子c相控制繞組線槽；6_轉(zhuǎn)子三相控制繞組；7_轉(zhuǎn)子三相功率繞組；8_轉(zhuǎn)子鐵心；8-l-a轉(zhuǎn)子鐵心；8-2-b轉(zhuǎn)子鐵心；8-3-c轉(zhuǎn)子鐵心；9_轉(zhuǎn)軸；10_定子三相功率繞組線槽；11_轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽；12_變頻器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述圖I、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的無(wú)刷雙饋異步電機(jī)包括轉(zhuǎn)軸9，設(shè)在轉(zhuǎn)軸9上的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外設(shè)有定子，所述的定子包括定子鐵心1，定子鐵心I的內(nèi)環(huán)面切向方向設(shè)有三個(gè)圓環(huán)形的定子三相控制繞組線槽3，定子三相控制繞組線槽3內(nèi)設(shè)有定子三相控制繞組4，定子鐵心I的內(nèi)環(huán)面軸向方向設(shè)有多個(gè)直線形的定子三相功率繞組線槽10，定子三相功率繞組線槽10內(nèi)設(shè)有定子三相功率繞組2，其中定子鐵心I內(nèi)表面開有36個(gè)定子三相功率繞組線槽10和3個(gè)定子三相控制繞組線槽3，定子三相功率繞組2和定子三相控制繞組4在空間相互垂直分布；所述轉(zhuǎn)子上分段設(shè)有三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心8，轉(zhuǎn)子鐵心8由0. 3mm厚的硅鋼片疊成，所述的三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心8之間留有氣隙，，所述每個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心8上切向方向均設(shè)有一個(gè)與定子三相控制繞組線槽3相對(duì)應(yīng)的圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽5，轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽5內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子三相控制繞組6，轉(zhuǎn)子鐵心8上沿軸向方向設(shè)有直線型的轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽11，轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽11內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子三相功率繞組7，轉(zhuǎn)子三相功率繞組7和轉(zhuǎn)子三相控制繞組6也相互垂直分布。如圖3所示，轉(zhuǎn)子鐵心8由依次套裝于轉(zhuǎn)軸9上的a轉(zhuǎn)子鐵心8_l、b轉(zhuǎn)子鐵心8-2和c轉(zhuǎn)子鐵心8-3三段鐵心柱組成。所述轉(zhuǎn)子鐵心8上的轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽11和轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽5，轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽11是直線型，其方向與轉(zhuǎn)軸9方向相同，且每段轉(zhuǎn)子鐵心柱上的轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽11沿轉(zhuǎn)軸9方向?qū)R，轉(zhuǎn)子三相功率繞組7安放在上述轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽11中，所述每個(gè)轉(zhuǎn)子三相功率繞組7的有效邊貫穿于上述三段轉(zhuǎn)子鐵心8 ;定子三相控制繞組線槽3由定子A相控制繞組線槽3-1、定子B相控制繞組線槽3-2和定子C相控制繞組線槽3-3三個(gè)以轉(zhuǎn)軸9中心為圓心的圓環(huán)型線槽組成，其中定子A相控制繞組線槽3-1與轉(zhuǎn)子a相控制繞組線槽5-1構(gòu)成同心圓槽結(jié)構(gòu)，定子B相控制繞組線槽3-2與轉(zhuǎn)子b相控制繞組線槽5-2構(gòu)成同心圓槽結(jié)構(gòu)，定子C相控制繞組線槽3-3與轉(zhuǎn)子c相控制繞組線槽5-3構(gòu)成同心圓槽結(jié)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽5由轉(zhuǎn)子a相控制繞組線槽5-1、轉(zhuǎn)子b相控制繞組線槽5-2和轉(zhuǎn)子c相控制繞組線槽5-3三個(gè)以轉(zhuǎn)軸9中心為圓心的圓環(huán)型線槽組成，其中轉(zhuǎn)子a相控制繞組線槽5-1位于上述a轉(zhuǎn)子鐵心8-1中部的表面鐵心內(nèi)，轉(zhuǎn)子b相控制繞組線槽5-2位于上述b轉(zhuǎn)子鐵心8-2中部的表面鐵心內(nèi)，轉(zhuǎn)子c相控制繞組線槽5-3位于上述c轉(zhuǎn)子鐵心8-3中部的表面鐵心內(nèi)；所述轉(zhuǎn)子三相控制繞組6是圓環(huán)型結(jié)構(gòu)，有三個(gè)集中繞組，分別安放在所述三個(gè)轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽5中；所述定子A相控制繞組線槽的槽口與轉(zhuǎn)子a相控制繞組線槽的槽口對(duì)齊，定子B相控制繞組線槽的槽口與轉(zhuǎn)子b相控制繞組線槽的槽口對(duì)齊，定子C相控制繞組線槽的槽口與轉(zhuǎn)子c相控制繞組線槽的槽口對(duì)齊。由圖4所示，定子三相功率繞組2線圈構(gòu)成的平面與 定子三相控制繞組4線圈構(gòu)成的平面在空間相互垂直分布，它們之間不存在電耦合關(guān)系，不會(huì)在對(duì)方繞組中感應(yīng)電勢(shì)和消耗功率。同樣的，轉(zhuǎn)子三相功率繞組7線圈構(gòu)成的平面和轉(zhuǎn)子三相控制繞組6線圈構(gòu)成的平面在空間相互垂直分布，它們之間也不存在電耦合關(guān)系，不會(huì)在對(duì)方繞組中感應(yīng)電勢(shì)和消耗功率。由圖5，轉(zhuǎn)子三相功率繞組I和轉(zhuǎn)子三相控制繞組6分別采用星型連接，并且其首端對(duì)應(yīng)連接，定子三相控制繞組4也采用星型連接，并將其首端與變頻器12相連接，當(dāng)改變變頻器輸出給定子三相控制繞組4的電壓頻率時(shí)，該變頻電壓通過(guò)變壓器傳遞給轉(zhuǎn)子三相功率繞組7，所述的變壓器是定子三相控制繞組4和轉(zhuǎn)子三相控制繞組6構(gòu)成，這樣就可以對(duì)轉(zhuǎn)子三相功率繞組7外加電源的頻率和幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)。工作原理本實(shí)用新型的無(wú)刷雙饋異步電機(jī)由繞線異步電機(jī)子系統(tǒng)和變壓器子系統(tǒng)組成。其中，定子功率繞組和轉(zhuǎn)子三相功率繞組7構(gòu)成了繞線異步電機(jī)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換；定子控制繞組和轉(zhuǎn)子控制繞組構(gòu)成了變壓器子系統(tǒng)，利用變壓器原理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子三相功率繞組7外加勵(lì)磁電源頻率和幅值的無(wú)電刷調(diào)節(jié)功能。本實(shí)用新型的無(wú)刷雙饋異步電機(jī)雙饋運(yùn)行時(shí)，定子三相功率繞組2直接與工頻電網(wǎng)連接，定子三相控制繞組4通過(guò)變頻器12與電網(wǎng)連接。當(dāng)改變?cè)撟冾l器12輸出給定子三相控制繞組4的電壓頻率時(shí)，該變頻電壓通過(guò)變壓器傳遞給轉(zhuǎn)子三相功率繞組7，所述的變壓器是定子三相控制繞組3和轉(zhuǎn)子三相控制繞組6構(gòu)成，這樣就可以對(duì)轉(zhuǎn)子三相功率繞組7外加電源的頻率和幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制電機(jī)速度、功率因數(shù)的目的。
權(quán)利要求1.一種無(wú)刷雙饋異步電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸(9)、設(shè)在轉(zhuǎn)軸(9)上的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外設(shè)有定子，其特征在于所述的定子包括定子鐵心(1)，定子鐵心(I)的內(nèi)環(huán)面切向方向設(shè)有三個(gè)圓環(huán)形的定子三相控制繞組線槽(3)，定子三相控制繞組線槽(3)內(nèi)設(shè)有定子三相控制繞組(4)，定子鐵心(I)的內(nèi)環(huán)面軸向方向設(shè)有多個(gè)直線形的定子三相功率繞組線槽(10)，定子三相功率繞組線槽(10)內(nèi)設(shè)有定子三相功率繞組(2)，所述轉(zhuǎn)子上分段設(shè)有三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心(8)，所述每個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心(8)上切向方向均設(shè)有一個(gè)與定子三相控制繞組線槽(3)相對(duì)應(yīng)的圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽(5)，轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽(5)內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子三相控制繞組(6)，轉(zhuǎn)子鐵心(8)上沿軸向方向設(shè)有直線型的轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽(11)，轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽(11)內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子三相功率繞組(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)刷雙饋異步電機(jī)，其特征在于所述的定子三相功率繞組(2)和定子三相控制繞組(4)在空間相互垂直分布；所述的轉(zhuǎn)子三相功率繞組(7)和轉(zhuǎn)子三相控制繞組(6)相互垂直分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)刷雙饋異步電機(jī)，其特征在于所述的三個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心(8)之間留有氣隙。
專利摘要本實(shí)用新型公布的一種無(wú)刷雙饋異步電機(jī)，包括轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外設(shè)有定子，所述的定子包括定子鐵心，定子鐵心的內(nèi)環(huán)面切向方向設(shè)有三個(gè)圓環(huán)形的定子三相控制繞組線槽，定子三相控制繞組線槽內(nèi)設(shè)有定子三相控制繞組，定子鐵心的內(nèi)環(huán)面軸向方向設(shè)有多個(gè)直線形的定子三相功率繞組線槽，定子三相功率繞組線槽內(nèi)設(shè)有定子三相功率繞組，所述每個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心上切向方向均設(shè)有一個(gè)與定子三相控制繞組線槽相對(duì)應(yīng)的圓環(huán)形的轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽，轉(zhuǎn)子三相控制繞組線槽內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子三相控制繞組，轉(zhuǎn)子鐵心上沿軸向方向設(shè)有直線型的轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽，轉(zhuǎn)子三相功率繞組線槽內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子三相功率繞組。其效率高，損耗小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小。
文檔編號(hào)H02K17/12GK202586681SQ20122020490
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者鄧先明, 譚國(guó)俊, 陳治國(guó), 曹海洋, 甄文歡, 龐晴晴 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)