專利名稱：多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步電機(jī)，特別涉及一種多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，存在采油廠、電動(dòng)汽車等各種要求拖動(dòng)裝置需要高起動(dòng)性能的場(chǎng)合，在這種場(chǎng)合運(yùn)行的拖動(dòng)裝置中電機(jī)的選取主要以工作時(shí)所需的最高功率為標(biāo)準(zhǔn)，通常最大功率發(fā)生在拖動(dòng)裝置起動(dòng)的瞬間，而正常運(yùn)行時(shí)所需的功率很低，這種選取方式造成能源的巨大浪費(fèi)。目前，為解決該問題，兩臺(tái)電機(jī)同軸串聯(lián)運(yùn)行的工作方式被提出，并在某些場(chǎng)合得 到應(yīng)用。該技術(shù)最早的應(yīng)用是為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行調(diào)速目的，此時(shí)，串聯(lián)的兩臺(tái)電機(jī)極數(shù)不同，通過變換運(yùn)行的電機(jī)實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的變化。后期又出現(xiàn)了不同的衍變結(jié)構(gòu)和工作方式，包括兩臺(tái)電機(jī)一起起動(dòng)然后單機(jī)運(yùn)行、有的采用在兩轉(zhuǎn)子間增加短路環(huán)來提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、有的依靠實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)起動(dòng)疊片轉(zhuǎn)子電機(jī)運(yùn)行來提高系統(tǒng)性能。但上述相關(guān)設(shè)計(jì)均采用感應(yīng)電機(jī)，電機(jī)效率和功率因數(shù)均較低，技術(shù)上對(duì)整體拖動(dòng)系統(tǒng)效率的改進(jìn)有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)。該永磁同步電機(jī)系統(tǒng)改變了常規(guī)采用大功率電機(jī)滿足重負(fù)荷起動(dòng)要求的動(dòng)力匹配方式，利用同軸的兩不同功率不同鐵心結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)，滿足不同運(yùn)行工況的要求；且本發(fā)明有效的解決了油田游梁式抽油機(jī)、螺桿泵、以及電動(dòng)汽車負(fù)載等重負(fù)載起動(dòng)低負(fù)荷運(yùn)行工況需要匹配使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率較大、系統(tǒng)效率較低、電能利用率差等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸、帶有繞組的定子鐵心A、帶有繞組的定子鐵心B、實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子和疊片永磁轉(zhuǎn)子；
所述的實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子與疊片永磁轉(zhuǎn)子軸向串接固定在所述轉(zhuǎn)軸上；
所述帶有繞組的定子鐵心A與實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子匹配對(duì)應(yīng)組成電機(jī)Ml ；
所述帶有繞組的定子鐵心B與疊片永磁轉(zhuǎn)子匹配對(duì)應(yīng)組成電機(jī)M2 ；
所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心長(zhǎng)度大于所述疊片永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心長(zhǎng)度；實(shí)心永磁電機(jī)及疊片永磁電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)度均分別是匹配對(duì)應(yīng)的，鐵心越長(zhǎng)功率越大。進(jìn)一步的，所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心兩端設(shè)有端環(huán)；
所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的軸向鐵心上開設(shè)有燕尾槽口，該燕尾槽口處嵌設(shè)有與所述燕尾槽口相匹配的槽楔。所述槽楔的兩端延伸至實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心外，該槽楔的兩端分別焊接固定在所述端環(huán)上。該設(shè)計(jì)的目的在于由槽楔和端環(huán)所組成的起動(dòng)籠，由于永磁電機(jī)本身不具備自起動(dòng)能力，實(shí)心轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)可以提高起動(dòng)能力但作用有限，這里增加起動(dòng)籠可以有效改善電機(jī)的起動(dòng)性能。進(jìn)一步的，所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)離疊片永磁轉(zhuǎn)子的一端的端環(huán)上設(shè)有凸起；該凸起為軸流式風(fēng)扇葉狀，且所述凸起沿實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)離疊片永磁轉(zhuǎn)子的一端的端環(huán)圓周均勻分布。在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，呈軸流式風(fēng)扇葉狀的凸起產(chǎn)生軸向風(fēng)壓，因而該凸起起到冷卻作用。進(jìn)一步的，所述疊片永磁轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)離實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的一端的端板上設(shè)有凸起；該凸起為軸流式風(fēng)扇葉狀，且所述凸起沿疊片永磁轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)離實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的一端的端板圓周均勻分布。在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，呈軸流式風(fēng)扇葉狀的凸起產(chǎn)生軸向風(fēng)壓，因而該凸起起到冷卻作
用。 進(jìn)一步的，所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的鐵心上設(shè)有軸向通風(fēng)孔A，且該軸向通風(fēng)孔A沿實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的鐵心圓周均勻分布；所述疊片永磁轉(zhuǎn)子的鐵心上設(shè)有軸向通風(fēng)孔B，且該軸向通風(fēng)孔B沿疊片永磁轉(zhuǎn)子的鐵心圓周均勻分布。所述軸向通風(fēng)孔A與軸向通風(fēng)孔B徑向高度相等，且軸向位置匹配對(duì)應(yīng)。所述的軸向通風(fēng)孔A與軸向通風(fēng)孔B使得軸向冷卻風(fēng)貫穿兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子，為冷卻風(fēng)的軸向流動(dòng)提供通道。在實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21和疊片永磁轉(zhuǎn)子22端部上所設(shè)的呈風(fēng)扇葉狀的凸起61、62產(chǎn)生軸向風(fēng)壓作用下，電機(jī)端部空氣通過軸向通風(fēng)孔A71與軸向通風(fēng)孔B72產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)，一方面直接帶走轉(zhuǎn)子鐵心熱量，另一方面與遠(yuǎn)離實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21的疊片永磁轉(zhuǎn)子22 —端的端部空氣混合后將熱量通過機(jī)殼和端蓋散失掉，進(jìn)而形成冷卻系統(tǒng)，即內(nèi)部自冷系統(tǒng)。進(jìn)一步的，所述電機(jī)Ml的轉(zhuǎn)換功率大于所述電機(jī)M2的轉(zhuǎn)換功率1-2個(gè)功率級(jí)。功率等級(jí)參考國(guó)標(biāo)GB/T 4772. 1-1999第11頁(yè)所給出旋轉(zhuǎn)電機(jī)優(yōu)先輸出的額定功率。進(jìn)一步的，所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子上匹配地固裝有切入式永磁磁鋼或瓦片狀永磁磁鋼；所述的疊片永磁轉(zhuǎn)子上匹配地固裝有切入式永磁磁鋼或瓦片狀永磁磁鋼。進(jìn)一步的，所述定子鐵心A入線端子上和定子鐵心B的入線端子上均分別裝有用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)疊片永磁子電機(jī)或?qū)嵭挠来呸D(zhuǎn)子電機(jī)輸出功率的電流檢測(cè)元件。所述的電流檢測(cè)元件通過監(jiān)測(cè)流向電樞繞組的電流，判斷兩臺(tái)子電機(jī)M1、M2的輸出功率。進(jìn)一步的，所述定子鐵心A的電源前端和定子鐵心B的電源前端均分別裝有用于進(jìn)行電源切換的接觸器。進(jìn)一步的，所述電機(jī)Ml和電機(jī)M2共用同一基座。本發(fā)明的工作原理如下
I.起動(dòng)時(shí)，控制器D控制中間繼電器KI線圈電源，觸點(diǎn)KI閉合，接觸器KMl線圈通電，KMl觸點(diǎn)閉合,進(jìn)而實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)Ml電源導(dǎo)通；起動(dòng)過程中只有實(shí)心永磁電機(jī)Ml起動(dòng)，而疊片永磁電機(jī)M2不接電源，這是由于疊片永磁轉(zhuǎn)子表面貼磁無起動(dòng)能力，如果采用切入式疊片結(jié)構(gòu)電機(jī)和實(shí)心電機(jī)同時(shí)起，由于切入式疊片結(jié)構(gòu)電機(jī)起動(dòng)電流大，會(huì)對(duì)整個(gè)電機(jī)產(chǎn)生沖擊，故不能同時(shí)起動(dòng)。由于實(shí)心永磁電機(jī)Ml起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,起動(dòng)電流小,故起動(dòng)時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯。2.起動(dòng)過程，控制器D通過電流檢測(cè)元件監(jiān)測(cè)實(shí)心永磁電機(jī)Ml電樞電流信號(hào)al，a2，a3 ;當(dāng)起動(dòng)電流降低至正常功率水平時(shí)，判斷起動(dòng)過程結(jié)束；控制器D控制中間繼電器K2線圈電源，觸點(diǎn)K2閉合，接觸器KM2線圈通電，KM2觸點(diǎn)閉合，疊片永磁電機(jī)M2電源導(dǎo)通開始工作；然后通過中間繼電器Kl切斷接觸器KMl電源，KMl觸點(diǎn)打開，實(shí)心永磁電機(jī)Ml
脫離電源停止工作。3.起動(dòng)完成后，實(shí)心永磁電機(jī)Ml停止工作，疊片永磁電機(jī)M2拖動(dòng)實(shí)心永磁電機(jī)Ml同時(shí)工作，實(shí)心永磁電機(jī)Ml作空載運(yùn)行。在低負(fù)荷時(shí)，即只有疊片永磁電機(jī)M2的30%-50%。由于疊片永磁電機(jī)功率比較小，可運(yùn)行在最佳工作區(qū)域內(nèi)。4.控制器D通過電流檢測(cè)元件監(jiān)測(cè)疊片永磁電機(jī)M2電樞電流信號(hào)13132沘3，進(jìn)而計(jì)算分析出M2實(shí)際輸出功率；當(dāng)檢測(cè)功率達(dá)到疊片永磁電機(jī)M2額定功率70%-80%時(shí)，通過控制器D將實(shí)心永磁電機(jī)Ml電源接通，然后將疊片永磁電機(jī)M2電源斷開，進(jìn)而Ml開始工作M2停止工作。這時(shí)負(fù)載只相當(dāng)于實(shí)心永磁電機(jī)Ml功率的30%-40%，電機(jī)可安全工作，系統(tǒng)并處于較佳節(jié)能狀態(tài)。5.控制器D通過電流檢測(cè)元件監(jiān)測(cè)實(shí)心永磁電機(jī)Ml電樞電流信號(hào)al，a2，a3和 實(shí)際輸出功率；當(dāng)檢測(cè)負(fù)載功率達(dá)到實(shí)心永磁電機(jī)Ml功率的70%-80%時(shí)，控制器D同時(shí)導(dǎo)通Kl和K2線圈，進(jìn)而接觸器KMl和KM2觸點(diǎn)同時(shí)閉合，使實(shí)心永磁電機(jī)Ml和疊片永磁電機(jī)M2同時(shí)工作。這時(shí)，負(fù)載僅相當(dāng)于兩臺(tái)永磁電機(jī)負(fù)載的50%-60%，節(jié)能效果顯著。同理，當(dāng)通過電流檢測(cè)元件得到電樞繞組電流確定實(shí)際輸出功率小于實(shí)心永磁電機(jī)Ml功率的30%時(shí)，控制器將工作電機(jī)切換為疊片永磁電機(jī)M2，使得系統(tǒng)始終處在最佳節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，具有如下積極有益的效果
I、本發(fā)明所提出的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，改變了常規(guī)采用大功率電機(jī)滿足重負(fù)荷起動(dòng)要求的動(dòng)力匹配方式，利用同軸的兩不同功率不同鐵心結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)，滿足不同運(yùn)行工況的要求。2、由于兩電機(jī)均為同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)輸出轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)可靠性。3、本發(fā)明所提出的永磁電機(jī)使得本永磁同步電機(jī)系統(tǒng)具有較高的效率和功率因數(shù)，不僅節(jié)能而且改善了供電網(wǎng)的電能質(zhì)量。4、內(nèi)部自冷系統(tǒng)使得電機(jī)運(yùn)行時(shí)能夠相互提供冷卻風(fēng)，使得轉(zhuǎn)子永磁體的工作溫度降低，不僅提高電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，而且延長(zhǎng)了永磁體的使用壽命。5、智能控制系統(tǒng)跟蹤檢測(cè)負(fù)載變化，根據(jù)負(fù)載不同決策最佳電機(jī)功率匹配，并自動(dòng)完成投運(yùn)功率的無縫變換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行。


圖I為本發(fā)明第一實(shí)施例的內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖4的左視圖。圖7為圖4的A-A剖視圖。圖8為圖4的B-B剖視圖。圖9為圖4的C-C剖視圖。圖10為圖4的右視圖。
圖11為本發(fā)明接觸器控制繞組的線路示意圖。圖12為本發(fā)明中信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析和指令發(fā)出控制器D芯板示意圖。圖13為本發(fā)明第二實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例I :
如圖I至10所示，一種多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸8、帶有繞組31的定子鐵心Al I、帶有繞組32的定子鐵心B12、實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21 和疊片永磁轉(zhuǎn)子22 ;所述的實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21與疊片永磁轉(zhuǎn)子22軸向串接固定在所述轉(zhuǎn)軸8上；所述帶有繞組31的定子鐵心All與實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21匹配對(duì)應(yīng)組成電機(jī)Ml ;所述帶有繞組32的定子鐵心B12與疊片永磁轉(zhuǎn)子22匹配對(duì)應(yīng)組成電機(jī)M2 ;所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21軸向鐵心長(zhǎng)度大于所述疊片永磁轉(zhuǎn)子22軸向鐵心長(zhǎng)度；實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21同與其對(duì)應(yīng)的帶有繞組31的定子鐵心All匹配對(duì)應(yīng)，疊片永磁轉(zhuǎn)子22同其對(duì)應(yīng)的帶有繞組32的定子鐵心B12匹配對(duì)應(yīng)，鐵心越長(zhǎng)功率越大。所述疊片永磁轉(zhuǎn)子22軸向鐵心兩端設(shè)有端板101 ;所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21軸向鐵心兩端設(shè)有端環(huán)42 ;所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21的軸向鐵心上開設(shè)有燕尾槽口 211，該燕尾槽口211處嵌設(shè)有與所述燕尾槽口 211相匹配的槽楔41 ;所述槽楔41的兩端延伸至實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21軸向鐵心外，該槽楔41的兩端分別焊接固定在所述端環(huán)42上。該設(shè)計(jì)的目的在于由槽楔41和端環(huán)42所組成的起動(dòng)籠，由于永磁電機(jī)本身不具備自起動(dòng)能力，實(shí)心轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)可以提高起動(dòng)能力但作用有限，這里增加起動(dòng)籠可以有效改善電機(jī)的起動(dòng)性能。所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21遠(yuǎn)離疊片永磁轉(zhuǎn)子22的一端的端環(huán)42上設(shè)有凸起61 ;該凸起61為軸流式風(fēng)扇葉狀，且所述凸起61沿實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21遠(yuǎn)離疊片永磁轉(zhuǎn)子22的一端的端環(huán)42圓周均勻分布。在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，呈軸流式風(fēng)扇葉狀的凸起61產(chǎn)生軸向風(fēng)壓,所述凸起61起到冷卻作用。所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21的鐵心上設(shè)有軸向通風(fēng)孔A71，且該軸向通風(fēng)孔A71沿實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21的鐵心圓周均勻分布；所述疊片永磁轉(zhuǎn)子22的鐵心上設(shè)有軸向通風(fēng)孔B72，且該軸向通風(fēng)孔B72沿疊片永磁轉(zhuǎn)子22的鐵心圓周均勻分布。所述軸向通風(fēng)孔A71與軸向通風(fēng)孔B72徑向高度相等，且軸向位置匹配對(duì)應(yīng)。所述的軸向通風(fēng)孔A71與軸向通風(fēng)孔B72使得軸向冷卻風(fēng)貫穿兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子21、22，為冷卻風(fēng)的軸向流動(dòng)提供通道。在實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21端環(huán)42上所設(shè)的呈風(fēng)扇葉狀的凸起61產(chǎn)生軸向風(fēng)壓作用下，電機(jī)端部空氣通過軸向通風(fēng)孔A71產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng),一方面直接帶走實(shí)心轉(zhuǎn)子鐵心熱量，另一方面與遠(yuǎn)離實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21的疊片永磁轉(zhuǎn)子22 —端的端部空氣混合后將熱量通過機(jī)殼和端蓋散失掉，進(jìn)而形成冷卻系統(tǒng)，即內(nèi)部自冷系統(tǒng)。所述電機(jī)Ml的轉(zhuǎn)換功率大于所述電機(jī)M2的轉(zhuǎn)換功率1-2個(gè)功率級(jí)。功率等級(jí)參考國(guó)標(biāo)GB/T 4772. 1-1999第11頁(yè)所給出旋轉(zhuǎn)電機(jī)優(yōu)先輸出的額定功率。所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21上匹配地固裝有切入式永磁磁鋼51 ;所述的疊片永磁轉(zhuǎn)子上匹配地固裝有瓦片狀永磁磁鋼52。所述定子鐵心All入線端子上和定子鐵心B12的入線端子上均分別裝有用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)疊片永磁子電機(jī)(Ml)或?qū)嵭挠来呸D(zhuǎn)子電機(jī)(M2)輸出功率的電流檢測(cè)元件ITl和IT2。所述的電流檢測(cè)元件通過監(jiān)測(cè)流向電樞繞組的電流，判斷兩臺(tái)子電機(jī)M1、M2的輸出功率。所述定子鐵心All的電源前端和定子鐵心B12的電源前端均分別裝有用于進(jìn)行電源切換的接觸器KMl，KM2 ;所述電機(jī)Ml和電機(jī)M2共用同一基座9。本發(fā)明的工作原理如下
I.起動(dòng)時(shí)，如圖11、12所示，控制器D控制中間繼電器Kl線圈電源，觸點(diǎn)Kl閉合，接觸器KMl線圈通電，KMl觸點(diǎn)閉合，進(jìn)而實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子電機(jī)Ml電源導(dǎo)通；起動(dòng)過程中只有實(shí)心永磁電機(jī)Ml起動(dòng)，而疊片永磁電機(jī)M2不接電源，這是由于疊片永磁轉(zhuǎn)子表面貼磁無起動(dòng)能力，如果采用切入式疊片結(jié)構(gòu)電機(jī)和實(shí)心電機(jī)同時(shí)起，由于切入式疊片結(jié)構(gòu)電機(jī)起動(dòng)電流大，會(huì)對(duì)整個(gè)電機(jī)產(chǎn)生沖擊，故不能同時(shí)起動(dòng)。由于實(shí)心永磁電機(jī)Ml起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,起動(dòng)電流小，故起動(dòng)時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯。2.起動(dòng)過程，控制器D通過電流檢測(cè)元件ITl監(jiān)測(cè)實(shí)心永磁電機(jī)Ml電樞電流信號(hào) al，a2，a3 ;當(dāng)起動(dòng)電流降低至正常功率水平時(shí)，判斷起動(dòng)過程結(jié)束；控制器D控制中間繼電器K2線圈電源，觸點(diǎn)K2閉合，接觸器KM2線圈通電，KM2觸點(diǎn)閉合，疊片永磁電機(jī)M2電源導(dǎo)通開始工作；然后通過中間繼電器Kl切斷接觸器KMl電源，KMl觸點(diǎn)打開，實(shí)心永磁電機(jī)Ml脫離電源停止工作。3.起動(dòng)完成后，實(shí)心永磁電機(jī)Ml停止工作，疊片永磁電機(jī)M2拖動(dòng)實(shí)心永磁電機(jī)Ml同時(shí)工作，實(shí)心永磁電機(jī)Ml作空載運(yùn)行。在低負(fù)荷時(shí)，即只有疊片永磁電機(jī)M2的30%-50%。由于疊片永磁電機(jī)功率比較小，可運(yùn)行在最佳工作區(qū)域內(nèi)。4.控制器D通過電流檢測(cè)元件IT2監(jiān)測(cè)疊片永磁電機(jī)M2電樞電流信號(hào)bl，b2，b3，進(jìn)而計(jì)算分析出M2實(shí)際輸出功率；當(dāng)檢測(cè)功率達(dá)到疊片永磁電機(jī)M2額定功率70%-80%時(shí)，通過控制器D將實(shí)心永磁電機(jī)Ml電源接通，然后將疊片永磁電機(jī)M2電源斷開，進(jìn)而Ml開始工作M2停止工作。這時(shí)負(fù)載只相當(dāng)于實(shí)心永磁電機(jī)Ml功率的30%-40%，電機(jī)可安全工作，系統(tǒng)并處于較佳節(jié)能狀態(tài)。5.控制器D通過電流檢測(cè)元件ITl監(jiān)測(cè)實(shí)心永磁電機(jī)Ml電樞電流信號(hào)al，a2，a3和實(shí)際輸出功率；當(dāng)檢測(cè)負(fù)載功率達(dá)到實(shí)心永磁電機(jī)Ml功率的70%-80%時(shí)，控制器D同時(shí)導(dǎo)通Kl和K2線圈，進(jìn)而接觸器KMl和KM2觸點(diǎn)同時(shí)閉合，使實(shí)心永磁電機(jī)Ml和疊片永磁電機(jī)M2同時(shí)工作。這時(shí)，負(fù)載僅相當(dāng)于兩臺(tái)永磁電機(jī)負(fù)載的50%-60%，節(jié)能效果顯著。同理，當(dāng)通過電流檢測(cè)元件得到電樞繞組電流確定實(shí)際輸出功率小于實(shí)心永磁電機(jī)Ml功率的30%時(shí)，控制器將工作電機(jī)切換為疊片永磁電機(jī)M2，使得系統(tǒng)始終處在最佳節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述疊片永磁轉(zhuǎn)子22上匹配地固裝有切入式永磁磁鋼。實(shí)施例3
如圖13所示，本實(shí)施例與實(shí)施例I或2的區(qū)別在于所述疊片永磁轉(zhuǎn)子22遠(yuǎn)離實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21的一端的端板101上設(shè)有凸起62 ;該凸起62為軸流式風(fēng)扇葉狀，且所述凸起62沿疊片永磁轉(zhuǎn)子22遠(yuǎn)離實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21的一端的端板101圓周均勻分布。在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，呈軸流式風(fēng)扇葉狀的凸起62產(chǎn)生軸向風(fēng)壓，所述凸起62起到冷卻作用。
在實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21和疊片永磁轉(zhuǎn)子22端部上所設(shè)的呈風(fēng)扇葉狀的凸起61、62產(chǎn)生軸向風(fēng)壓作用下，電機(jī)端部空氣通過軸向通風(fēng)孔A71與軸向通風(fēng)孔B72產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)，一方面直接帶走轉(zhuǎn)子鐵心熱量，另一方面與遠(yuǎn)離實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子21的疊片永磁轉(zhuǎn)子22 —端的端部空氣混合后將熱量通過機(jī)殼和端蓋散失掉，進(jìn)而形成冷卻系統(tǒng)，即內(nèi)部自冷系統(tǒng)。本文中所采用的描述方位的詞語(yǔ)“上”、“下”、“左”、“右”等均是為了說明的方便基于附圖中圖面所示的方位而言的，在實(shí)際裝置中這些方位可能由于裝置的擺放方式而有所不同。綜上所述，本發(fā)明所述的實(shí)施方式僅提供一種最佳的實(shí)施方式，本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人士仍可能基于本發(fā)明所揭示的內(nèi)容而作各種不背離本發(fā)明創(chuàng)作精神的替換及修飾；因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于實(shí)施例所揭示 的技術(shù)內(nèi)容，故凡依本發(fā)明的形狀、構(gòu)造及原理所做的等效變化，均涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸、帶有繞組的定子鐵心A、帶有繞組的定子鐵心B、實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子和疊片永磁轉(zhuǎn)子； 所述的實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子與疊片永磁轉(zhuǎn)子軸向串接固定在所述轉(zhuǎn)軸上； 所述帶有繞組的定子鐵心A與實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子匹配對(duì)應(yīng)組成電機(jī)Ml ； 所述帶有繞組的定子鐵心B與疊片永磁轉(zhuǎn)子匹配對(duì)應(yīng)組成電機(jī)M2 ； 所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心長(zhǎng)度大于所述疊片永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心兩端設(shè)有端環(huán)； 所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的軸向鐵心上開設(shè)有燕尾槽口，該燕尾槽口處嵌設(shè)有與所述燕尾槽口相匹配的槽楔； 所述槽楔的兩端延伸至實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心外，該槽楔的兩端分別焊接固定在所述端環(huán)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)離疊片永磁轉(zhuǎn)子的一端的端環(huán)上設(shè)有凸起；該凸起為軸流式風(fēng)扇葉狀，且所述凸起沿實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)離疊片永磁轉(zhuǎn)子的一端的端環(huán)圓周均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述疊片永磁轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)離實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的一端的端板上設(shè)有凸起；該凸起為軸流式風(fēng)扇葉狀，且所述凸起沿疊片永磁轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)離實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的一端的端板圓周均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的鐵心上設(shè)有軸向通風(fēng)孔A，且該軸向通風(fēng)孔A沿實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子的鐵心圓周均勻分布；所述疊片永磁轉(zhuǎn)子的鐵心上設(shè)有軸向通風(fēng)孔B，且該軸向通風(fēng)孔B沿疊片永磁轉(zhuǎn)子的鐵心圓周均勻分布；所述軸向通風(fēng)孔A與軸向通風(fēng)孔B徑向高度相等，且軸向位置匹配對(duì)應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述電機(jī)Ml的轉(zhuǎn)換功率大于所述電機(jī)M2的轉(zhuǎn)換功率1-2個(gè)功率級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子上匹配地固裝有切入式永磁磁鋼或瓦片狀永磁磁鋼；所述的疊片永磁轉(zhuǎn)子上匹配地固裝有切入式永磁磁鋼或瓦片狀永磁磁鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述定子鐵心A入線端子上和定子鐵心B的入線端子上均分別裝有用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)疊片永磁子電機(jī)或?qū)嵭挠来呸D(zhuǎn)子電機(jī)輸出功率的電流檢測(cè)兀件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述定子鐵心A的電源前端和定子鐵心B的電源前端均分別裝有用于進(jìn)行電源切換的接觸器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述電機(jī)Ml和電機(jī)M2共用同一基座。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功率實(shí)心轉(zhuǎn)子與疊片轉(zhuǎn)子串聯(lián)式永磁同步電機(jī)系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)軸、帶有繞組的定子鐵心A、帶有繞組的定子鐵心B、實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子和疊片永磁轉(zhuǎn)子；實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子與疊片永磁轉(zhuǎn)子軸向串接固定在所述轉(zhuǎn)軸上；定子鐵心A與實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子匹配對(duì)應(yīng)組成電機(jī)M1；帶定子鐵心B與疊片永磁轉(zhuǎn)子匹配對(duì)應(yīng)組成電機(jī)M2；實(shí)心永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心長(zhǎng)度大于所述疊片永磁轉(zhuǎn)子軸向鐵心長(zhǎng)度。本發(fā)明利用同軸的兩不同功率不同鐵心結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)，滿足不同運(yùn)行工況的要求；且本發(fā)明有效的解決了油田游梁式抽油機(jī)、螺桿泵、以及電動(dòng)汽車負(fù)載等重負(fù)載起動(dòng)低負(fù)荷運(yùn)行工況需要匹配使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率較大、系統(tǒng)效率較低、電能利用率差等問題。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102868267SQ20121036950
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者李偉力, 高晗瓔, 張曉晨, 曹君慈, 張奕黃, 付敏 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)