[发明专利]多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步电机，特别涉及一种多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统。

背景技术

在工农业生产中，存在采油厂、电动汽车等各种要求拖动装置需要高起动性能的场合，在这种场合运行的拖动装置中电机的选取主要以工作时所需的最高功率为标准，通常最大功率发生在拖动装置起动的瞬间，而正常运行时所需的功率很低，这种选取方式造成能源的巨大浪费。

目前，为解决该问题，两台电机同轴串联运行的工作方式被提出，并在某些场合得到应用。该技术最早的应用是为了实现运行调速目的，此时，串联的两台电机极数不同，通过变换运行的电机实现输出转速的变化。后期又出现了不同的衍变结构和工作方式，包括两台电机一起起动然后单机运行、有的采用在两转子间增加短路环来提高起动转矩、有的依靠实心转子电机起动叠片转子电机运行来提高系统性能。但上述相关设计均采用感应电机，电机效率和功率因数均较低，技术上对整体拖动系统效率的改进有限。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的缺陷，而提供一种多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统。该永磁同步电机系统改变了常规采用大功率电机满足重负荷起动要求的动力匹配方式，利用同轴的两不同功率不同铁心结构的永磁同步电机，满足不同运行工况的要求；且本发明有效的解决了油田游梁式抽油机、螺杆泵、以及电动汽车负载等重负载起动低负荷运行工况需要匹配使用的驱动电机功率较大、系统效率较低、电能利用率差等问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种多功率实心转子与叠片转子串联式永磁同步电机系统，所述系统包括转轴、带有绕组的定子铁心A、带有绕组的定子铁心B、实心永磁转子和叠片永磁转子；

所述的实心永磁转子与叠片永磁转子轴向串接固定在所述转轴上；

所述带有绕组的定子铁心A与实心永磁转子匹配对应组成电机M1；

所述带有绕组的定子铁心B与叠片永磁转子匹配对应组成电机M2；

所述实心永磁转子轴向铁心长度大于所述叠片永磁转子轴向铁心长度；实心永磁电机及叠片永磁电机的定、转子铁心长度均分别是匹配对应的，铁心越长功率越大。

进一步的，所述实心永磁转子轴向铁心两端设有端环； 

所述实心永磁转子的轴向铁心上开设有燕尾槽口，该燕尾槽口处嵌设有与所述燕尾槽口相匹配的槽楔。

所述槽楔的两端延伸至实心永磁转子轴向铁心外，该槽楔的两端分别焊接固定在所述端环上。该设计的目的在于：由槽楔和端环所组成的起动笼，由于永磁电机本身不具备自起动能力，实心转子永磁电机可以提高起动能力但作用有限，这里增加起动笼可以有效改善电机的起动性能。

进一步的，所述实心永磁转子远离叠片永磁转子的一端的端环上设有凸起；该凸起为轴流式风扇叶状，且所述凸起沿实心永磁转子远离叠片永磁转子的一端的端环圆周均匀分布。在电机旋转时，呈轴流式风扇叶状的凸起产生轴向风压，因而该凸起起到冷却作用。

进一步的，所述叠片永磁转子远离实心永磁转子的一端的端板上设有凸起；该凸起为轴流式风扇叶状，且所述凸起沿叠片永磁转子远离实心永磁转子的一端的端板圆周均匀分布。在电机旋转时，呈轴流式风扇叶状的凸起产生轴向风压，因而该凸起起到冷却作用。

进一步的，所述实心永磁转子的铁心上设有轴向通风孔A，且该轴向通风孔A沿实心永磁转子的铁心圆周均匀分布；所述叠片永磁转子的铁心上设有轴向通风孔B，且该轴向通风孔B沿叠片永磁转子的铁心圆周均匀分布。

所述轴向通风孔A与轴向通风孔B径向高度相等，且轴向位置匹配对应。所述的轴向通风孔A与轴向通风孔B使得轴向冷却风贯穿两个电机转子，为冷却风的轴向流动提供通道。在实心永磁转子21和叠片永磁转子22端部上所设的呈风扇叶状的凸起61、62产生轴向风压作用下，电机端部空气通过轴向通风孔A71与轴向通风孔B72产生轴向运动，一方面直接带走转子铁心热量，另一方面与远离实心永磁转子21的叠片永磁转子22一端的端部空气混合后将热量通过机壳和端盖散失掉，进而形成冷却系统，即内部自冷系统。

进一步的，所述电机M1的转换功率大于所述电机M2的转换功率1-2个功率级。功率等级：参考国标GB/T 4772.1-1999第11页所给出旋转电机优先输出的额定功率。

进一步的，所述实心永磁转子上匹配地固装有切入式永磁磁钢或瓦片状永磁磁钢；所述的叠片永磁转子上匹配地固装有切入式永磁磁钢或瓦片状永磁磁钢。