[发明专利]一种异步起动永磁同步电动机和异步电机改造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域，具体而言，涉及异步起动永磁同步电动机和异步电机改造方法。

背景技术

近年来随着中国经济的迅猛发展，人民生活水平的快速提高，我们对能源的需求越来越大，资源对外的依赖程度也日益严重，据统计，2011年我国一次能源消费量居世界第二位。能源问题不仅对经济影响大，也必然引起一些列环保问题，因此能源问题已经成为了影响我国发展的战略性问题。电能作为最主要的二次能源，也必然是最主要的节能对象，其中异步电机是最为普遍的用电设备，约占全国用电总量的60％。

异步电机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现电能量转换为机械能量的一种交流电机，包括鼠笼式异步电机和绕线式异步电机。异步电机在工作时，定子绕组产生的旋转磁场与转子绕组不同步，转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，消耗电网电能，这部分电能在转子绕组中发热消耗，使得电机的效率降低、电能损耗较大，并且工作温升大，电机的寿命较短，造成使用成本增加。

发明内容

本发明提供了一种异步起动永磁同步电动机和异步电机改造方法，使上述问题得到改善。

本发明是这样实现的：

一种异步起动永磁同步电动机，包括：

机壳，所述机壳设置有空腔；

定子，所述定子设置在所述空腔内并与所述机壳固定连接，所述定子的内侧缠绕设置有定子绕组；

鼠笼转子，所述鼠笼转子设置在所述定子的内侧并通过转动轴与所述机壳连接，所述定子绕组靠近所述鼠笼转子，所述鼠笼转子包括鼠笼圈、转子叠片、磁钢和铜条；

所述鼠笼圈为两个，分别设置在所述转子叠片的两端，所述鼠笼圈的一侧与所述转子叠片的端部贴合，所述鼠笼圈的外径与所述转子叠片的外径相等，所述鼠笼圈的中间部分设置有用于穿设所述转动轴的第一通孔，所述转动轴的一端与所述机壳固定连接，所述转动轴贯穿所述转子叠片和所述第一通孔且带动所述鼠笼转子绕自身轴心线转动，所述转子叠片和两个所述鼠笼圈的边缘部分均设置有多个第二通孔；

所述定子内侧与所述转子叠片之间设置有气隙，所述转子叠片上设置有四个横截面为矩形的通槽，所述通槽贯穿所述转子叠片，所述磁钢嵌设在所述通槽内，所述磁钢的一端与其中一个所述鼠笼圈固定连接；

所述转动轴的轴心线到所述磁钢的距离大于所述转动轴的直径，多个所述通槽旋转对称；

所述铜条为多个，所述铜条的两端穿过所述第二通孔并分别与两个所述鼠笼圈固定连接。

机壳的空腔用于放置定子和鼠笼转子，使二者在内部稳定工作；定子绕组在交流电的作用下产生旋转磁场，铜条用于切割定子绕组 产生的旋转磁场的磁力线并形成电磁转矩，推动鼠笼转子绕转动轴开始转动，当鼠笼转子的速度接近旋转磁场的变化速度时，磁钢与旋转磁场作用将鼠笼转子拉入同步速度，实现电机的同步运行，同步运动时，铜条不再切割磁力线。磁钢产生的磁场发挥作用使得异步电机最终可以形成永磁同步电机，既能发挥永磁同步电机的优点，又可以解决永磁电动机起动时需要加装驱动器的问题，降低永磁电动机的制作使用成本。

异步起动永磁同步电动机的起动原理：当电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生三相磁动势并产生旋转磁场；该旋转磁场与铜条有相对切割运动，根据电磁感应原理，铜条产生感应电动势及感应电流；根据电磁力定律，载流的铜条在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动鼠笼转子旋转；鼠笼转子的转速接近定子产生的旋转磁场时，磁钢产生的磁场与旋转磁场发生作用，牵引鼠笼转子与旋转磁场同步运转，此时铜条不再切割磁力线，形成永磁同步电动机，即采用异步电机的起动方法起动永磁同步电动机，当电机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。

进一步地，所述通槽和所述磁钢一一对应且均为四个，所述通槽的其中一条棱靠近所述转子叠片的边缘。

通槽的一条棱靠近转子叠片的边缘，在该位置处没有铜条，通槽两侧的铜条之间留有磁路，使磁钢产生的磁场与定子绕组产生的旋转磁场相对应并相互作用；在起动时的大差转率的条件下，铜条能够感应出大电流，产生感应的推力，该推力大于永磁铁的吸力，因此，电机可以带动负载起动。

进一步地，所述铜条为12根，相邻的两个所述通槽之间均设置有3根所述铜条，所述鼠笼圈为纯铜环，所述铜条的两端分别与两个所述鼠笼圈铆接。