申请/专利权人：沈阳理工大学

申请日：2019-04-04

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN109936269B

主分类号：H02K29/08

分类号：H02K29/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2019.07.19#实质审查的生效;2019.06.25#公开

摘要：一种三相交流绕线转子非接触换向供电电动机，包括主电机、励磁机和环形换向控制器。两条直流母线、多个可控硅开关元件、多个霍尔开关元件、多个全桥整流元件设置于与转子同轴的环形支架上。在环形支架的外侧设置有环形磁铁支架。在磁铁支架上均布多个永磁磁铁，励磁机与主电机定子绕组具有相同极对数，磁场旋转方向。励磁机转子主绕组与主电机转子绕组的线圈数量相同。励磁机转子副绕组连接在全桥整流元件的交流输入端上，多个励磁换向线与多个主换向线通过可控硅开关元件连接。每个可控硅开关元件通过霍尔开关元件连接在两条直流母线上。实现了对三相异步电动机转子的非接触供换向供电，取消了传统的使用滑环和铜头。

主权项：1.一种三相交流绕线转子非接触换向供电电动机，包括主电机、励磁机和环形换向控制器；主电机，包括主电机定子1、主电机定子绕组3、主电机转子5和主电机转子绕组7；主电机定子1套设在主电机转子5的外侧，主电机定子绕组3嵌入在主电机定子1的铁芯凹槽内，主电机转子绕组7嵌入在主电机转子5的铁芯凹槽内；励磁机，包括励磁机定子2、励磁机定子绕组4、励磁机转子6、励磁机转子主绕组8和励磁机转子副绕组9；励磁机定子2套设在励磁机转子6的外侧，励磁机定子绕组4嵌入在励磁机定子2的铁芯凹槽内，励磁机转子主绕组8和励磁机转子副绕组9嵌入在励磁机转子6的铁芯凹槽内，其特征在于：环形换向控制器，包括环形支架17、多个可控硅开关元件12、多个霍尔开关元件15、两条直流母线14和多个全桥整流元件13；两条直流母线14、多个可控硅开关元件12、多个霍尔开关元件15、多个全桥整流元件13设置于与转子同轴的环形支架17上；多个可控硅开关元件12、多个霍尔开关元件15和多个全桥整流元件13各自按圆周均布排列布置在环形支架上（17）；霍尔开关元件15的工作表面朝向圆周的法线方向；在环形支架17的外侧设置有环形磁铁支架16；在磁铁支架16上均布多个永磁磁铁18，永磁磁铁18数量按照主电机的极数而定，主电机为两极三相电动机设置三个永磁磁铁18，主电机为四极三相电动机设置六个永磁磁铁18；永磁磁铁18工作表面能够与霍尔开关元件15的工作表面非接触重合，永磁磁铁18工作表面与霍尔开关元件15的工作表面之间保留间隙；励磁机定子2与主电机定子1同轴设置，励磁机定子绕组4与主电机定子绕组3具有相同极对数，励磁机定子2与主电机定子1磁场旋转方向相同，励磁机转子6与主电机转子5共轴设置，励磁机转子6与主电机转子5均为绕线转子且转子铁芯开槽数相同，励磁机转子主绕组8的线圈数量与主电机转子绕组7的线圈数量相同；励磁机转子副绕组9的每个线圈两端连接在对应的全桥整流元件13的交流输入端上，全桥整流元件13的两个直流输出端分别接在两条直流母线14上，形成多脉波整流电路；主电机转子绕组7上的多个线圈依次首尾串联，并从各个串联节点引出主换向线10；励磁机转子主绕组8上的多个线圈依次首尾串联，并从各个串联节点引出励磁换向线11；多个励磁换向线11与多个主换向线10相对布置并且通过可控硅开关元件12一一对应连接；每个可控硅开关元件12的直流触发电路通过霍尔开关元件15连接在两条直流母线14上。

全文数据：一种三相交流绕线转子非接触换向供电电动机技术领域本发明属于电动机领域，特别涉及一种三相交流绕线转子非接触换向供电电动机。背景技术发明人在发明专利CN104993627里面提出了种转子工频交流励磁的三相交流调速电动机，该电动机具有良好的调压调速性能，不足之处在于，转子供电采用传统的铜头换向器供电，换向器和电刷存在着磨损，需要经常更换碳刷，对换向器进行维修。同时电刷供电存在着无法避免的打火问题、不防爆，严重影响了该电机的推广使用。发明内容针对以上问题，本发明提出了一种三相交流绕线转子非接触换向供电电动机。解决了原有电动机换向器和电刷磨损，电刷不防爆的问题。采用的技术方案是：一种三相交流绕线转子非接触换向供电电动机，包括主电机、励磁机和环形换向控制器。主电机，包括主电机定子、主电机定子绕组、主电机转子和主电机转子绕组。主电机定子套设在主电机转子的外侧，主电机定子绕组嵌入在主电机定子的铁芯凹槽内，主电机转子绕组嵌入在主电机转子的铁芯凹槽内。励磁机，包括励磁机定子、励磁机定子绕组、励磁机转子、励磁机转子主绕组和励磁机转子副绕组。励磁机定子套设在励磁机转子的外侧，励磁机定子绕组嵌入在励磁机定子的铁芯凹槽内，励磁机转子主绕组和励磁机转子副绕组嵌入在励磁机转子的铁芯凹槽内。其技术要点在于：环形换向控制器，包括环形支架、多个可控硅开关元件、多个霍尔开关元件、两条直流母线和多个全桥整流元件。两条直流母线、多个可控硅开关元件、多个霍尔开关元件、多个全桥整流元件设置于与转子同轴的环形支架上。多个可控硅开关元件、多个霍尔开关元件和多个全桥整流元件各自按圆周均布排列布置在环形支架上，等角度间隔均布。霍尔开关元件的工作表面朝向圆周的法线方向。在环形支架的外侧设置有环形磁铁支架。在磁铁支架上均布多个永磁磁铁，永磁磁铁数量按照主电机的极数而定，主电机为两极三相电动机设置三个永磁磁铁，主电机为四极三相电动机设置六个永磁磁铁。永磁磁铁工作表面能够与霍尔开关元件的工作表面非接触重合，永磁磁铁工作表面与霍尔开关元件的工作表面之间保留间隙。励磁机定子与主电机定子同轴设置，励磁机定子绕组与主电机定子绕组具有相同极对数，励磁机定子与主电机定子磁场旋转方向相同，励磁机转子与主电机转子共轴设置，励磁机转子与主电机转子均为绕线转子且转子铁芯开槽数相同，励磁机转子主绕组的线圈数量与主电机转子绕组的线圈数量相同。励磁机转子副绕组的每个线圈两端连接在对应的全桥整流元件的交流输入端上，全桥整流元件的两个直流输出端分别接在两条直流母线上，形成多脉波整流电路。主电机转子绕组上的多个线圈依次首尾串联，并从各个串联节点引出主换向线。励磁机转子主绕组上的多个线圈依次首尾串联，并从各个串联节点引出励磁换向线。多个励磁换向线与多个主换向线相对布置并且通过可控硅开关元件一一对应连接。每个可控硅开关元件的直流触发电路通过霍尔开关元件连接在两条直流母线上。其优点在于：1、实现了对三相异步电动机转子的非接触供换向供电，取消了传统的使用滑环和铜头。2、非接触供电，没有磨损，减少了维护工作量，增加设备可靠性。3、使转子供电的三相电动机实现了防爆功能。附图说明图1是电机整体结构示意图。图2是转子交流绕组原理展开图。图3是转子交流绕组原理局部放大展开图。图4是转子直流供电绕组原理展开图。图5是转子直流供电绕组原理局部放大展开图。具体实施方式一种三相交流绕线转子非接触换向供电电动机，包括主电机、励磁机和环形换向控制器。主电机，包括主电机定子1、主电机定子绕组3、主电机转子5和主电机转子绕组7。主电机定子1套设在主电机转子5的外侧，主电机定子绕组3嵌入在主电机定子1的铁芯凹槽内，主电机转子绕组7嵌入在主电机转子5的铁芯凹槽内。励磁机，包括励磁机定子2、励磁机定子绕组4、励磁机转子6、励磁机转子主绕组8和励磁机转子副绕组9。励磁机定子2套设在励磁机转子6的外侧，励磁机定子绕组4嵌入在励磁机定子2的铁芯凹槽内，励磁机转子主绕组8和励磁机转子副绕组9嵌入在励磁机转子6的铁芯凹槽内。主电机定子绕组、励磁机定子绕组和励磁机转子副绕组为常规绕法。主电机转子绕组、励磁机转子主绕组采用专利CN104993627里面提出的具体绕法制备成。其技术要点在于：环形换向控制器，包括环形支架17、多个可控硅开关元件12、多个霍尔开关元件15、两条直流母线14和多个全桥整流元件13。两条直流母线14、多个可控硅开关元件12、多个霍尔开关元件15、多个全桥整流元件13设置于与转子同轴的环形支架17上。多个可控硅开关元件12、多个霍尔开关元件15和多个全桥整流元件13各自按圆周均布排列布置在环形支架上，等角度间隔均布。霍尔开关元件15的工作表面朝向圆周的法线方向。在环形支架17的外侧设置有环形磁铁支架16。在磁铁支架16上均布多个永磁磁铁18，永磁磁铁18数量按照主电机的极数而定，主电机为两极三相电动机设置三个永磁磁铁18，主电机为四极三相电动机设置六个永磁磁铁18。永磁磁铁18工作表面能够与霍尔开关元件15的工作表面非接触重合，永磁磁铁18工作表面与霍尔开关元件15的工作表面之间保留很小的间隙。励磁机定子2与主电机定子1同轴设置，励磁机定子绕组4与主电机定子绕组3具有相同极对数，励磁机定子2与主电机定子1磁场旋转方向相同，励磁机转子6与主电机转子5共轴设置，励磁机转子6与主电机转子5均为绕线转子且转子铁芯开槽数相同，励磁机转子主绕组8的线圈数量与主电机转子绕组7的线圈数量相同。励磁机转子副绕组9的每个线圈两端连接在对应的全桥整流元件13的交流输入端上，全桥整流元件13的两个直流输出端分别接在两条直流母线14上，形成多脉波整流电路。主电机转子绕组7上的多个线圈依次首尾串联，并从各个串联节点引出主换向线10。励磁机转子主绕组8上的多个线圈依次首尾串联，并从各个串联节点引出励磁换向线11。多个励磁换向线11与多个主换向线10相对布置并且通过可控硅开关元件12一一对应连接。每个可控硅开关元件12的直流触发电路通过霍尔开关元件15连接在两条直流母线14上。当霍尔开关元件15进入永磁磁铁18区域时，霍尔开关元件15在磁场作用下导通直流电，对应的可控硅开关元件12得到直流高电平被触发导通，励磁机转子主绕组8的励磁换向线11与主电机转子绕组7的主换向线10之间连通。当霍尔开关元件15离开永磁磁铁18区域时，霍尔开关元件15脱离磁场，自动直流电断开，对应的可控硅开关元件12失去高电平自动关断，其连接的励磁机转子主绕组8的励磁换向线11与主电机转子绕组7的主换向线10之间断开。

权利要求：1.一种三相交流绕线转子非接触换向供电电动机，包括主电机、励磁机和环形换向控制器；主电机，包括主电机定子1、主电机定子绕组3、主电机转子5和主电机转子绕组7；主电机定子1套设在主电机转子5的外侧，主电机定子绕组3嵌入在主电机定子1的铁芯凹槽内，主电机转子绕组7嵌入在主电机转子5的铁芯凹槽内；励磁机，包括励磁机定子2、励磁机定子绕组4、励磁机转子6、励磁机转子主绕组8和励磁机转子副绕组9；励磁机定子2套设在励磁机转子6的外侧，励磁机定子绕组4嵌入在励磁机定子2的铁芯凹槽内，励磁机转子主绕组8和励磁机转子副绕组9嵌入在励磁机转子6的铁芯凹槽内，其特征在于：环形换向控制器，包括环形支架17、多个可控硅开关元件12、多个霍尔开关元件15、两条直流母线14和多个全桥整流元件13；两条直流母线14、多个可控硅开关元件12、多个霍尔开关元件15、多个全桥整流元件13设置于与转子同轴的环形支架17上；多个可控硅开关元件12、多个霍尔开关元件15和多个全桥整流元件13各自按圆周均布排列布置在环形支架上（17）；霍尔开关元件15的工作表面朝向圆周的法线方向；在环形支架17的外侧设置有环形磁铁支架16；在磁铁支架16上均布多个永磁磁铁18，永磁磁铁18数量按照主电机的极数而定，主电机为两极三相电动机设置三个永磁磁铁18，主电机为四极三相电动机设置六个永磁磁铁18；永磁磁铁18工作表面能够与霍尔开关元件15的工作表面非接触重合，永磁磁铁18工作表面与霍尔开关元件15的工作表面之间保留间隙；励磁机定子2与主电机定子1同轴设置，励磁机定子绕组4与主电机定子绕组3具有相同极对数，励磁机定子2与主电机定子1磁场旋转方向相同，励磁机转子6与主电机转子5共轴设置，励磁机转子6与主电机转子5均为绕线转子且转子铁芯开槽数相同，励磁机转子主绕组8的线圈数量与主电机转子绕组7的线圈数量相同；励磁机转子副绕组9的每个线圈两端连接在对应的全桥整流元件13的交流输入端上，全桥整流元件13的两个直流输出端分别接在两条直流母线14上，形成多脉波整流电路；主电机转子绕组7上的多个线圈依次首尾串联，并从各个串联节点引出主换向线10；励磁机转子主绕组8上的多个线圈依次首尾串联，并从各个串联节点引出励磁换向线11；多个励磁换向线11与多个主换向线10相对布置并且通过可控硅开关元件12一一对应连接；每个可控硅开关元件12的直流触发电路通过霍尔开关元件15连接在两条直流母线14上。

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