專利名稱：高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁電動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng) 方法。
背景技術(shù)：
永磁同步電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)是由永磁體提供的，同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)子方不產(chǎn)生銅 耗，永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率和高功率因數(shù)比異步電動(dòng)機(jī)高得很多，是典型的高效節(jié)能產(chǎn)品。 圖1是習(xí)知的高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所示高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng) 機(jī)的氣隙磁場(chǎng)是由轉(zhuǎn)子方永磁體提供的，無(wú)需電源提供勵(lì)磁電流，具有高效率和高功率因 數(shù)等特點(diǎn)，但是，高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中，由于轉(zhuǎn)子方永磁體磁場(chǎng)與定子 繞組相互切割，在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其感應(yīng)電流在增加了高效自起動(dòng)永磁同步電 動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的同時(shí)，感應(yīng)電流與永磁體磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生異步永磁發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其 方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速方向相反，起制動(dòng)作用，減小了高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中 的電磁轉(zhuǎn)矩，阻礙高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和加速，而且永磁體磁場(chǎng)的諧波分量也 產(chǎn)生諧波分量的異步永磁發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，引起高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程產(chǎn) 生機(jī)械振蕩，對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生沖擊的不利作用，因此，異步永磁發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不利于高效 自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，是影響起動(dòng)性能的主要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方法，能夠消除高效 自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)在起動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的異步永磁發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)起動(dòng)性能的影響。本發(fā)明的高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方法，包括高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng) 機(jī)，其特征在于在所述高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有異步自起動(dòng)用的鼠籠 繞組和永磁體磁極，定子上設(shè)置有一套雙極數(shù)的變極單繞組，所述變極單繞組的少極數(shù)接 法繞組為高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組，少極數(shù)接法繞組的每一極極面下相對(duì)應(yīng) 有轉(zhuǎn)子方兩個(gè)相臨不同磁極性的永磁體磁極，轉(zhuǎn)子方永磁體磁極數(shù)等于少極數(shù)接法繞組的 極數(shù)的2倍，所述變極單繞組的多極數(shù)接法繞組的極數(shù)等于轉(zhuǎn)子方永磁體磁極的極數(shù)，多 極數(shù)接法繞組為高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行繞組。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)在異步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下異步自起動(dòng)、在接近同步轉(zhuǎn)速 狀態(tài)下?tīng)咳胪睫D(zhuǎn)速運(yùn)行，具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小以及機(jī)械振動(dòng)小等特點(diǎn)，改善了高 效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能。


圖1是習(xí)知的高效自起動(dòng)稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例變極繞組少極數(shù)接法的磁極示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例變極繞組多極數(shù)接法的磁極示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例起動(dòng)過(guò)程中變極繞組的少極數(shù)接法繞組的產(chǎn)生物理現(xiàn)象示 意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例起動(dòng)過(guò)程中變極繞組的多極數(shù)接法繞組的產(chǎn)生物理現(xiàn)象示 意圖。圖1中1為機(jī)座；2為隔磁橋；3為轉(zhuǎn)軸；4為隔磁槽；5為永磁體；6為定子繞組；7 為轉(zhuǎn)子繞組；8為定子；9為轉(zhuǎn)子；10為氣隙。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方法，其特征在于在所述高 效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有異步自起動(dòng)用的鼠籠繞組和永磁體磁極，定子上 設(shè)置有一套雙極數(shù)的變極單繞組，所述變極單繞組的少極數(shù)接法繞組為高效自起動(dòng)永磁同 步電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)繞組，少極數(shù)接法繞組的每一極極面下相對(duì)應(yīng)有轉(zhuǎn)子方兩個(gè)相臨不同磁 極性的永磁體磁極，轉(zhuǎn)子方永磁體磁極數(shù)等于少極數(shù)接法繞組的極數(shù)的2倍，所述變極單 繞組的多極數(shù)接法繞組的極數(shù)等于轉(zhuǎn)子方永磁體磁極的極數(shù)，多極數(shù)接法繞組為高效自起 動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行繞組。圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例變極繞組少極數(shù)接法的磁極示意 圖，圖3是本發(fā)明實(shí)施例變極繞組多極數(shù)接法的磁極示意圖，當(dāng)高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng) 機(jī)開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，變極繞組采用少極數(shù)接法繞組，定子少極數(shù)接法的繞組通入頻率為f的三 相對(duì)稱交流電流，在氣隙中產(chǎn)生如圖4中a)所示的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)稱為定子磁場(chǎng)，此時(shí)轉(zhuǎn)子方永 磁體極數(shù)等于定子磁場(chǎng)極數(shù)的2倍，高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)就開(kāi)始起動(dòng)，轉(zhuǎn)速在從零 轉(zhuǎn)速開(kāi)始加速到90 95%多極數(shù)接法的同步轉(zhuǎn)速之間，轉(zhuǎn)子方永磁體磁場(chǎng)切割每相少極數(shù) 接法繞組產(chǎn)生兩個(gè)如圖4中b)所示的定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在少極數(shù)接法的繞組I和繞組 II中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等、方向相反就相互抵消，這樣，在起動(dòng)過(guò)程中，永磁體磁場(chǎng)切割 少極數(shù)接法繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的和等于零，異步永磁發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也就等于零，因 此，高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中就消除了異步永磁發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的不利作 用，當(dāng)高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)加速到90 95%多極數(shù)接法的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，變極繞組進(jìn) 行切換接法，由少極數(shù)繞組的接法切換為多極數(shù)繞組的接法如圖5所示，在氣隙中產(chǎn)生如 圖5中a)所示的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)稱為定子磁場(chǎng)，此時(shí)轉(zhuǎn)子方永磁體極數(shù)等于定子磁場(chǎng)的極數(shù)，轉(zhuǎn) 子方永磁體磁場(chǎng)切割每相多極數(shù)接法繞組產(chǎn)生兩個(gè)如圖5中b)所示的定子繞組感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)，在多極數(shù)接法繞組I和繞組II產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小相等、方向相同就相互疊加，感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為(1-s) f，f為電源頻率，s為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，在90 95%多極數(shù)同步轉(zhuǎn) 速時(shí)對(duì)應(yīng)多極數(shù)的轉(zhuǎn)差率為0. 1 0. 05，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率接近于電源頻率，在轉(zhuǎn)子方永 磁體磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)的相互作用下，將高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)牽入同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，完 成了高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)過(guò)程。惟以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范 圍，即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及發(fā)明說(shuō)明內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬 本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實(shí)施例或申請(qǐng)專利范圍不須達(dá)成本發(fā)明所揭 露的全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方法，包括高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)，其 特征在于在所述高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有異步自起動(dòng)用的鼠籠繞組和 永磁體磁極，定子上設(shè)置有一套雙極數(shù)的變極單繞組，所述變極單繞組的少極數(shù)接法繞組 為高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)繞組，少極數(shù)接法繞組的每一極極面下相對(duì)應(yīng)有轉(zhuǎn)子 方兩個(gè)相臨不同磁極性的永磁體磁極，轉(zhuǎn)子方永磁體磁極數(shù)等于少極數(shù)接法繞組極數(shù)的2 倍，所述變極單繞組的多極數(shù)接法繞組極數(shù)等于轉(zhuǎn)子方永磁體磁極數(shù)，多極數(shù)接法繞組為 高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行繞組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方法，其是在所述高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上設(shè)置有異步自起動(dòng)用的鼠籠繞組和永磁體磁極，定子上設(shè)置有一套雙極數(shù)的變極單繞組，所述轉(zhuǎn)子方永磁體磁極數(shù)等于變極繞組的少極數(shù)接法繞組極數(shù)的2倍，多極數(shù)接法繞組的極數(shù)等于轉(zhuǎn)子方永磁體磁極，可以實(shí)現(xiàn)永磁同步電動(dòng)機(jī)在異步電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下異步自起動(dòng)、在接近同步轉(zhuǎn)速狀態(tài)下?tīng)咳胪睫D(zhuǎn)速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)，具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小以及機(jī)械振動(dòng)小等特點(diǎn)，改善了高效自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能。
文檔編號(hào)H02K21/46GK102111052SQ20111006642
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月19日
發(fā)明者吳亞麟, 吳冬鍇, 吳晗青 申請(qǐng)人:吳亞麟, 福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院