CN102694450A

CN102694450A - 一种自测速永磁同步电机

Info

Publication number: CN102694450A
Application number: CN2012101893160A
Authority: CN
Inventors: 邓先明; 谭国俊; 陈治国; 甄文欢; 郭其锋
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2012-09-26

Abstract

一种自测速永磁同步电机，包括定子、转子和转轴，其特征在于：所述转子包括转子铁心、转子线槽、转子永磁体槽、转子齿、转子导体和转子永磁体；所述定子包括定子铁心、定子功率绕组线槽、定子齿和放置于定子功率绕组线槽中的定子功率绕组；在上述定子铁心内表面开凿有多个定子功率绕组线槽，上述相邻定子功率绕组线槽之间的定子铁心构成了定子齿，在定子齿中设定一个定子测量齿，在定子测量齿上设置检测绕组，通过测量检测绕组感应的齿谐波电势频率测量转子转速，将速度传感器结构与电机结构融合在一起，不需要再安装机械式速度传感器，简化了电机控制***的硬件组成，提高了电机控制***的可靠性；具有自测速功能，结构简单，使用效果好。

Description

一种自测速永磁同步电机

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机，尤其是一种适用于工矿企业中的自测速永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、高功率密度、高效率的优点，由于永磁电机的励磁来源为永磁体，因此电机本身的结构简单，体积相对较小，功率密度较高，此外，永磁同步电机的功率因数高，有利于电网的配置运行。

目前由永磁同步电机构成的高性能的交流调速***离不开准确的转子速度检测装置，但转子速度检测传感器的安装不仅增大了***的安装难度，还增加了***的成本，对于小惯量的***，将影响***的响应速度，对于某些空间狭小的场合，不能安装机械式速度传感器。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑简单、速度信号准确、可靠性高、不需安装转子速度传感器就能自检测转子速度的永磁同步电机。

技术方案：本发明的自测速永磁同步电机包括定子、转子和转轴，所述转子包括转子铁心，转子铁心的外圆周上均匀设有形成转子齿的多个转子线槽，每个转子线槽内均设有转子导体，转子铁心中围绕转轴对称分布有偶数个永磁体槽，每个转子永磁体槽内均设有转子永磁体，所述定子包括定子铁心，定子铁心的内圆周上均匀设有形成多个定子齿的多个定子功率绕组线槽，每个定子功率绕组线槽内均设有定子功率绕组，设定所述定子铁心内圆周上的多个定子齿中的一个齿作为定子测量齿，在定子测量齿上对称设置两个检测绕组，所述定子测量齿包括定子测量齿身，定子测量齿身的左右两边倾斜面为定子测量齿靴，定子测量齿身顶端为定子测量齿弧面，定子测量齿靴和定子测量齿弧面之间沿铁心轴向左右对称设有放置检测绕组的检测绕组线槽；所述转子铁心上的转子线槽为开口或半开口。

有益效果：

（1）、本发明在永磁同步电机定子的一个齿上设置两个检测绕组，通过测量检测绕组感应的齿谐波电势频率测量转子转速，将速度传感器结构与电机结构融合在一起，不需要再安装机械式速度传感器，简化了电机控制***的硬件组成，提高了电机控制***的可靠性；

（2）、检测绕组与定子功率绕组在空间垂直，定子功率绕组产生的磁通不会在检测绕组中产生感应电势，因此，检测绕组的检测精度不会受定子电流变化的影响；

（3）、由于是通过测量检测绕组感应的齿谐波电势频率测量转子转速，因此永磁体的磁场波动对速度测量精度没有影响，对于低速和高速测量都适合。

附图说明

图1是本发明的自测速永磁同步电机的结构图；

图2是本发明的定子测量齿结构示意图。

图中：1-定子铁心；2-定子功率绕组线槽；3-定子齿；4-定子功率绕组；5-检测绕组；6-转子铁心；7-转子线槽；8-转子永磁体槽；9-转子齿；10-转子导体；11-转子永磁体；12-转轴；31-定子测量齿；311-定子测量齿身；312-定子测量齿靴；313-定子测量齿弧面；314-检测绕组线槽。

具体实施方式

下面结合附图中对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1和图2所示，本发明的自测速永磁同步电机，包括定子、转子和转轴12，所述转子包括转子铁心6,转子铁心6上设有多个转子线槽7，所述转子铁心6上的转子线槽7为开口或半开口，每个转子线槽7内均设有转子导体10，转子线槽7之间的转子铁心6为转子齿9，转子铁心6内设有均匀分布的偶数个条形转子永磁体槽8，图1中所示为四个；四个条形转子永磁体槽8内分别设有四个条形转子永磁体11；所述定子包括定子铁心1，定子铁心1的内圆周上均匀设有形成多个定子齿3的多个定子功率绕组线槽2，每个定子功率绕组线槽2内均设有定子功率绕组4，设定所述定子铁心1内圆周上的多个定子齿3中的一个齿作为定子测量齿31，在定子测量齿31上对称设置两个检测绕组5，所述定子测量齿31包括定子测量齿身311，定子测量齿身311上左右两边设有定子测量齿靴312，定子测量齿身311顶端设有定子测量齿弧面313，定子测量齿靴312和定子测量齿弧面313之间沿铁心轴向左右对称设有检测绕组线槽314，检测绕组5放置于检测绕组线槽314和与检测绕组线槽314对应位置的定子功率绕组线槽2中。

工作原理：由于转子铁心6表面存在转子齿9和转子线槽7，因此转子永磁体11产生的气隙磁场中存在相对应转子齿9数目的齿谐波磁场分量。当某个转子齿9移动靠近检测绕组5时，穿过检测绕组5的谐波磁通量会增加，当转子齿9移动远离检测绕组5时，穿过检测绕组5的谐波磁通量会减少，检测绕组5会感应出频率与转子齿9数目相等的齿谐波电势。利用检测绕组5感应的齿谐波电势频率f_z和转子齿9数目z_r，由公式：

Figure 2012101893160100002DEST_PATH_IMAGE001

就可以计算出转子速度n_r。

另外，当转子正方向旋转时，左侧检测绕组5感应的齿谐波电势相位超前于右侧检测绕组5感应的齿谐波电势相位；当转子反方向旋转时，左侧检测绕组5感应的齿谐波电势相位滞后于右侧检测绕组5感应的齿谐波电势相位。因此，利用两个检测绕组5感应的齿谐波电势相位关系就可以判断出转子的旋转方向。

由于检测绕组5与定子功率绕组4在空间垂直，定子功率绕组4产生的磁通不会在检测绕组5中感应电势，因此，检测绕组5的检测精度不会受定子电流变化的影响。

Claims

1.一种自测速永磁同步电机，包括定子、转子和转轴（12），所述转子包括转子铁心（6），转子铁心（6）的外圆周上均匀设有形成转子齿（9）的多个转子线槽（7），每个转子线槽（7）内均设有转子导体（10），转子铁心（6）中围绕转轴（12）对称分布有偶数个永磁体槽（8），，每个转子永磁体槽（8）内均设有转子永磁体（11），所述定子包括定子铁心（1），定子铁心（1）的内圆周上均匀设有形成多个定子齿（3）的多个定子功率绕组线槽（2），每个定子功率绕组线槽（2）内均设有定子功率绕组（4），其特征在于：设定所述定子铁心（1）内圆周上的多个定子齿（3）中的一个齿作为定子测量齿（31），在定子测量齿（31）上对称设置两个检测绕组（5），所述定子测量齿（31）包括定子测量齿身（311），定子测量齿身（311）的左右两边倾斜面为定子测量齿靴（312），定子测量齿身（311）顶端为定子测量齿弧面（313），定子测量齿靴（312）和定子测量齿弧面（313）之间沿铁心轴向左右对称设有放置检测绕组（5）的检测绕组线槽（314）。

2.根据权利要求1所述的自测速永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁心（6）上的转子线槽（7）为开口或半开口。