自適應無源弱磁永磁同步電機轉子制造技術

自適應無源弱磁永磁同步電機轉子，屬于電機技術領域。它解決了現有永磁同步電機的弱磁調速技術中，永磁電機由于勵磁不可調節導致的弱磁調速存在困難的問題。它沿轉子鐵心的軸向開有2n個通槽，2n個通槽沿轉子鐵心的圓周方向均勻分布，每個通槽中嵌入一個形狀相匹配的主永磁體，轉子鐵心上沿圓周方向每相鄰兩個通槽之間設置有滑軌槽，每個滑軌槽沿徑向設置，每個滑軌槽的槽底均固定一個彈簧，彈簧的自由端與一塊輔助永磁體固定連接，所述滑軌槽的槽底為位于轉子鐵心外圓周方向的底面，輔助永磁體與彈簧靜止時的長度之和短于滑軌槽的徑向長度。本發明專利技術適用于永磁同步電機。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種自適應無源弱磁永磁同步電機轉子，屬于電機

技術介紹
永磁同步電機的勵磁不可調節，在基速以上運行時，必須進行弱磁控制。傳統方法中通過增加負的直軸去磁電流，利用電樞反應的去磁作用使電機氣隙磁場減弱，來等價于直接減弱勵磁磁場達到弱磁增速的目的。這種弱磁增速的方法會致使電機的電流增加，使得系統效率降低，這限制了永磁同步電機的應用范圍。此外，在永磁同步電機中，去磁效果與直軸電感值有關，直軸電感越大，電樞反應的去磁作用越強，弱磁效果越好。但在傳統結構的永磁電機中，永磁體串聯在直軸磁路中，永磁體磁導小，直軸電感較小，因此在永磁同步電機中，采用上述弱磁方法弱磁效果并不理想。傳統結構的永磁同步電機轉子如圖5所 示，其永磁體直接嵌入轉子鐵心槽中，永磁體采用徑向充磁，設置于永磁體之間的隔磁槽能用來防止極間漏磁。
技術實現思路
本專利技術是為了解決現有永磁同步電機的弱磁調速技術中，永磁電機由于勵磁不可調節導致的弱磁調速存在困難的問題，提供一種自適應無源弱磁永磁同步電機轉子。本專利技術所述自適應無源弱磁永磁同步電機轉子，它包括轉子鐵心，它還包括2n個主永磁體、2n個輔助永磁體和2n個彈簧，n為正整數，沿轉子鐵心的軸向開有2n個通槽，2n個通槽沿轉子鐵心的圓周方向均勻分布,姆個通槽中嵌入ー個形狀相匹配的主永磁體，轉子鐵心上沿圓周方向每相鄰兩個通槽之間設置有滑軌槽，每個滑軌槽沿徑向設置，每個滑軌槽的槽底均固定一個彈簧，彈簧的自由端與一塊輔助永磁體固定連接，所述滑軌槽的槽底為位于轉子鐵心外圓周方向的底面，輔助永磁體與彈簧靜止時的長度之和短于滑軌槽的徑向長度，主永磁體采用徑向充磁，輔助永磁體采用切向充磁。當轉子鐵心在基速及基速以下運行時，氣隙磁通由主永磁體和輔助永磁體發出的磁通之和構成；當轉子鐵心在基速以上運行時，氣隙磁通由主永磁體發出的磁通抵消掉輔助永磁體發出的反向的磁通構成。輔助永磁體在徑向位置的最高點不超過相鄰永磁體時，與相鄰的主永磁體的磁極相同，輔助永磁體在徑向位置的最高點超過相鄰永磁體時，與相鄰的主永磁體的磁極相反。所述通槽為V字形通槽，該V字形通槽的開ロ朝向轉子鐵心的轉軸方向。所述通槽為瓦片形通槽，該瓦片形通槽的弧度向轉子鐵心的轉軸方向延伸。所述通槽為平板形通槽。所述平板形通槽內的主永磁體沿圓周方向均分成多段，相鄰兩段之間設有磁橋。所述彈簧為固體彈簧或氣體彈簧。所述輔助永磁體與彈簧之間通過永磁體殼體或永磁體支架固定。本專利技術的優點是本專利技術通過輔助永磁體在兩種電機運行狀態下，與主永磁體發出的磁通的方向的相應關系，來調節永磁電機的勵磁，解決了永磁電機由于勵磁不可調節導致的弱磁調速存在困難的問題。它能提高永磁電機在低速時的轉矩以及高速時的效率，拓寬電機的調速范圍。本專利技術所述轉子在基速以下運行時，氣隙磁通由主永磁體和輔助永磁體發出的磁通之和構成，因此可提高低速的輸出轉矩；基速以上運行時，氣隙磁通由主永磁體磁通發出的磁通抵消掉輔助永磁體發出的反向的磁通構成，因此可實現弱磁，提高電機的轉速范圍。這種實現弱磁的方式并非采用增加負的直軸電流，因此降低了銅損耗，且高速運行時電機低磁密，降低了鐵損耗，故提高了電機基速以上運行時的效率。本專利技術氣隙磁場的強弱與輔助永磁體在滑軌槽中的位置有夫。輔助永磁體在滑軌槽中越靠近轉子外周，氣隙磁場就越弱，從而可以使電機跟隨轉速實現自動弱磁，獲得了高效率以及寬廣的弱磁調速范圍。本發 明可用于永磁電動機，亦可用于永磁發電機。附圖說明圖I為本專利技術實施方式ニ的結構示意圖；圖2為本專利技術實施方式三的結構示意圖；圖3為本專利技術實施方式四的結構示意圖；圖4為本專利技術實施方式五的結構示意圖；圖5為傳統結構的永磁同步電機轉子結構示意圖。具體實施例方式具體實施方式一下面結合圖I至圖4說明本實施方式，本實施方式所述自適應無源弱磁永磁同步電機轉子，它包括轉子鐵心1，它還包括2n個主永磁體2、2n個輔助永磁體3和2n個彈簧4，n為正整數，沿轉子鐵心I的軸向開有2n個通槽，2n個通槽沿轉子鐵心I的圓周方向均勻分布，每個通槽中嵌入ー個形狀相匹配的主永磁體2，轉子鐵心I上沿圓周方向每相鄰兩個通槽之間設置有滑軌槽1-1，每個滑軌槽1-1沿徑向設置，每個滑軌槽1-1的槽底均固定一個彈簧4，彈簧4的自由端與一塊輔助永磁體3固定連接，所述滑軌槽1-1的槽底為位于轉子鉄心I外圓周方向的底面，輔助永磁體3與彈簧4靜止時的長度之和短于滑軌槽1-1的徑向長度，主永磁體2采用徑向充磁，輔助永磁體3采用切向充磁。本實施方式中放置主永磁體2的通槽在轉子鐵心I徑向的位置，需要根據不同電機需要的永磁體用量，即所設計的磁密值決定。滑軌槽1-1沿轉子鐵心I徑向長度的設置當轉子鐵心I在基速及以下運行，需要主永磁體2和輔助永磁體3共同激勵，減小輔助永磁體3的漏磁對提高氣隙磁通有利。滑軌槽1-1徑向位置和轉子轉軸尺寸相配合會更有效的減少基速及以下的漏磁通。即轉子鐵心I的內徑與滑軌槽1-1徑向靠近圓心的一側之間的距離小一點可以減小漏磁通。可通過加大轉子鐵心I內徑尺寸，或者把滑軌槽1-1徑向向靠近轉子轉軸方向伸長，同時輔助永磁體3也加長來實現。滑軌槽1-1與通槽的位置關系，只要保證滑軌槽1-1在轉子鐵心I上徑向放置，且位于兩個相鄰放置主永磁體2的通槽之間即可。具體實施方式ニ 本實施方式為對實施方式ー的進ー步說明，當轉子鐵心I在基速及基速以下運行時，氣隙磁通由主永磁體2和輔助永磁體3發出的磁通之和構成；當轉子鉄心I在基速以上運行時，氣隙磁通由主永磁體2發出的磁通抵消掉輔助永磁體3發出的反向的磁通構成。具體實施方式三本實施方式為對實施方式一或ニ的進ー步說明，輔助永磁體3在徑向位置的最高點不超過相鄰永磁體2吋，與相鄰的主永磁體2的磁極相同，輔助永磁體3在徑向位置的最高點超過相鄰永磁體2時，與相鄰的主永磁體2的磁極相反。 所述轉子鉄心I為圓筒形，輔助永磁體3在磁場カ和彈簧カ的作用下可在滑軌槽1-1中沿徑向移動，當電機在基速以下運行時，輔助永磁體3受カ達到靜平衡時，在滑軌槽1-1中以轉子鉄心I的圓心為參考點的徑向位置不高于主永磁體2，輔助永磁體3和相鄰的主永磁體2磁極相同，即輔助永磁體3和相鄰的主永磁體2發出的磁通同向；電機在基速以上運行吋，輔助永磁體3受カ達到靜平衡時，在滑軌槽1-1中以圓心為參考點徑向位置高于主永磁體2，輔助永磁體3和相鄰的主永磁體2的磁極相反，即輔助永磁體3和相鄰的主永磁體2發出的磁通反向。具體實施方式四下面結合圖I說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一、ニ或三的進ー步說明，所述通槽為V字形通槽，該V字形通槽的開ロ朝向轉子鐵心I的轉軸方向。具體實施方式五下面結合圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一、ニ或三的進ー步說明，所述通槽為瓦片形通槽，該瓦片形通槽的弧度向轉子鐵心I的轉軸方向延伸。當通槽為瓦片形通槽時，其內嵌入的主永磁體2也為瓦片形，瓦片形主永磁體2可采用一整塊永磁體,亦可采用幾段小瓦片形永磁體拼接而成。具體實施方式六下面結合圖3說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一、ニ或三的進ー步說明，所述通槽為平板形通槽。當通槽為平板形通槽時，其內嵌入的主永磁體2為平板型分布，可呈矩形或梯形。矩形或梯形的主永磁體結構，エ藝簡單和充磁方便。平板型本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種自適應無源弱磁永磁同步電機轉子，它包括轉子鐵心(1)，其特征在于它還包括2η個主永磁體(2)、2η個輔助永磁體(3)和2η個彈簧(4)，η為正整數， 沿轉子鐵心(I)的軸向開有2η個通槽，2η個通槽沿轉子鐵心(I)的圓周方向均勻分布，每個通槽中嵌入一個形狀相匹配的主永磁體(2)， 轉子鐵心(I)上沿圓周方向每相鄰兩個通槽之間設置有滑軌槽(1-1)，每個滑軌槽(1-1)沿徑向設置，每個滑軌槽(1-1)的槽底均固定一個彈簧(4)，彈簧(4)的自由端與一塊輔助永磁體(3)固定連接，所述滑軌槽(1-1)的槽底為位于轉子鐵心(I)外圓周方向的底面，輔助永磁體(3)與彈簧(4)靜止時的長度之和短于滑軌槽(1-1)的徑向長度， 主永磁體(2)米用徑向充磁,輔助永磁體(3)米用切向充磁。2.根據權利要求I所述的自適應無源弱磁永磁同步電機轉子，其特征在于當轉子鐵心(I)在基速及基速以下運行時，氣隙磁通由主永磁體(2)和輔助永磁體(3)發出的磁通之和構成；當轉子鐵心(I)在基速以上運行時，氣隙磁通由主永磁體(2)發出的磁通抵消掉輔助永磁體(3)發出的反向的磁通構成。3.根據權利要求3所述的自適應無...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李春艷，寇寶泉，
申請(專利權)人：黑龍江大學，
類型：發明
國別省市：