[發明專利]具有串激特性的高啟動轉矩永磁電機

無效

• 申請號: 200910196412.6
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN102035273A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 林德芳
• 申請（專利權）人: 上海特波電機有限公司
• 主分類號: H02K1/17
• 分類號: H02K1/17
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 林煒

技術領域

本發明涉及永磁電機的技術，特別是涉及一種具有串激特性的高啟動轉矩永磁電機的技術。

背景技術

永磁直流(伺服)電機作為快速響應驅動元件廣泛應用于自動控制系統中，而自動控制系統有很多場合都要求永磁直流(伺服)電機具有較大的啟動轉矩和快速響應能力。另外為了滿足啟動、加速的需要，永磁直流(伺服)電機還必須具有較高的過載能力。

永磁直流(伺服)電機中，電機的轉矩與電樞直徑的平方、電樞長度、線負荷及氣隙磁密成正比；在特定條件下，電機的機械時間常數與電機電樞的轉動慣量成正比，與氣隙磁密的平方成反比；電機的加速度和轉矩成正比，與轉動慣量成反比。

綜上所述，要提高轉矩、提高加速度和減小時間常數(即提高啟動轉矩、過載能力和快速響應能力)，都必須提高氣隙磁密。目前的永磁直流(伺服)電機最大的缺點之一是其永磁磁通為一恒定值，僅具有并激(并勵)、他激(他勵)特性，不能像串激(串勵)電機那樣利用大電流產生足夠大的氣隙磁密。因此，為了提高其啟動轉矩、過載能力和快速響應能力，必須增大電機體積，使其用途大受限制，特別是不能用于要求高啟動轉矩的場合。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能利用大電流產生足夠大的氣隙磁密，從而提高其啟動轉矩、過載能力和快速響應能力的具有串激特性的高啟動轉矩永磁電機。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種具有串激特性的高啟動轉矩永磁電機，包括定子、轉子、至少一對永磁磁極，所述轉子套設于定子內，由同軸套接的電樞鐵芯和轉軸組成，所述電樞鐵芯設有徑向向外開口的電樞槽，用于嵌放電樞繞組，各永磁磁極軸對稱固定于所述定子的內壁，且與所述轉子之間具有氣隙，其特征在于：所述永磁磁極由一塊高導磁率的附加磁極和一塊磁鋼接合而成，其整體呈弧形，所述附加磁極的導磁率遠大于所述磁鋼的導磁率。

本發明提供的具有串激特性的高啟動轉矩永磁電機，由于永磁磁極由磁鋼和附加磁極組成，而且附加磁極的導磁率遠大于磁鋼的導磁率，利用電樞反應對磁鋼去磁作用的同時所產生的增磁效應對附加磁極產生增磁磁勢，使得永磁磁極的總磁通隨著負載的增加而顯著增加，從而使電機獲得與串勵式電機類似的串激特性，使得電機能利用大電流產生足夠大的氣隙磁密，從而提高其啟動轉矩、過載能力和快速響應能力。

附圖說明

圖1是本發明實施例的永磁電機的剖面結構示意圖；

圖2是本發明實施例的永磁電機空載、負載去磁和負載增磁的磁鋼特性曲線；

圖3是本發明實施例的永磁電機電樞反應磁勢的分布圖；

圖4是本發明實施例的永磁電機附加磁極的飽和曲線圖；

圖5是本發明實施例的永磁電機對應電樞電流的各部分磁通圖。

具體實施方式

以下結合附圖說明對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本發明，凡是采用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護范圍。

如圖1所示，本發明實施例所提供的一種具有串激特性的高啟動轉矩永磁電機，包括定子1、轉子、至少一對永磁磁極，所述轉子套設于定子1內，由同軸套接的電樞鐵芯7和轉軸8組成，所述電樞鐵芯7設有徑向向外開口的電樞槽5，用于嵌放電樞繞組，各永磁磁極軸對稱固定于所述定子1的內壁，且與所述轉子之間具有氣隙4，其特征在于：所述永磁磁極由一塊附加磁極3和一塊磁鋼2接合而成，其整體呈弧形，所述附加磁極3由高導磁率材料制成，其導磁率遠大于所述磁鋼2的導磁率。

所述磁鋼2和附件磁極3均呈弧形，所述磁鋼2和附件磁極3的弧度角(機械角度)，再乘以極對數即為磁鋼2和附件磁極3的電角度，所述永磁磁極的電角度為磁鋼2和附件磁極3的電角度之和，通過調節磁鋼2和附件磁極3的電角度在整個永磁磁極的電角度中所占的比例，即可調節串激特性的強弱，從而調節啟動轉矩的大小。

本發明實施例的工作原理如下：

如圖1所示，設永磁磁極兩端中，磁鋼一端為A、附加磁極一端為C，磁鋼與附加磁極接合處為B；

圖2為本發明實施例的永磁電機空載、負載去磁和負載增磁的磁鋼特性曲線圖，該圖中的軸線D和H分別為磁通密度和磁場強度，交點Br和Hc分別為磁鋼剩余磁感應(剩磁)和矯頑力，曲線D-H為磁鋼去磁曲線，曲線PC、PA和PB分別為空載、負載去磁和負載增磁特性曲線，曲線PC、PA和PB與磁鋼去磁曲線D-H的交點分別為圖1中的C、A、B，其相應的空載、負載去磁和負載增磁的氣隙磁通密度分別為BgO、BgA、BgB；