[發明專利]一種永磁無刷電機的一體化自適應磁通分流擴速方法

有效

• 申請號: 201010131065.1
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101789735B
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 楊荷
• 申請（專利權）人: 楊荷
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳干權

1.一種永磁無刷調速電機的一體化自適應磁通分流擴速方法，包括轉子和 定子，所述定子由繞組(4)、定子鐵芯(5)、導線組成；所述轉子由轉子支架 (8)、轉子鐵芯(6)、永磁體(7)組成，轉子支架同電機軸以花鍵方連接，同 電機軸同步旋轉，并且可以軸向移動，轉子支架一個端面設計有若干滾道(13)， 電機軸的一端連接磁通分流器(2)，與轉子同步旋轉，在磁通分流器(2)和轉 子支架間設置彈簧(3)，電機軸另一端連接推力盤(10)，推力盤為一錐面圓盤， 錐面圓盤內表面同滾道(13)之間形成若干個徑向分布的鍥型空間，中間設有 滾柱(9)；永磁無刷電機的控制器接受操作指令產生確定的的電壓和三相驅動 電流，驅動轉子旋轉，由于電機定轉子結構和繞組已經固定，電機的輸出狀態 也是確定的，其轉動的角速度ω與穿過繞組的有效磁通φ_m成反比，扭矩T_m與有 效磁通φ_m成正比，功率P＝T_m×ω，電機啟動后，角速度ω按dω/dt＝(T_m-T_r) /J的角加速度上升，其中T_r是行駛阻力矩，J是系統的慣性量；

轉子在電磁力作用下旋轉并帶動電機軸(1)、磁通分流器(2)、滾柱(9)、 推力盤(10)同步旋轉，滾柱受到離心力F_ω的作用，力值F_ω＝Rmω²，方向為 徑向向外，其中半徑R是滾柱所在瞬時位置與電機軸的垂直距離，m為滾柱的 質量，由于推力盤(10)斜面的作用，產生軸向Z方向的分力F_z＝f(ω)；F_z作 用于轉子并軸向移動轉子，使轉子與定子逐步錯開一定位置ΔZ，直到F_z在某一 轉速上能和彈簧(3)的作用力Kz＝-ρZ相互平衡在某一軸向位置Z，其中ρ是 彈簧的特性系數，轉子移動導致磁路結構發生改變：移動后轉子相當于ΔZ的部 分長度進入磁通分流器，這一部分磁通φ_d被磁通分流器分流，使得有效磁通φ_m相應減少，反電勢減E＝k_E·φ_m·ω減小，有效電位差ΔU＝U-E增加，轉速ω隨之 上升，同時雖然扭矩下降，但功率保持不變，使所述的電機轉速提高；

滾道(13)接觸面的形狀同轉速的變化為分段函數，低速段為等扭矩特性， F_z小于彈簧預壓力，轉子無軸向位移，轉速、扭矩、功率隨輸入電能U·I增加， 直到額定工作點；繼之，滾柱開始越過拐點，進入弱磁擴速端函數特性，分流 磁通，提高轉速。

2.根據權利要求1所述的一種永磁無刷調速電機的一體化自適應磁通分流 擴速方法，其特征在于所述的磁通分流器(2)是用導磁材料做成的圓筒形物體， 它能對移動過來的轉子磁通進行旁路，從而使氣隙中原有穿過繞組的磁通被分 流削弱。