[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)子滑移互補勵磁永磁無刷變速電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010556475.0
• 申請日: 2010-11-24
• 公開（公告）號: CN102064656B
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 楊荷
• 申請（專利權(quán)）人: 楊荷
• 主分類號: H02K29/08
• 分類號: H02K29/08;H02K1/27;H05K9/00
• 代理公司: 重慶志合專利事務所 50210
• 代理人: 胡榮琿

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及永磁無刷電機，特別涉及為電動車輛和機床的電驅(qū)動而設計的一種轉(zhuǎn)子滑移互補勵磁永磁無刷變速電機。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品中，用作電動力的驅(qū)動電機主要有感應電機（IM），永磁無刷電機（PLDCM）、永磁同步電機（PMSM）和開關(guān)磁阻電機（SRM）等，相對于感應電機和開關(guān)磁阻電機，永磁無刷電機（PLDCM）結(jié)構(gòu)緊湊，體積和重量的比功率最大，效率高，容易制造和維護，得到越來越多的使用。但這種電機因使用永磁體勵磁，在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)下磁通量難以調(diào)整，不能恒功率調(diào)速，為適應工況變化范圍較大的應用實際，不得不需要更多的功率儲備，導致將電機體積增大，結(jié)構(gòu)變復雜，作為驅(qū)動電機，這是很不經(jīng)濟的；而且電機的功率越大，功率儲備就越大，就越不合算。

為了實現(xiàn)永磁無刷電機恒功率調(diào)速，現(xiàn)有技術(shù)通常采用兩類方式來實現(xiàn)：一類是采用改變通電相位，通過驅(qū)動電流的直軸分量產(chǎn)生的磁通來抵消永磁體勵磁磁通來實現(xiàn)弱磁。改變通電相位是通過電路或微處理器程序?qū)崿F(xiàn)的，它需要消耗電能。如中圖分類號：TM341?，文獻標識碼：A??，文章編號：1004-7018(2008)01-0058-03的《永磁同步電動機弱磁擴速概況》所述，這種電控弱磁技術(shù)是通過在控制器中用程序指令控制電機通電相位（矢量控制），產(chǎn)生同主磁通方向相反的磁場分量的方式減弱主磁通φ，從而提高電機的轉(zhuǎn)速。這種技術(shù)多用于磁極內(nèi)嵌的永磁無刷同步電機，如用于普通隱極式永磁無刷電機時，由于等效氣隙大，直軸分量電流消耗大而且弱磁效果差，其技術(shù)效果有限。而對于使用電池供電的電動車用驅(qū)動電機，額外消耗電能等于縮短電動車輛的一次充電續(xù)航里程；相反，節(jié)約電能則等于增加了電動車一次充電的行駛里程。用電子控制器弱磁，電流消耗大，體積大，導致消耗能量和制作成本增高，勢必增加企業(yè)的生產(chǎn)成本和加大用戶經(jīng)濟負擔，實為得不賞失。而且電子控制器的耐寒耐熱性能較弱，在冷熱不同的環(huán)境下工作容易出現(xiàn)故障。?另一類是使用電流和永磁體復合勵磁的方法，這種電機增加了勵磁繞組和回路，而且也需要消耗電力。如中圖分類號：TM301.2，TM351?文獻標識碼:A，文章編號：1007-7162（2004）04-0001-04的《新型可調(diào)磁永磁無刷直流電動機在電動汽車中的應用》所述，由于采用這種方法的電機結(jié)構(gòu)復雜，導致成本增大等因素，其技術(shù)效果同樣不能令人滿意。

怎樣才能使永磁無刷電機在無需額外消耗電力的狀況下就能實現(xiàn)恒功率變速、大變速比的要求，長期以來一直是本領域難以解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種轉(zhuǎn)子滑移互補勵磁永磁無刷變速電機，它采用轉(zhuǎn)子通過花鍵與電機轉(zhuǎn)軸連接且可沿軸向移動，并在轉(zhuǎn)子圓周并排設置兩組極性互補的勵磁磁源，通過使轉(zhuǎn)子沿軸向移動減少磁通量，來改變電機的扭矩-轉(zhuǎn)速特性，實現(xiàn)變速，既能使永磁無刷電機自身的機械特性提高，又能在無需額外消耗電力的狀況下，使永磁無刷電機實現(xiàn)恒功率、大變速比要求，同時又不增大電機體積，節(jié)約生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：電機的機殼與前、后端蓋連接構(gòu)成機架，由繞組和鐵芯組成的定子設置在機殼的內(nèi)腔圓周，用于支撐轉(zhuǎn)子并輸出轉(zhuǎn)矩的電機轉(zhuǎn)軸通過軸承支撐于前、后端蓋，電機轉(zhuǎn)軸的一端外伸出端蓋，轉(zhuǎn)子通過花鍵與電機轉(zhuǎn)軸連接且可沿軸向移動，轉(zhuǎn)子圓周并排設置兩組極性互補的勵磁磁源，勵磁磁源與定子鐵芯之間留有氣隙，兩組勵磁磁源中，一組為主磁通源勵磁體，另一組為副磁通源勵磁體，主、副磁通源勵磁體之間設有間距大于氣隙的磁隔間隙，所述主磁通源勵磁體、副磁通源勵磁體分別由數(shù)量相同的永磁體極性交替配置構(gòu)成環(huán)形，副磁通源勵磁體圓周極性分布與主磁通源勵磁體圓周極性的分布錯開一個極距，使主、副磁通源勵磁體之間軸向?qū)臉O性相反，所述轉(zhuǎn)子的一端設為錐形凹腔，副磁通源勵磁體位于該端外圓周，一滾道盤位于機殼腔內(nèi)固接在電機轉(zhuǎn)軸上與轉(zhuǎn)子的錐形凹腔相鄰，滾道盤端面與錐形凹腔之間形成的楔形空間中均布設置多個通過離心運動推動轉(zhuǎn)子軸向移動的滾子，所述轉(zhuǎn)子的另一端設有復位彈簧，在滾子處于離心力小于復位彈簧壓力狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子上的主磁通源勵磁體位于對應定子鐵芯的位置。

所述電機轉(zhuǎn)軸上固接有磁通屏蔽罩，該磁通屏蔽罩位于定子鐵芯的軸向端側(cè)，磁通屏蔽罩的罩腔與轉(zhuǎn)子相向，且可容納部分轉(zhuǎn)子。

所述磁通屏蔽罩采用一個，該磁通屏蔽罩設于靠轉(zhuǎn)子的副磁通源勵磁體一方，滾道盤設置在磁通屏蔽罩的罩腔內(nèi)，磁通屏蔽罩的罩腔背面同軸設置一磁環(huán)，對應磁環(huán)的端蓋上設置磁敏傳感器。