[實用新型]一種寬調(diào)速永磁電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120377558.3
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN202276210U
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 王玉彬;李立英;劉玉科
• 申請（專利權(quán)）人: 東營麥杰永磁電機有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 宋永麗

技術(shù)領(lǐng)域

?本實用新型涉及一種驅(qū)動電機，尤其是一種永磁無刷電機的轉(zhuǎn)子。

背景技術(shù)

驅(qū)動電機作為混合動力電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其性能的優(yōu)劣直接影響著混合動力電動汽車的整車性能。作為無刷電機的一類，永磁無刷電機由于采用永磁體勵磁產(chǎn)生氣隙磁場，因此具有高效率、高功率密度的顯著優(yōu)點，目前在混合動力電動汽車中得到了廣泛的應用。

一般而言，根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上的位置不同，永磁無刷電機的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)一般分為表面貼裝式和嵌入式兩種。與表面貼裝式結(jié)構(gòu)相比，永磁體嵌入式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以防止永磁體因高速旋轉(zhuǎn)的離心力而飛出，因此提高了轉(zhuǎn)子的機械強度，使得該類型電機更加適合高速運行。更為重要的是，轉(zhuǎn)子凸機結(jié)構(gòu)及永磁體極靴的引入，使得嵌入式永磁電機的電磁轉(zhuǎn)矩中增加了磁阻轉(zhuǎn)矩，提高了其功率密度，改善了其弱磁調(diào)速能力，拓寬了其恒功率運行范圍。

但是，目前現(xiàn)有常規(guī)嵌入式永磁無刷電機所采用的弱磁擴速手段，均為通過施加負向的直軸定子電流以直接克服永磁體磁場實現(xiàn)，其直接后果是容易導致永磁體的不可逆退磁，降低了驅(qū)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。因此，研制開發(fā)適合于混合動力電動汽車高速運行、穩(wěn)定可靠、控制方便且動態(tài)性能優(yōu)良的混合動力汽車用驅(qū)動電機，成為混合動力電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點之一。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種寬調(diào)速永磁電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種寬調(diào)速永磁電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括永磁體、導磁橋、轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子鐵心、隔磁柵，永磁體由多塊厚度及長度相同的永磁體塊組成，永磁體塊沿直線排列，永磁體為偶數(shù)個，對稱排列；同極性的永磁體呈V形排列，永磁體塊的兩端為隔磁柵；兩永磁體塊之間為導磁橋。永磁體為分段潛入式結(jié)構(gòu)。永磁體的多個永磁體塊磁力線方向一致。

本實用新型所采用的最佳技術(shù)方案是：永磁體一般為八個，分為四組對稱排列，每組呈內(nèi)V形，組與組之間為外V形排列。

本實用新型的工作原理是：當電機開路運行時，電樞電流為0，此時的氣隙磁場僅有轉(zhuǎn)子永磁磁場建立。由于相鄰永磁體漏磁的作用，導磁橋處于飽和狀態(tài)。當電機弱磁擴速運行時（基速V_b以上），一方面，由于永磁體的磁導率近似等于空氣的磁導率，定子直軸去磁電流i_d將使得導磁橋2的飽和程度降低，去磁電流i_d越大，導磁橋2的飽和程度越低，致使導磁橋2退出飽和區(qū)，即此時的導磁橋為電樞電流i_d所產(chǎn)生的去磁磁場提供磁路，降低了氣隙合成磁場的磁通密度，獲得了弱磁效果；另一方面，導磁橋飽和度的降低又必將使得永磁體提供的永磁磁場中的一部分磁通經(jīng)導磁橋形成閉合回路，因此，永磁體提供的永磁磁場穿越氣隙并與定子繞組匝鏈的永磁磁鏈必然降低，也即進一步增強了弱磁效果，從而拓寬了電機的恒功率運行范圍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是：本實用新型所提出的寬調(diào)速永磁電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的弱磁機理與常規(guī)嵌入式永磁電機弱磁擴速具有本質(zhì)的不同，這就是聚磁型分段嵌入式永磁無刷電機弱磁運行時，永磁體的工作點并沒有降低，而是通過去磁磁場所產(chǎn)生的不飽和導磁橋形成閉合回路，以漏磁的形式存在。該結(jié)構(gòu)不僅保持了傳統(tǒng)嵌入式永磁式無刷電機效率高、功率密度高等優(yōu)點，而且所采用的分段潛入式永磁體結(jié)構(gòu)所固有的弱磁能力，大大拓寬了電機的恒功率運行范圍，能夠有效地改善永磁材料退磁、磁性能下降等問題。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為永磁體，2為導磁橋，3為轉(zhuǎn)子軸，4為轉(zhuǎn)子鐵心，5為隔磁柵，6為直軸磁場弱磁路徑，7為磁力線，8為永磁體塊，9為永磁體組。

具體實施方式

一種寬調(diào)速永磁電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括永磁體1、導磁橋2、轉(zhuǎn)子軸3、轉(zhuǎn)子鐵心4、隔磁柵5，永磁體1由多塊厚度及長度相同的永磁體塊8組成，永磁體塊8沿直線排列，永磁體1為偶數(shù)個，對稱排列；同極性的永磁體1呈V形排列，永磁體塊8的兩端為隔磁柵5；兩永磁體塊8之間為導磁橋2。永磁體1為分段潛入式結(jié)構(gòu)。永磁體1的多個永磁體塊8磁力線方向一致。

永磁體1一般為八個，分為四個永磁體組9對稱排列，每永磁體組9呈內(nèi)V形，組9與組9之間為外V形排列。

以所提出聚磁型分段嵌入式永磁無刷電機調(diào)速過程為例進行分析。以電機運行的額定速度V_b為基準速度，分為兩種運行工況進行討論：