[發明專利]交軸電感可變的可調磁永磁同步電機轉子

有效

• 申請號: 201610244293.7
• 申請日: 2016-04-19
• 公開（公告）號: CN105914921B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 李春艷;孟濤;李春紅
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本發明涉及交軸電感可變的可調磁永磁同步電機轉子，屬于永磁電機轉子技術領域。

背景技術

永磁電機直軸磁路因為經過磁阻很大的永磁體，因此直軸電感小于交軸電感。根據永磁同步電機轉矩方程,T_e＝p[ψ_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q]，其中T_e為永磁同步電機電磁轉矩，p為電機極對數，ψ_f為永磁體產生的磁鏈，i_q為定子繞組交軸電流，L_d為定子繞組的直軸電感，L_q為定子繞組的交軸電感，i_d為定子繞組的直軸電流，電機在額定轉速以下運行時，通入較小的負的直軸電流，使得電磁轉矩獲得正的永磁轉矩和正的磁阻轉矩。由于永磁體勵磁無法調節，因此電機在額定轉速以上運行時必須進行弱磁控制，傳統的方法通過加大輸入負的直軸去磁電流，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。直軸電流的增加必然導致交軸電流的減小，根據轉矩方程，永磁轉矩迅速下降，而磁阻轉矩因為直軸電流增加但交軸電流減小，所以并沒有明顯提升，因此總的電磁轉矩迅速下降。

以上所述，由于永磁體勵磁無法調節，通過負向的d軸電流產生的電樞反應抵消永磁體產生的磁通，這種傳統的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，且直軸電樞反應磁通與永磁體產生的極性相反，永磁體存在不可逆退磁的危險。這將限制永磁同步電機的應用范圍。根據電機弱磁控制運行時可以達到的理想最高轉速的公式，其中n_max為理想最高轉速，u_lim為dq軸系統中的電壓極限值，U_lim是星接電機最大基波相電壓有效值，i_lim為電機dq軸系統中的電流極限值，i_lim²＝i_d²+i_q²，要想獲得更高的轉速，需要較大的直軸電感。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6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。

發明內容

本發明目的是為了解決由于永磁電機勵磁不可調節，當其在額定轉速以上運行時對其弱磁調速，會造成系統效率降低的問題，提供了一種交軸電感可變的可調磁永磁同步電機轉子。

本發明的第一種技術方案：本發明所述交軸電感可變的可調磁永磁同步電機轉子，它包括轉子鐵心，所述轉子鐵心沿圓周方向由2p個偏心鐵心分段依次相接組成，每個偏心鐵心分段以其徑向中線為對稱軸呈鏡像對稱設置，每個偏心鐵心分段的外輪廓中點為氣隙距離最小點，每個偏心鐵心分段的外輪廓兩端點為氣隙距離最大點；其中p為電機極對數；

每個偏心鐵心分段上靠近其外輪廓側沿圓周向設置2n個永磁體軸向通槽和1個弱磁軸向通槽，n為正整數；弱磁軸向通槽的中心線與偏心鐵心分段的d軸中心線重合，2n個永磁體軸向通槽在弱磁軸向通槽的兩側呈鏡向對稱均勻分布，并與弱磁軸向通槽共同形成朝向轉子鐵心轉軸方向的V字形，每個永磁體軸向通槽內均設置有永磁體；每個弱磁軸向通槽由位于中間的滑軌槽和其兩側相對稱設置的一對隔磁槽組成，滑軌槽的徑向長度長于永磁體軸向通槽，其徑向長度向轉子鐵心的外徑向方向延伸，每個滑軌槽內設置兩個彈簧和一個導磁塊，滑軌槽靠近轉子鐵心外輪廓的底面作為槽底連接兩個彈簧的固定端，兩個彈簧的自由端與導磁塊相連接，導磁塊與永磁體軸向通槽的徑向長度相同，隔磁槽與導磁塊的徑向長度相同或者隔磁槽的徑向長度小于導磁塊的徑向長度，導磁塊、隔磁槽與永磁體軸向通槽的內徑相同；所述d軸中心線為偏心鐵心分段的徑向中線；

每個偏心鐵心分段的兩端分別設置極間隔磁通槽，兩個極間隔磁通槽以d軸中心線為對稱軸呈鏡像對稱設置，每個極間隔磁通槽與相應的永磁體軸向通槽相連通。

隔磁槽內設置非磁性固體塊。

每個永磁體軸向通槽呈瓦片形或者長方形。