[發明專利]一種雙向調節式柵形弱磁調速永磁同步電機結構

有效

• 申請號: 201810133337.8
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108365722B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 邱洪波;王延峰;楊存祥;吳振軍;伊然;時長敏;李偉力;郭清友
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: H02K21/02
• 分類號: H02K21/02
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

1.一種雙向調節式柵形弱磁調速永磁同步電機結構，其特征在于：它包括懸浮設于電機氣隙內的柵形調磁機構，柵形調磁機構包括與電機轉軸同軸設置的外層筒和內層筒，外層筒和內層筒通過導磁性的葉片連接；

外層筒通過牽引架與電機轉軸的左端部連接，內層筒通過牽引架與電機轉軸的右端部連接，且牽引架與電機轉軸的連接處均設有軸向調節結構；

兩側的軸向調節結構可實現在電機轉軸上的軸向位移，進而通過牽引架帶動與之連接的外層筒和/或內層筒移動，實現外層筒與內層筒之間的徑向間距調整，從而改變電機氣隙內的空氣高度，實現電機氣隙的磁阻調整。

2.根據權利要求1所述的雙向調節式柵形弱磁調速永磁同步電機結構，其特征在于：所述柵形調磁機構中外層筒和內層筒通過導磁性的葉片連接的設置方式如下：葉片沿軸向和周向排布設置多組，每個葉片的內外兩端分別與對應外層筒和內層筒鉸接連接。

3.根據權利要求1所述的雙向調節式柵形弱磁調速永磁同步電機結構，其特征在于：所述柵形調磁機構中外層筒和內層筒通過導磁性的葉片連接的設置方式如下：葉片沿軸向排布設置多個，每個葉片均為環狀，且葉片的內圈與內層筒鉸接連接，葉片的外圈與外層筒鉸接連接。

4.根據權利要求3所述的雙向調節式柵形弱磁調速永磁同步電機結構，其特征在于：所述葉片將內層筒和外層筒之間的空腔分隔為多個相互獨立的子腔，且相鄰子腔通過設置在對應葉片上的氣孔連通，位于柵形調磁機構的尾部設有橡皮囊，橡皮囊與柵形調磁機構尾部的子腔連通，且橡皮囊及子腔內注有可壓縮的導磁性液體材料或導磁性粉末材料；

當內層筒與外層筒之間的徑向間距減小時，柵形調磁機構內的壓強大于橡皮囊內的壓強，此時將柵形調磁機構內子腔中多余的導磁性液體材料或導磁性粉末材料壓縮到橡皮囊內；

當內層筒與外層筒之間的徑向間距增大時，柵形調磁機構內的壓強小于橡皮囊內的壓強，此時壓縮在橡皮囊內的導磁性液體材料或導磁性粉末材料釋放填充到柵形調磁機構內的子腔中。

5.根據權利要求1-4任一項所述的雙向調節式柵形弱磁調速永磁同步電機結構，其特征在于：所述軸向調節結構為自動調節結構，自動調節結構包括套設在電機轉軸上的滾珠軸承，其中通過牽引架與外層筒連接的滾珠軸承位于電機轉軸的左端部，并稱之為左端滾珠軸承，其中通過牽引架與內層筒連接的滾珠軸承位于電機轉軸的右端部，并稱之為右端滾珠軸承；

電機轉軸上對應設有螺紋段，且螺紋段由外側的密集螺紋段和內側的稀疏螺紋段組成；左端滾珠軸承對應的螺紋段的旋向與右端滾珠軸承對應的螺紋段的旋向相反；滾珠軸承的內環與電機轉軸的對應螺紋段螺紋連接，滾珠軸承的外環與對應的牽引架連接；

當電機的轉速達到額定轉速前，電機加速時，滾珠軸承在轉動慣量的作用下使得電機轉軸的速度和滾珠軸承的速度有偏差，會引起滾珠軸承由外側向內側運動，即左端滾珠軸承由左向右移動，右端滾珠軸承由右向左運動；隨著速度的增加，滾珠軸承內環的速度和電機轉軸的速度逐漸保持一致；在電機沒有達到額定轉速之前，滾珠軸承位于密集螺紋段處，左端滾珠軸承和右端滾珠軸承位向內移動的范圍很小，對應柵形調磁機構的變化很小，調磁作用不明顯，磁通量基本保持不變；

當電機的轉速達到額定轉速之后，再進行電機加速時，同樣由于轉動慣量的作用，滾珠軸承還會繼續向內側運動，此時滾珠軸承位于稀疏螺紋段處，滾珠軸承向內側移動的范圍比較大，進而通過牽引架帶動與之連接的外層筒/內層筒移動，外層筒/內層筒移動實現其與內層筒/外層筒之間的徑向間距縮短，從而將電機氣隙內的空氣高度變大，即增加了氣隙的磁阻，進一步降低電機的磁通，達到加速的目的；

當電機再需要加速時，滾珠軸承繼續向內側運動，繼續縮短外層筒/內層筒與內層筒/外層筒之間的徑向間距，進一步降低電機的磁通，實現電機的弱磁擴速來提升電機的極限速度；最終柵形調磁機構達到一字形，電機磁通量最低，電機的極限速度最大；

當電機由轉速高降低到轉速低的時候，電機減速，滾珠軸承在轉動慣量的作用下使得電機轉軸的速度和滾珠軸承的速度有偏差，此時滾珠軸承向外側運動，隨著速度的降低，滾珠軸承內環的速度和電機轉軸的速度逐漸保持一致；當電機減速時，由于轉動慣量的作用使得滾珠軸承向外側運動，即左端滾珠軸承由右向左移動，右端滾珠軸承由左向右運動，進而通過牽引架帶動與之連接的外層筒/內層筒移動，外層筒/內層筒移動實現其與內層筒/外層筒之間的徑向間距加大，從而將電機氣隙內的空氣高度變小，即減小了氣隙的磁阻，進一步增加了電機的磁通量，達到減速的目的；

當電機再減速時，滾珠軸承繼續向外側運動，繼續增大外層筒/內層筒與內層筒/外層筒之間的徑向間距，進一步增加電機的磁通量，實現電機的降速，直到電機停止，整個柵形調磁機構復位。