[發明專利]一種可變永磁磁阻電機

有效

• 申請號: 201810838890.1
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108964393B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 楊世國
• 申請（專利權）人: 楊世國
• 主分類號: H02K21/14
• 分類號: H02K21/14;H02K21/02;H02K1/24;H02K1/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種VPMRM可變永磁磁阻電機，包括定子，可移動的轉子，使轉子移動的變速機構，其特征在于所述VPMRM電機設計在現有技術永磁轉子上增加了一段磁阻轉子，從而成為一種永磁電機和磁阻電機相結合的、而且磁鏈和電感參數連續可變的、機械式轉矩自適應調速或智能控制調速的高性能永磁磁阻無刷電機（Variable Permanent Magnet Resistance Moteor）；其中永磁轉子的有效長度與定子鐵芯長度相當，磁阻轉子長度≤永磁轉子，且相當于轉子可軸向移動的距離，轉子的總長度≤定子的2倍長；轉子與軸之間設置有可使轉子相對于軸移動移動的調節磁鏈的機構。本發明簡單易行，綜合性能高于現有技術相同成本的異步、同步或開關磁阻電機。

技術領域

本發明屬于電機技術領域，尤其是需要變工況高速高效運行的永磁無刷電機。

背景技術

電動車輛的快速發展和普及，對驅動電機性能提出了越來越高的要求，對于關鍵的“三電技術”之一的電機，目前多數采用PMSM永磁同步電機、IM異步感應電機、和SRM開關磁阻電機，業內普遍認為：這三種電機各有優點和不足：永磁同步電機比功率高，調速性能好，運轉平穩，但可能退磁，需要使用高等級稀土磁鋼，適用于要求體積重量小，舒適性高的乘用車以及電動航空器等；異步感應電機魯棒性好、但重量體積大、功率因數低，低速小功率運行效率較低，適用于要求功率大、車型大的機車；開關磁阻電機出現較晚，調速范圍寬、可靠性高，但轉矩波動較大，功率密度不及永磁同步電機，正在改進之中。目前永磁同步電機使用較多，為了獲得較寬的調速范圍，主要通過控制器對電機進行弱磁控制，由于直軸電感難以做大，弱磁效果有限且存在退磁風險。為了讓永磁電機磁場可調，針對電機進行改進的嘗試已經提出了許多方案，如繞組連接可變、雙轉子機械調磁、增加電勵磁等。增加電勵磁后形成的永磁為主、電磁可調的混合勵磁電機（hybrid excitation-magnet motor）包括：各種轉子磁分路結構、與同步電機的組合的HESM、與雙凸極磁阻電機組合的DSHM，南京航空航天大學趙朝會等人編著的《混合勵磁電機的結構和原理》一書對此有較為詳細的論述。這些設計開始主要是為了解決使永磁無刷電機磁鏈可調的問題，由于結構較為復雜，成本較高，主要用于風電、航空航天等領域，未見報導商品化用于電動汽車之中。現有電動汽車驅動系統把調速的問題主要交給了控制器。但是，不易退磁，比功率高，可恒功率變速，全工況效率占比高，運行平穩可靠的永磁電機仍然是孜孜以求的目標。

已公開的發明ZL2015101271912和ZL2017100009173提出了機械式直接轉矩調磁變速的技術方案，高效區間占比大，與矢量控制弱磁相比，無直軸磁場導致退磁的風險因數，實際驗證效果明顯。

進一步研究發現這種電機尚有不足之處。因為這種電機為了實現向高速變速，轉子需移出定子以減弱磁鏈，這時定子將空出一段長度，這段長度的定子內沒有對應轉子，不輸出功率，而且繞組的銅損也不會減少。此外，轉子移出時電感變小，軸向產生抵抗移動的阻力，大小和繞組運行電流有關，不便于控制參數整定。

本發明的目的正是為了保留原技術方案的優點，克服現有技術的不足，重新設計一種轉子，這種轉子不僅能在軸上移動以調節磁鏈，而且還能在弱磁時使定子及繞組得到充分利用。

本發明的思路：在原轉子一端附加一段磁阻轉子，起動時利用開關磁阻電機起步力矩電流比大，中低速增磁時磁阻轉子退出氣隙，讓永磁轉子占據全部或大部分氣隙空間，主要輸出電磁力矩；高速弱磁時使磁阻轉子進入氣隙，增加磁阻反應力矩，可望獲得更好的高速性能。

發明內容

一種VPMRM可變永磁磁阻電機，包括定子，可移動的轉子，使轉子移動的變速機構，其特征在于所述VPMRM電機的轉子在現有技術永磁轉子上增加了一段磁阻轉子，從而成為一種永磁電機PM和磁阻電機SRM相結合的、而且磁鏈和電感參數連續可變的、機械式轉矩自適應調速或采用智能控制的高性能永磁磁阻無刷電機（Variable Permanent MagnetResistance Motor英文縮寫記為VPMRM）；