[發明專利]一種自動無級變功調速電機及其調速方法

在審

• 申請號: 202210120758.3
• 申請日: 2022-02-09
• 公開（公告）號: CN114448163A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 錢鳳軍;羅業富;何剛
• 申請（專利權）人: 中磁動力設備（深圳）有限公司
• 主分類號: H02K7/10
• 分類號: H02K7/10;H02K7/12;H02K7/04;H02K1/2796;H02K1/30;H02P6/08
• 代理公司: 成都云縱知識產權代理事務所(普通合伙) 51316
• 代理人: 伍星;劉沙粒

本發明公開了一種自動無級變功調速電機及其調速方法，包括機殼、定子組件、轉子組件、主軸；定子組件、轉子組件沿主軸軸向分布；轉子鐵芯沿徑向滑動配合在轉子面向定子組件所在方向的端面上；還包括設置在轉子鐵芯內徑端的徑向離合裝置、設置在轉子鐵芯外徑端的空氣阻尼離心裝置；徑向離合裝置用于控制轉子鐵芯沿徑向的分離和接合，空氣阻尼離心裝置用于在轉子鐵芯徑向向外滑動時提供阻尼；當徑向離合裝置接合時，轉子鐵芯和定子鐵芯軸向正對。本發明用以解決現有技術中永磁同步電機的調磁難度大、調速效果不理想等問題，實現對軸向磁通進行徑向脫離調磁，來拓寬永磁同步電機的變功調速范圍，提高高速區域系統的運行效率的目的。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機領域，具體涉及一種自動無級變功調速電機及其調速方法。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展和研究的不斷深入，尤其是信息數字時代的到來，迫切需要電驅動系統向大功率、高效率、寬速域、高轉矩、高性能體積比等方向發展，從國際科技發展趨勢看，在工業控制、家用電器和交通運輸等國民經濟主要領域中，高效、節能變頻驅動是一個重要的發展方向。

隨著變頻技術的日趨完善，永磁同步電機和變頻控制技術實現了機電一體化，使永磁同步電機驅動系統的優勢已越來越明顯。特別是稀土永磁同步電機結合我國稀土元素豐富的特點，采用高性能稀土永磁材料為同步電機產生勵磁磁場，使電機的運行效率和功率因數大幅度提高。并且該驅動系統調速精度高，調速比大，輸出特性好，運轉平穩。此外，系統還具有恒轉矩輸出和轉速不隨負載波動的特性。通過變頻器有效控制，可使其輸出轉速保持恒定，在某些機械傳動中去掉減速器，這無疑給整個機械制造帶來一場新的革命。

但是，由于永磁同步電機采用永磁體勵磁，磁場恒定，永磁體勵磁強度也就不可調節，在基速以上的恒功率運行區域，隨著轉速升高，由于供電電壓的限制及電流控制器的飽和影響，嚴重損害永磁同步電機(PMSM)的電磁轉矩性能，因而無法運行到較高的轉速和在高速下做恒功率運行，這嚴重限制了PMSM的應用范圍。

針對調節永磁電機氣隙磁場以實現等功率變速的技術研發成為熱點之一。現有技術中，從電控入手的有矢量變頻和直接轉矩控制，而從電機著手的有磁電混合勵磁、雙轉子組合勵磁、調節磁路和漏磁等方案。這些已知技術方案各有特點，電控方式可實現復雜的柔性的程序控制，但它只能從外部控制電機輸入端的電參數如頻率相位波形等，主要采用直軸電流分量Id弱磁，功率因素不高，需要功率容量大的控制器，用于永磁同步電機中成本很高。因此，充要分發揮永磁同步電機驅動系統高效率的特長，在現有基礎上需進一步拓寬其調速范圍、提高基速以上區域系統的運行效率是電機驅動系統的重要研究方向。在此基礎之上，現有技術中也出現了基于調磁弱磁的方式來擴大調速范圍的技術，然而在實際運行時卻始終存在調磁難度大、效果不理想的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自動無級變功調速電機及其調速方法，以解決現有技術中永磁同步電機的調磁難度大、調速效果不理想等問題，實現對軸向磁通進行徑向脫離調磁，來拓寬永磁同步電機的變功調速范圍，提高高速區域系統的運行效率的目的。

本發明通過下述技術方案實現：

一種自動無級變功調速電機，包括機殼、位于機殼內的定子組件和轉子組件、與所述轉子組件相連的主軸；所述定子組件包括定子鐵芯、定子線圈，所述轉子組件包括轉子、轉子鐵芯、轉子磁鐵；

所述定子組件、轉子組件沿主軸軸向分布；

所述轉子鐵芯沿徑向滑動配合在轉子面向定子組件所在方向的端面上；

還包括設置在轉子鐵芯內徑端的徑向離合裝置、設置在轉子鐵芯外徑端的空氣阻尼離心裝置；所述徑向離合裝置用于控制轉子鐵芯沿徑向的分離和接合，所述空氣阻尼離心裝置用于在轉子鐵芯徑向向外滑動時提供阻尼；

當所述徑向離合裝置接合時，所述轉子鐵芯和定子鐵芯軸向正對。