[发明专利]自适应无源弱磁永磁同步电机转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种自适应无源弱磁永磁同步电机转子，属于电机技术领域。

背景技术

永磁同步电机的励磁不可调节，在基速以上运行时，必须进行弱磁控制。传统方法中通过增加负的直轴去磁电流，利用电枢反应的去磁作用使电机气隙磁场减弱，来等价于直接减弱励磁磁场达到弱磁增速的目的。这种弱磁增速的方法会致使电机的电流增加，使得系统效率降低，这限制了永磁同步电机的应用范围。此外，在永磁同步电机中，去磁效果与直轴电感值有关，直轴电感越大，电枢反应的去磁作用越强，弱磁效果越好。但在传统结构的永磁电机中，永磁体串联在直轴磁路中，永磁体磁导小，直轴电感较小，因此在永磁同步电机中，采用上述弱磁方法弱磁效果并不理想。传统结构的永磁同步电机转子如图5所示，其永磁体直接嵌入转子铁心槽中，永磁体采用径向充磁，设置于永磁体之间的隔磁槽能用来防止极间漏磁。

发明内容

本发明是为了解决现有永磁同步电机的弱磁调速技术中，永磁电机由于励磁不可调节导致的弱磁调速存在困难的问题，提供一种自适应无源弱磁永磁同步电机转子。

本发明所述自适应无源弱磁永磁同步电机转子，它包括转子铁心，它还包括2n个主永磁体、2n个辅助永磁体和2n个弹簧，n为正整数，

沿转子铁心的轴向开有2n个通槽，2n个通槽沿转子铁心的圆周方向均匀分布，每个通槽中嵌入一个形状相匹配的主永磁体，

转子铁心上沿圆周方向每相邻两个通槽之间设置有滑轨槽，每个滑轨槽沿径向设置，每个滑轨槽的槽底均固定一个弹簧，弹簧的自由端与一块辅助永磁体固定连接，所述滑轨槽的槽底为位于转子铁心外圆周方向的底面，辅助永磁体与弹簧静止时的长度之和短于滑轨槽的径向长度，

主永磁体采用径向充磁，辅助永磁体采用切向充磁。

当转子铁心在基速及基速以下运行时，气隙磁通由主永磁体和辅助永磁体发出的磁通之和构成；当转子铁心在基速以上运行时，气隙磁通由主永磁体发出的磁通抵消掉辅助永磁体发出的反向的磁通构成。

辅助永磁体在径向位置的最高点不超过相邻永磁体时，与相邻的主永磁体的磁极相同，辅助永磁体在径向位置的最高点超过相邻永磁体时，与相邻的主永磁体的磁极相反。

所述通槽为V字形通槽，该V字形通槽的开口朝向转子铁心的转轴方向。

所述通槽为瓦片形通槽，该瓦片形通槽的弧度向转子铁心的转轴方向延伸。

所述通槽为平板形通槽。

所述平板形通槽内的主永磁体沿圆周方向均分成多段，相邻两段之间设有磁桥。

所述弹簧为固体弹簧或气体弹簧。

所述辅助永磁体与弹簧之间通过永磁体壳体或永磁体支架固定。

本发明的优点是：本发明通过辅助永磁体在两种电机运行状态下，与主永磁体发出的磁通的方向的相应关系，来调节永磁电机的励磁，解决了永磁电机由于励磁不可调节导致的弱磁调速存在困难的问题。它能提高永磁电机在低速时的转矩以及高速时的效率，拓宽电机的调速范围。

本发明所述转子在基速以下运行时，气隙磁通由主永磁体和辅助永磁体发出的磁通之和构成，因此可提高低速的输出转矩；基速以上运行时，气隙磁通由主永磁体磁通发出的磁通抵消掉辅助永磁体发出的反向的磁通构成，因此可实现弱磁，提高电机的转速范围。这种实现弱磁的方式并非采用增加负的直轴电流，因此降低了铜损耗，且高速运行时电机低磁密，降低了铁损耗，故提高了电机基速以上运行时的效率。本发明气隙磁场的强弱与辅助永磁体在滑轨槽中的位置有关。辅助永磁体在滑轨槽中越靠近转子外周，气隙磁场就越弱，从而可以使电机跟随转速实现自动弱磁，获得了高效率以及宽广的弱磁调速范围。本发明可用于永磁电动机，亦可用于永磁发电机。

附图说明

图1为本发明实施方式二的结构示意图；

图2为本发明实施方式三的结构示意图；

图3为本发明实施方式四的结构示意图；

图4为本发明实施方式五的结构示意图；

图5为传统结构的永磁同步电机转子结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述自适应无源弱磁永磁同步电机转子，它包括转子铁心1，它还包括2n个主永磁体2、2n个辅助永磁体3和2n个弹簧4，n为正整数，

沿转子铁心1的轴向开有2n个通槽，2n个通槽沿转子铁心1的圆周方向均匀分布，每个通槽中嵌入一个形状相匹配的主永磁体2，