[发明专利]永磁电机的磁场调节方法和高调磁能力永磁电机

说明书

技术领域

本发明提供一种永磁电机的磁场调节方法和高调磁能力永磁电机，属于永磁电机领域。

背景技术

永磁电机相对于电励磁电机，由于采用永磁体励磁而具有高效、高转矩密度及高功率因数的特点，具有重要应用价值，但是永磁电机的永磁磁场难以调节而限制了其应用范围。例如，作为永磁电机一种的永磁无刷电动机，在电动汽车驱动应用中，尽管具有高效、高转矩密度特点而满足了电动汽车对驱动系统的高效、低体积重量要求，但是由于难以调节永磁磁场，难以满足电动汽车低速大转矩同时具有高速运行能力的驱动要求，影响到该种电机在电动汽车等领域的广泛应用；同样作为永磁电机之二的永磁同步发电机，由于不能调节永磁磁场，具有很高的发电机固有电压调整率，只有通过整流和逆变的方式实现正常的发电机电压调整率要求，这增加了发电机系统的成本及体积重量，也降低了其运行可靠性。

因此，如何调节永磁电机的磁场，如何提高永磁电机的调磁能力一直是其研究开发的重点。在正弦波永磁无刷电动机中，将电机定子三相对称电流经过d、q变换变为交、直轴电流，通过调节直轴电流的大小来调节气隙永磁磁场的大小，如果电机具有高凸极率和高直轴电感，则具有相对较好的调节气隙永磁磁场的能力，但是高直轴电感和高凸极率本身就是矛盾的，同时永磁体特别是目前普遍采用的稀土永磁体本身不导磁且具有极高的矫顽力，改变永磁体产生的电机气隙磁场极为困难，需要极大的电枢直轴去磁电流，这在实际中很难实现，而且直轴电流本身是无功电流，直轴电流的增加，降低了电机系统的功率因数，增加了系统的容量；在方波永磁无刷电机中，通过提前导通各相绕组，也可以调节电机的气隙永磁磁场磁通，但会产生很大的电机振动，影响到电机的性能；而在永磁有刷电机中，气隙永磁磁场根本无法调节。

可以看出，目前各不同类型永磁电机的永磁磁场，要么不能调节，要么调节困难，调磁幅度不大，同时调磁以后电机性能变差。

中国专利申请CN03805520.1公开了一种具有固定径向气隙的无刷永磁电机，通过减小有效磁极强度使其以远高于正常最大速度的转速运行。永磁转子和等速轴承之间轴向移位量的增加使得转速相应增加并且转矩相应减小。永磁转子轴向偏移以提供转子磁极和定子之间的轴向移位，减小提供给定子的有效磁极强度或磁通。积分常数速度直线轴承用于连接可动转子和固定位置的电动机转轴。推力轴承驱动磁转子抵抗相吸引的磁力向定子偏移。利用等速直线轴承使得当转子位置偏移时电动机转轴，径向去承轴承，位置编码器，冷却风扇，和输出耦合保持在固定位置。该授权发明专利首先是通过轴向移动转子达到定转子中心线的错位的目的，转子本身旋转，然后再轴向移动，这对电机的工作、制造带来很大的难度；其次，该授权发明专利没有给出电机本身的设计方法。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明所要解决的问题是：提供一种使得永磁电机控制精确，连接使用方便，通过机械的方法，将永磁电机定、转子轴向中心线偏移，降低定、转子之间的磁耦合，从而间接降低了电机的气隙有效永磁磁通，达到调节永磁磁场的目的的磁场调节方法，以及高调磁能力永磁电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种永磁电机的磁场调节方法，包括永磁电机的定子、转子、主轴、旋转轴承、机壳、两侧端盖及基础，转子通过旋转轴承与定子相对转动，其特征在于：机壳外部与基础之间设置直线轴承，端盖设置在机壳两侧，主轴通过旋转轴承固定在两侧端盖上，一侧端盖设置辅助移动机构，主轴与旋转轴承沿轴向相对静止，机壳与端盖通过直线轴承沿轴向具有一定的移动范围，辅助移动机构控制移动范围，使得定子中心线和转子中心线发生偏移，改变定子主体与转子之间的耦合，改变永磁电机的气隙有效永磁磁通。

作为永磁电机，定子和转子中一个安装永磁体构成永磁转子或永磁定子，另一个就成为电枢，电枢包括电枢绕组和电枢铁心。永磁转子(或永磁定子)同普通永磁电机相同，同样电枢也与普通永磁电机相同。当永磁转子(或永磁定子)与电枢中心线对齐时，永磁磁场与电枢完全耦合，电机的永磁气隙磁通最大，当两者中心线偏离时，电机的气隙有效永磁磁通降低，当永磁定子(或永磁转子)在轴向与电枢没有重叠时，电枢中的气隙有效永磁气隙磁同达到最小，约等于0。通过辅助移动机构使得机壳与端盖一起相对于主轴移动，可以使电机的气隙有效永磁磁通变化幅度很大，满足了各不同永磁电机的调磁要求。主轴连接固定方式灵活方便，不受使用工况和负载影响。