[发明专利]一种弱磁升速永磁电机

说明书

本发明公开了一种弱磁升速永磁电机，由定子绕组、定子铁心和永磁转子组成，转子磁轭上相邻两个永磁体之间设置有调磁结构，所述的调磁结构由径向布置的调磁腔和可沿径向移动的调磁块组成，调磁腔内还设有与调磁块连接的弹性元件，弹性元件一端与调磁块连接，另外一端固定不动，调磁腔顶部开口处设有调磁块限位；本发明利用旋转离心力原理，通过作为永磁磁路一部分的调磁块向外圆移动，调磁块与原转子轭部径向尺寸上错开，从而增加转子磁阻，电机永磁磁通将随转速升高自动减少，达到机械弱磁效果；可实现对永磁磁场的直接调节，保证了弱磁升速期间的高效率和高功率因数，降低了过电压风险，且可以与定子绕组电弱磁相结合进一步扩大弱磁调速范围。

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种需要弱磁升速的牵引永磁电机。

背景技术

目前永磁电机已在汽车电驱动系统广泛应用，也正逐步在电力机车、轨道交通领域作为牵引电机应用。

这些领域都要求电驱动系统具有弱磁扩速功能，即额定转速及以下要求恒转矩负载特性（此时电机永磁磁通不变，定子电流全部为转矩电流，电机端电压随转速正比例变化，在额定转速时端电压达到最大值且等于额定电压）；在额定转速以上要求恒功率负载特性（此时由于永磁磁通无法调节，只有通过定子施加去磁电流，减少主磁通，实现电机端电压随转速升高而保持额定电压不变，电机将保持额定电流、额定功率运行，而转矩将随转速升高而线性下降）。

以上需要弱磁升速永磁电机的运行模式，在额定转速以上弱磁运行时，定子电流将有很大一部分用来弱磁，降低了运行效率；一般最高转速将达到额定转速的3倍甚至更高，在最高转速时永磁磁通产生的反电势将远高于额定电压，一旦弱磁电流出现偏差，整个驱动系统将面临极大过压风险。

发明内容

针对现有技术中通过定子绕组施加去磁电流的弱磁技术的不足，本发明提供一种弱磁升速永磁电机。

本发明所采用的技术方案是：一种弱磁升速永磁电机，其定子部分为常规交流电机定子,由定子绕组、定子铁心和永磁转子组成，所述永磁转子的转子磁轭上相邻两个永磁体之间，即两磁极间磁通最大处设置有调磁结构，所述的调磁结构由径向布置的调磁腔和设于调磁腔内可沿径向移动的调磁块组成，调磁腔内还设有与调磁块连接的弹性元件，弹性元件一端与调磁块连接，另外一端固定不动，调磁腔顶部开口处设有调磁块限位。

进一步，所述的弹性元件为拉伸式弹性元件，位于调磁块底端部。

进一步，所述的弹性元件为压缩式弹性元件，位于调磁块和调磁块限位之间。

所述的一种弱磁升速永磁电机，其调磁块采用导磁的铁磁材料。

进一步，所述的永磁转子在定子绕组和定子铁心内部，即机械弱磁升速永磁电机为内转子结构。

进一步，所述的定子绕组和定子铁心在永磁转子内部，即机械弱磁升速永磁电机为外转子结构。

本发明产生的有益效果是：利用旋转离心力原理，通过在转子永磁磁路中设置调磁结构，当转子转速升高时，作为永磁磁路一部分的调磁块受旋转离心力作用向外圆移动，调磁块与原转子轭部径向尺寸上错开，从而增加转子磁阻，电机永磁磁通将随转速升高自动减少，达到机械弱磁效果，实现在端电压、功率因数基本不变前提下的永磁电机弱磁升速；在实现机械弱磁升速基础上，依然可以结合在定子绕组施加去磁电流，实现机械和电的联合弱磁，进一步提升弱磁升速空间和性能。

附图说明

图1为本发明内转子结构电机的结构示意图；

图2为图1中A部分的局部放大图；

图3为本发明内转子结构电机的运行机理图；

图4为本发明外转子结构电机的结构示意图。