[发明专利]一种性能可灵活调整的永磁电机及其性能调节方法

说明书

本发明涉及一种性能可灵活调整的永磁电机及其性能调节方法，包括电机壳体、定子、转子和电机轴，转子上设有磁钢，还包括磁化机构、电源及电机控制器系统，磁钢包括永磁体以及设置在永磁体至少一侧的软磁组件，磁化机构包括磁化线圈充磁头、小型旋转变压器的定子、小型旋转变压器的转子和磁化线圈引出线，小型旋转变压器的转子固定在电机轴的一端，小型旋转变压器的定子固定在壳体上，磁化线圈引出线连接磁化线圈充磁头和小型旋转变压器的转子，电机控制器系统与小型旋转变压器的转子的三相线连接。本发明利用软磁材料矫顽力低、在特定强度的磁场强度下容易控制充磁和退磁的特点，根据需求进行调整，进而改善电机的性能。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体地说，是涉及一种性能可灵活调整的永磁电机及其性能调节方法。

背景技术

新能源汽车要求电机高转矩密度、高功率密度、高转速高以满足良好的启动或爬坡能力、复杂的运行工况以及较高的车速，效率高、成本低亦是电机设计的重要指标；高磁能钕铁硼等永磁材料的问世，使电机设计进入了新时期。在低转速工况区域，电机需要输出很高的峰值转矩；在高转速工况区域，电机需要输出较高的持续功率。低速-高转矩意味着电机需要较高的反电势，而高速-高功率意味着电机需要较低的反电势，如何解决这一矛盾，是高转速永磁同步电机应用于新能源汽车研究的关键问题。

新能源汽车还要求电机效率高、热性能好，在低速工况区域，电机铜耗高，影响短时间内的峰值温升(主要是绕组温度)；在高速工况区域，电机铁耗高，影响电机的持续温升(磁钢温度或绕组温度)。如何提高电机效率、降低电机温升，是永磁同步电机应用于新能源汽车研究的关键问题。同时钕铁硼等永磁材料的资源稀少、价格昂贵、加工成本高，降低永磁材料的用量进而降低电机制造的成本亦具有很大意义。

另外，现有转子磁钢的设计具有局限性：为满足汽车高性能的需求通常采用剩余磁感应强度高、磁感应矫顽力大、磁能积高的高牌号磁钢，硬磁磁钢(永磁体)牌号固定，电机性能设计基本固定，低速峰值扭矩和高速持续功率矛盾无法解决、进一步提高效率、改善电机温升亦是难题，同时高牌号的磁钢成本很高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个目的是提供一种性能可灵活调整的永磁电机，本发明的第二个目的是提供所述的永磁电机的性能调节方法。

为了实现上述第一个发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种性能可灵活调整的永磁电机，包括电机壳体、定子、转子和电机轴，所述定子设置在壳体内部，所述电机轴设置在转子中部，所述转子由多个转子冲片堆叠而成，且转子上设有磁钢，还包括磁化机构、电源及电机控制器系统，所述磁钢包括永磁体以及设置在永磁体至少一侧的软磁组件，所述磁化机构包括磁化线圈充磁头、小型旋转变压器的定子、小型旋转变压器的转子和磁化线圈引出线，所述小型旋转变压器的转子固定在电机轴的一端，所述小型旋转变压器的定子固定在壳体上与小型旋转变压器的转子对应的位置，所述磁钢上的两侧设有凹槽，所述磁化线圈充磁头设置在凹槽内，所述磁化线圈引出线连接磁化线圈充磁头和小型旋转变压器的转子，所述电机控制器系统与小型旋转变压器的转子的三相线连接。

作为优选方案：所述电机轴内沿轴向开设有第一通道，所述转子冲片上开设有第二通道，所述磁化线圈引出线依次穿过第一通道和第二通道后与磁化线圈充磁头连接。

作为优选方案：所述凹槽位于软磁组件的两侧，所述磁化线圈充磁头嵌设在凹槽内。

作为优选方案：所述永磁体与软磁组件紧密贴合后共同放置在转子冲片上的磁钢槽内，且软磁组件体积磁钢整体体积的20％～30％。

作为优选方案：所述电机壳体的一端设有电机后端盖，所述小型旋转变压器的定子固定在电机后端盖上。

作为优选方案：所述磁钢形成多对磁极，每对磁极成“一”字型、“V”字型、或者“U”字型。

为了实现上述第二个发明目的，本发明采用以下技术方案：