[发明专利]一种自动无级变功调速电机及其调速方法

说明书

本发明公开了一种自动无级变功调速电机及其调速方法，包括机壳、定子组件、转子组件、主轴；定子组件、转子组件沿主轴轴向分布；转子铁芯沿径向滑动配合在转子面向定子组件所在方向的端面上；还包括设置在转子铁芯内径端的径向离合装置、设置在转子铁芯外径端的空气阻尼离心装置；径向离合装置用于控制转子铁芯沿径向的分离和接合，空气阻尼离心装置用于在转子铁芯径向向外滑动时提供阻尼；当径向离合装置接合时，转子铁芯和定子铁芯轴向正对。本发明用以解决现有技术中永磁同步电机的调磁难度大、调速效果不理想等问题，实现对轴向磁通进行径向脱离调磁，来拓宽永磁同步电机的变功调速范围，提高高速区域系统的运行效率的目的。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机领域，具体涉及一种自动无级变功调速电机及其调速方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展和研究的不断深入，尤其是信息数字时代的到来，迫切需要电驱动系统向大功率、高效率、宽速域、高转矩、高性能体积比等方向发展，从国际科技发展趋势看，在工业控制、家用电器和交通运输等国民经济主要领域中，高效、节能变频驱动是一个重要的发展方向。

随着变频技术的日趋完善，永磁同步电机和变频控制技术实现了机电一体化，使永磁同步电机驱动系统的优势已越来越明显。特别是稀土永磁同步电机结合我国稀土元素丰富的特点，采用高性能稀土永磁材料为同步电机产生励磁磁场，使电机的运行效率和功率因数大幅度提高。并且该驱动系统调速精度高，调速比大，输出特性好，运转平稳。此外，系统还具有恒转矩输出和转速不随负载波动的特性。通过变频器有效控制，可使其输出转速保持恒定，在某些机械传动中去掉减速器，这无疑给整个机械制造带来一场新的革命。

但是，由于永磁同步电机采用永磁体励磁，磁场恒定，永磁体励磁强度也就不可调节，在基速以上的恒功率运行区域，随着转速升高，由于供电电压的限制及电流控制器的饱和影响，严重损害永磁同步电机(PMSM)的电磁转矩性能，因而无法运行到较高的转速和在高速下做恒功率运行，这严重限制了PMSM的应用范围。

针对调节永磁电机气隙磁场以实现等功率变速的技术研发成为热点之一。现有技术中，从电控入手的有矢量变频和直接转矩控制，而从电机着手的有磁电混合励磁、双转子组合励磁、调节磁路和漏磁等方案。这些已知技术方案各有特点，电控方式可实现复杂的柔性的程序控制，但它只能从外部控制电机输入端的电参数如频率相位波形等，主要采用直轴电流分量Id弱磁，功率因素不高，需要功率容量大的控制器，用于永磁同步电机中成本很高。因此，充要分发挥永磁同步电机驱动系统高效率的特长，在现有基础上需进一步拓宽其调速范围、提高基速以上区域系统的运行效率是电机驱动系统的重要研究方向。在此基础之上，现有技术中也出现了基于调磁弱磁的方式来扩大调速范围的技术，然而在实际运行时却始终存在调磁难度大、效果不理想的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动无级变功调速电机及其调速方法，以解决现有技术中永磁同步电机的调磁难度大、调速效果不理想等问题，实现对轴向磁通进行径向脱离调磁，来拓宽永磁同步电机的变功调速范围，提高高速区域系统的运行效率的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种自动无级变功调速电机，包括机壳、位于机壳内的定子组件和转子组件、与所述转子组件相连的主轴；所述定子组件包括定子铁芯、定子线圈，所述转子组件包括转子、转子铁芯、转子磁铁；

所述定子组件、转子组件沿主轴轴向分布；

所述转子铁芯沿径向滑动配合在转子面向定子组件所在方向的端面上；

还包括设置在转子铁芯内径端的径向离合装置、设置在转子铁芯外径端的空气阻尼离心装置；所述径向离合装置用于控制转子铁芯沿径向的分离和接合，所述空气阻尼离心装置用于在转子铁芯径向向外滑动时提供阻尼；

当所述径向离合装置接合时，所述转子铁芯和定子铁芯轴向正对。