[发明专利]一种磁导可控车铣复合主轴永磁同步力矩电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁导可控宽调速永磁同步力矩电机，具体是车铣复合主轴永磁同步力矩电机。

背景技术

目前，直接驱动永磁力矩电机主要局限于加工中心的转台，未来的加工中心希望集车、铣、磨、激光加工等为一体。由永磁力矩电机直接驱动的工作台，不仅用来分度和定位，而且也可用来作为主轴进行车削加工。在车加工时要求大功率高速运转，回转速度要求每分钟数千转；铣加工时又要求大扭矩低速强力铣削、高加速度，转矩达到上千牛米，回转速度每分钟几十转，甚至更低。

永磁同步电动机的励磁磁场是由永磁体提供的，在逆变器功率一定的条件下，要想实现高转矩密度，必须保证较高的气隙磁场强度，但如果采用弱磁方式大范围的提高电机的转速就不可能了，因为受到逆变器功率的限制。因此常规结构永磁力矩电机很难同时实现宽调速范围和大转矩。

发明内容

本发明提供一种大转矩、宽调速范围的车铣复合主轴永磁同步力矩电机，通过改变转子上的导磁桥的磁导来改变气隙磁场，从而实现大转矩和宽调速范围。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁导可控车铣复合主轴永磁同步力矩电机，包括定子铁芯内侧安装转子铁芯，在转子铁芯与定子铁芯之间贴装永磁体；位于转子铁芯上的定子槽中放置三相绕组，其特征在于：导磁桥上安装磁导可控线圈后嵌入转子铁芯中，或者在转子铁芯的冲片上直接生成导磁桥，然后在导磁桥上缠绕磁导可控线圈。

定子铁芯1由矽钢片叠压而成。

转子铁芯3由矽钢片叠压而成。

导磁桥为条形。

转子铁芯采用面装式或插入式结构。

通过控制磁导可控线圈电流来控制转子铁芯磁导，进而控制气隙磁场，实现宽范围调速。

本发明的具体优点如下：

1) 提供给磁导可控线圈的功率非常小，非常小的功率就能较大的改变转子上导磁桥的磁导，进而改变气隙磁场，控制简单，调速范围很宽。

2) 改变磁导可控线圈的电流方向可以增磁和去磁，进而改变气隙磁场，调整转矩和转速。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的局部结构放大示意图；

图3转子铁芯冲片图；

图4是磁导可控线圈不供电时主磁场磁力线示意图；

图5是磁导可控线圈供电时磁力线示意图；

附图标记说明：

1.定子铁芯、2.永磁体、3.转子铁芯、4.三相绕组、5. 励磁磁势在电机内产生的主磁通路线、6. 转子铁芯内外边缘6、7. 条形导磁桥一、8. 条形导磁桥二、9. 转子铁芯外边缘、10.定子槽

具体实施方式：

本发明磁导可控车铣复合主轴永磁同步力矩电机，可以灵活的设计电机的铁芯长度、气隙直径、极数和槽数，通过控制磁导可控线圈电流来控制转子磁导，进而控制气隙磁场，实现宽范围调速。下面以20极、24槽永磁同步电动机为例，对本发明进行详细说明。

如图1、2所示，定子铁芯1内侧安装转子铁芯3，在转子铁芯3与定子铁芯1之间贴装永磁体2；定子铁芯1和转子铁芯3均由矽钢片叠压而成；转子铁芯3采用面装式或插入式结构。位于转子铁芯3上的定子槽9中放置三相绕组4。转子铁芯3的冲片图如图3。本实施例采用将条形导磁桥一7和条形导磁桥二8上安装磁导可控线圈后嵌入转子铁芯3中的安装结构，在实际应用中也可以将转子铁芯3的冲片上直接生成条形导磁桥一7和条形导磁桥二8，然后在条形导磁桥一7和条形导磁桥二8上分别缠绕磁导可控线圈。

当条形导磁桥一7和条形导磁桥二8中的磁导可控线圈通有某一方向的电流时，不考虑永磁体2，励磁磁势在电机内产生的主磁通路线如图2 中细实线5所示，经过条形导磁桥一7、条形导磁桥二8 和转子铁芯3后形成闭合回路，磁通大小随励磁电流变化而变化，当励磁电流反向，则磁通方向也将相反。

当磁导可控线圈不通电时，永磁体2的N极产生的主磁通路线经过定子齿回到相邻的永磁体2的S极和N极，然后分别通过转子铁芯3的内边缘6和外边缘9，以及条形导磁桥一7和条形导磁桥二8，最后回到永磁体2的S极，此时气隙磁场最大，为B_max。当需要提高电机转速时，控制磁导可控线圈的电流大小，就改变了永磁体2发出的经过条形导磁桥一7和条形导磁桥二8作为导磁路径的磁通。在极限状况下，如图5所示，永磁体2发出的磁通不经过条形导磁桥一7和条形导磁桥二8，此时，气隙磁场可以调整到约B_max/4。如果辅以弱磁调速策略，增加负的I_d轴电流，还可以进一步提高转速。

本发明所述技术方案直轴电感可控，有利于传统弱磁调速理论在这类电机上的应用。