[实用新型]一种可控励磁永磁同步电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机，尤其是一种适用于工矿生产中的可控励磁永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电动机是同步电动机的一种，其励磁磁场由永磁体产生，消除了励磁损耗，具有高功率密度、高效率和调速范围宽等优点，广泛应用于高性能伺服和运动控制领域。与电励磁同步电动机不同，永磁同步电动机由永磁体产生励磁磁场，因而磁场强度一般恒定不变。根据永磁同步电动机基本电磁关系，电动机旋转反电势随转速增大而增大，当电动机高速运行时旋转反电势接近电源供电电压，电流调节器饱和，电机转矩输出性能急剧恶化，限制了电动机转速进一步提高。永磁同步电动机弱磁控制技术可以解决以上问题，即随着电机转速增大，控制电机气隙磁场强度相应降低，从而降低旋转反电势增大的速度。因而在电源电压不变的情况下提高了电机最高运行速度。传统的永磁同步电机大都采用矢量控制策略进行弱磁控制，通过控制直轴电流矢量                                               削弱永磁磁场。弱磁调速时，若定子总电流是有限的，那么总的输出转矩将下降，电机的带载能力变差。

发明内容

本实用新型的目的克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、调速范围宽、运行速度快的可控励磁永磁同步电机

为实现上述目的，本实用新型的可控励磁永磁同步电机，包括电机轴、转子铁芯、定子铁芯和定子绕组，所述的转子铁芯内切向磁路方向设有多个成对的永磁体组，所述的永磁体组由铝镍钴永磁体和钕铁硼永磁体组成，铝镍钴永磁体靠近转子铁芯边缘，所述的钕铁硼永磁体靠近转子铁芯中心，铝镍钴永磁体和钕铁硼永磁体两者之间设有隔磁磁桥；每组永磁体组与相邻的永磁体组的磁极方向为互相平行或反相平行；所述的多个成对的永磁体组为4～6组。

有益效果：由于采用了上述技术方案，在进行弱磁控制时，不需要时刻施加直轴电流矢量去削弱永磁磁场，只需要在直轴方向施加一个幅值和方向可控的电流脉冲就可以改变永磁体强弱，且保持改变后的磁化状况不变，从而达到根据转速调整气隙磁场强度、减小弱磁电流损耗的目的。在电机需要高速运行时，通过施加一幅值可控的直轴电流矢量来改变转子铝镍钴永磁体的磁化强度和磁化方向，使气隙中的总磁通达到随转速增大而励磁强度降低，从而拓宽电机的调速范围，提高了电机最高运行速度。其结构简单，调速范围宽，运行速度快，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的可控励磁永磁同步电机结构示意图。

图中：1-电机轴 ，2-转子铁芯，3-铝镍钴永磁体，4-钕铁硼永磁体，5-定子铁芯，6-定子绕组，7-气隙。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个实施作进一步的说明：

如图1所示，以24槽4极永磁同步电机为例，本实用新型的可控励磁永磁同步电机主要由电机轴1、转子铁芯2、铝镍钴永磁体3、钕铁硼永磁体4、定子铁芯5和定子绕组6构成，其中转子铁芯2内切向磁路方向设有4～6个成对的永磁体组，永磁体组由铝镍钴永磁体3和钕铁硼永磁体4组成，铝镍钴永磁体3靠近转子铁芯2边缘，钕铁硼永磁体4靠近转子铁芯2中心，每组永磁体组与相邻的永磁体组的磁极方向为互相平行或反相平行，铝镍钴永磁体3和钕铁硼永磁体4两者之间设有隔磁磁桥。本实用新型的基本结构和普通永磁同步电机相似，转子铁芯2与定子铁芯5之间存在气隙7，不同之处集中在转子上；电机转子由电机轴1、转子铁芯2、铝镍钴永磁体3、钕铁硼永磁体4组成，电机转子为切向磁路结构，即所述的铝镍钴永磁体3和钕铁硼永磁体4均沿轴切向放置，电机定子结构与传统的永磁同步电机相同；铝镍钴永磁体3和钕铁硼永磁体4的截面均为矩形，两种永磁体成对出现，磁化方向互相平行；铝镍钴永磁体3靠近转子铁芯边缘，钕铁硼永磁体4靠近转子铁芯中心；切向放置的钕铁硼永磁体4为4块，所选永磁体的预充磁方向应与图1中所标注的方向一致，充磁后再按要求嵌入各自的槽中；铝镍钴永磁体3也为4块，电机运行时其正反两个方向是根据调速控制要求进行充磁或去磁。在低速运行区，铝镍钴永磁体3应与钕铁硼永磁体4磁化方向相同，电机气隙磁通最大，电机处于恒转矩调速工作区。在高速运行区，需要弱磁调整时，只需在通过三相定子绕组在永磁转子直轴方向上施加一个幅值和方向可控的电流脉冲，就可以改变矫顽力很低的切向放置的铝镍钻永磁体3的磁化状况以及改变其退磁恢复直线的工作点，从而间接改变气隙磁场强弱，且随后保持调整后的磁化状况不变。

工作原理：铝镍钴永磁体特性是剩磁密度较高但矫顽力很低，可有效地调整电机的可控磁通的大小，即可有效地调整电机的弱磁范围，钕铁硼永磁体特性是剩磁密度和矫顽力都很高，电机永磁主气隙磁场主要由其产生。通过三相定子绕组在电机转子直轴方向上短时间施加一幅值可控的直轴电流矢量，经过此直轴电流矢量脉冲所产生的直轴电枢反应磁动势作用之后，就会改变铝镍钴永磁体的磁化强弱和磁化方向，同时铝镍钴永磁体退磁恢复直线的工作点也发生变化。当铝镍钴永磁体与钕铁硼永磁体的磁化方向一致时，铝镍钴永磁体会起到将钕铁硼永磁体产生的磁通推向定子铁芯，而使永磁主磁场有所增强的作用；当铝镍钴永磁体与钕铁硼永磁体的磁化方向相反时，随着反方向磁化强度的变化，铝镍钴永磁体将钕铁硼永磁体产生的磁通在转子内旁路的数量也随之变化，起到将永磁主磁通减弱的作用。