[发明专利]具有励磁回路变磁阻及漏磁路径功能的永磁电机转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有励磁回路变磁阻及漏磁路径功能的永磁电机转子，属于电机技术领域。

背景技术

永磁同步电机的励磁不可调节，在基速以上运行时，必须进行弱磁控制。传统方法中通过增加负的直轴去磁电流，利用电枢反应的去磁作用使电机气隙磁场减弱，来等价于直接减弱励磁磁场达到弱磁增速的目的。这种弱磁增速的方法会致使电机的电流增加，使得系统效率降低，这限制了永磁同步电机的应用范围。此外，在永磁同步电机中，去磁效果与直轴电感值有关，直轴电感越大，电枢反应的去磁作用越强，弱磁效果越好。但在传统结构的永磁电机中，永磁体串联在直轴磁路中，永磁体磁导小，直轴电感较小，因此在永磁同步电机中，采用上述弱磁方法弱磁效果并不理想。传统结构的永磁同步电机转子如图5所示，其永磁体直接嵌入转子铁心槽中，永磁体采用径向充磁，设置于永磁体之间的隔磁槽能用来防止极间漏磁。

发明内容

本发明是为了解决现有永磁同步电机的弱磁调速技术中，永磁电机由于励磁不可调节导致的弱磁调速存在困难的问题，提供一种具有励磁回路变磁阻及漏磁路径功能的永磁电机转子。

本发明所述具有励磁回路变磁阻及漏磁路径功能的永磁电机转子，它包括转子铁心，它还包括2n个主永磁体和2n个弱磁单元，n为正整数，

沿转子铁心的轴向开有2n个通槽，2n个通槽沿转子铁心的圆周方向均匀分布，每个通槽中嵌入一个形状相匹配的主永磁体，

转子铁心上沿圆周方向每相邻两个主永磁体之间设置一个弱磁单元，主永磁体沿圆周方向的两端与相邻的弱磁单元之间设置有隔磁槽；

主永磁体采用径向充磁，相邻主永磁体的充磁方向相反。

每个弱磁单元包括滑轨槽、弹簧、辅助永磁体、导磁块和两个非导磁槽，

滑轨槽在转子铁心上的两个主永磁体之间呈径向设置，弹簧、辅助永磁体和导磁块沿径向由外向内排布设置在滑轨槽内，弹簧的固定端与滑轨槽的槽底固定连接，弹簧的自由端与辅助永磁体的一端固定连接，辅助永磁体的另一端与导磁块固定连接；导磁块的径向长度与隔磁槽的径向宽度相同；

转子铁心上沿滑轨槽圆周方向的两侧分别开有一个非导磁槽，非导磁槽的开槽方向与滑轨槽平行，并且非导磁槽对应于滑轨槽内弹簧所处的径向位置，非导磁槽的径向长度与弹簧自然伸长的长度相等，两个非导磁槽在滑轨槽的两侧呈镜向对称；

转子铁心在基速及基速以下运行时，导磁块位于相邻两个主永磁体的隔磁槽之间；

辅助永磁体采用切向充磁，转子铁心在基速以上运行时，弹簧处于压缩状态，辅助永磁体和导磁块沿径向向外移动，使得主永磁体发出的磁通经过导磁块在转子铁心内部闭合。

弱磁单元还包括两个非导磁块，每个非导磁块嵌入在一个非导磁槽中。

所述主永磁体为V字形，V字形主永磁体的开口朝向转子铁心的转轴方向。

所述主永磁体为瓦片形，瓦片形主永磁体的弧度向转子铁心的转轴方向延伸。

所述主永磁体为平板形。

所述主永磁体沿圆周方向均分成多个分段，相邻分段之间设有磁桥。

本发明的优点是：本发明中辅助永磁体和导磁块作为一个整体，其主要受磁场力、离心力和摩擦力的共同作用。电机在基速及基速以下运行时，辅助永磁体和导磁块在径向方向上受到的磁场力和摩擦力之和大于等于离心力，此时辅助永磁体和导磁块静止不动。导磁块位于滑轨槽中两侧被相邻主永磁体的隔磁槽遮挡的位置，主永磁体的极间漏磁很小。辅助永磁体位于滑轨槽中两侧为转子铁心的位置，辅助永磁体和主永磁体极性相同，即电机由主永磁体和辅助永磁体共同激励，因此基速及基速以下运行时电机系统的输出转矩大。当电机系统在基速以上运行时，辅助永磁体和导磁块受到的离心力大于磁场力和摩擦力之和，辅助永磁体和导磁块不能保持平衡，开始沿着滑轨槽向转子铁心外圆周方向运动，直至达到受力平衡时，辅助永磁体和导磁块静止运行在滑轨槽中新的平衡位置。此时辅助永磁体运动到滑轨槽中其两侧有非导磁块遮挡的位置，非导磁块的磁阻很大，辅助永磁体的励磁回路磁阻变大，提供给气隙的有效磁通减小；导磁块运动到滑轨槽中两侧为转子铁心的位置，导磁块磁阻很小，主永磁体发出的磁通经过导磁块闭合，主永磁体的漏磁变大，提供给气隙的有效磁通减小。在辅助永磁体励磁回路磁阻增大以及主永磁体励磁回路漏磁增加的双重作用下，气隙磁通大大减少，因此实现了自动弱磁。电机系统速度越高，离心力越大，辅助永磁体运动到滑轨槽中两侧有非导磁块遮挡的位置的部分越多，辅助永磁体励磁回路磁阻越大；导磁块运动到滑轨槽中两侧是转子铁心位置的部分越多，主永磁体励磁回路漏磁越大；故气隙磁通越小，弱磁效果越好。