[发明专利]自动调节磁场的永磁电机的转子结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机领域，特别是一种自动调节磁场的永磁电机的转子结构。

背景技术

现有的永磁电机采用永磁体励磁，相比电励磁同步电机，具有结构简单，效率高等优点，应用非常广泛，但由于无法调节转子磁场，因此在宽转速范围应用场合，往往有其局限性。

目前的解决方案有以下两种：1.通过定子去磁电流来调节磁场，这显然会增加定子的铜损耗，进而降低了效率，消弱了永磁电机高效率的优势；2.采用混合励磁方案，即转子除了永磁体外，增加一套励磁绕组，用于调节磁场，该方案增加了系统的复杂性，同样消弱了永磁电机结构简单的优势。

发明内容

本发明提出了一种新型的永磁电机转子结构，可以自动调节磁场。该发明的转子分两段，错开一定角度，并通过弹簧连接，错开角度与负载转矩自动成反比，从而可以根据负载的大小自动调节两段转子的相对角度。当电机重载的时候，角度变小，合成磁场变大，电机输出转矩能力增加，当电机轻载的时候，角度变大，合成磁场变小，电机的反电势系数降低，电机的最高转速提高，达到了自动弱磁升速的效果，因此非常适合于电动汽车、飞轮储能等领域。在复杂情况下，转子还可以分成三段或者三段以上。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：其结构特点是：包含以下结构：用于永磁电机的转子部件，所述转子部件分为依次排列的若干段；用于连接转子部件各段的弹性部件；用于配合转子部件的定子部件；所述转子部件或定子部件为永磁体。

作为优选，当所述弹性部件处于自然状态时，转子部件各段之间错开一定角度，通过调节弹性部件调节初始角度。

作为优选，所述转子部件之间彼此错开角度为θ₀机械角度，假设单段转子的磁场为ψ₀/2，极对数是p，负载转矩为T，则永磁转子之间的夹角为θ＝θ₀-T/2/k(T≦2kθ₀)，其中连接弹簧承受的转矩为T/2，则合成磁场ψ＝ψ₀cos[p(θ₀-T/2/k)]。

作为优选，所述转子部件分为2段。

分为2段的设计，更加能够控制磁场的自动调节。

作为优选，所述转子部件之间彼此错开角度为θ₀,θ₀根据所需转速拓展范围确定，比如最高转速与额定转速之比为k_n,则θ₀＝arccos(1/k_n)/p,例如k_n＝2,p＝2,则θ₀＝arccos(0.5)/2＝30°。

作为优选，所述转子部件分为3段或3段以上。

作为优选，所述弹性部件为弹簧。

作为优选，所述转子部件采用相同极对数p的永磁转子。

作为优选，还设置有转子固定部件，所述转子固定部件用于固定所述转子部件的位置。

作为优选，所述转子固定部件为贯穿所述转子部件的直轴。

本发明包括两段相同极对数p的永磁转子、一个刚度为k连接弹簧，其特点是：两段永磁转子通过弹簧连接在一起，当自然状态时，两段永磁转子的磁极由于弹簧的作用，彼此错开θ₀机械角度，初始角度可以通过弹簧来调节。假设单段转子的磁场为ψ₀/2，负载转矩为T，则连接弹簧承受的转矩为T/2，于是转子之间的夹角为θ＝θ₀-T/2/k(T≦2kθ₀)，则合成磁场ψ＝ψ₀cos[p(θ₀-T/2/k)]，从而达到了合成磁场ψ随着负载转矩T的减小而减小。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：1.在没有增加定子的铜损耗并且没有增加系统的复杂性的前提先，实现了磁场的自动调节，尤其在电动汽车、飞轮储能等领域，具有重大的意义。2.转子分段并且通过弹性部件连接的巧妙设计，结构合理，易于实现。3.结构简单，效率高，拓宽了电机的转速运行范围，能够适合更多领域的需求使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为本发明的永磁转子之间的夹角示意图。