[发明专利]一种变极扩速永磁同步电机

说明书

本发明公开了一种变极扩速永磁同步电机，包括定子及转子，定子包括定子铁芯和定子绕组，定子绕组用于提供多个极对数的磁场，转子包括转子铁芯和设置于转子铁芯上宽度不相等的磁极，磁极极性分为N极和S极，磁极极性间隔设置；转子用于提供极多个极对数的磁场，转子提供的每个磁场的磁势不同，且转子的极对数与定子的极对数一一对应；在变极扩速永磁同步电机工作时，定子绕组仅提供的一个极对数的磁场，定子绕组提供的磁场与转子提供的相同极对数的磁场耦合，且变极扩速永磁同步电机的额定转速越高，参与耦合的磁场谐波含量越低，使得在高速范围转子磁场减弱，降低反电动势，进而减小了弱磁电流，实现扩速的同时不降低电机性能。

技术领域

本发明属于永磁同步电机技术领域，更具体地，涉及一种变极扩速永磁同步电机。

背景技术

我国稀土资源丰富，稀土矿的储量为世界其他各国综合的4倍左右，稀土矿石和稀土永磁的产量都位居世界前列。同时，我国的稀土材料研究和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此，充分发挥稀土资源的优势，大力研究和推广应用以稀土永磁电机为代表的各种永磁电机对我国有重要理论意义和实用价值。永磁电机和传统电机相比，结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；应用十分广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。在调速范围较宽的应用中如电动汽车电机、飞机起动发电机、电主轴机床电机等，要求电机能够在额定转速以上运行，而当电机达到某一转速时逆变器的输出电压达到了最大,这时要继续提高电机转速就需要减小电机气隙磁通,也就是需要弱磁运行。保持电压不变，控制磁通的减弱，以达到控制同步电机在基速以上运行的目的。然而在弱磁区间，随着转速的上升，效率逐渐减小；同时转速增大，反电势相应增大，为保持电压不变，弱磁电流也相应增大，使得电流甚至超过额定点电流，从而导致很大的温升。此外，电机的调速区间还受到逆变器的制约，想要增大调速区间往往需要增大逆变器的容量。这一系列因素导致在弱磁区间电机的性能大大降低，因此提高永磁电机在高速区间的效率有重要意义。

现有的多额定工作点稀土永磁电机，通过改变并联支路数的方法降低高速区间反电势，从而达到“不弱磁”的目的。如图1、2、3所示绕组连接方式，电机分为低速、中速、高速额定点。第一额定工作点绕组接线端1、2、3为外接三相引出线接线端，接线端1为A相，接线端2为B相，接线端3为C相，接线端4、5、6并接为星形中点，第二额定工作点绕组接线方法为：接线端1、8相并为A相，接线端2、10相并为B相，接线端3、12相并为C相，接线端7、4、9、5、11、6相并为星形中点，第三额定工作点绕组接线方法为：接线端1、8、14、16相并为A相，接线端2、10、18、20相并为B相，接线端24、22、12、3相并为C相，接线端13、15、7、4、17、19、9、5、21、23、11、6相并为星形中点。第一额定点的并联支路数为1，第二额定点的并联支路数为2，第三额定点的并联支路数为4.同一转速下三种不同连接方式对应的反电势分别是E，E/2，E/4，因此在“低速”，区间采用第一额定点连接方式，“中速”区间采用第二额定点连接方式，“高速”区间采用第三连接点连接方式可以有效降低反电势，从而达到“不弱磁”的目的。然而，现有的多额定工作点稀土永磁电机存在如下缺点：定工作点的个数受极槽配合的现在，几个额定转速跨度大；绕组连接复杂；所需开关多，可靠性低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于变极扩速的永磁同步电机，其目的在于解决解决现有调速永磁同步电机运行于高速时存在明显弱磁效应导致电机性能下降技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于变极扩速的永磁同步电机，包括：

定子及转子，定子包括定子铁芯和定子绕组，定子绕组用于提供多个极对数的磁场，转子包括转子铁芯和设置于转子铁芯上宽度不相等的磁极，磁极极性分为N极和S极，磁极极性间隔设置；转子用于提供极多个极对数的磁场，转子提供的每个磁场的磁势不同，且转子的极对数与定子的极对数一一对应；