[发明专利]一种可变永磁磁阻电机

说明书

一种VPMRM可变永磁磁阻电机，包括定子，可移动的转子，使转子移动的变速机构，其特征在于所述VPMRM电机设计在现有技术永磁转子上增加了一段磁阻转子，从而成为一种永磁电机和磁阻电机相结合的、而且磁链和电感参数连续可变的、机械式转矩自适应调速或智能控制调速的高性能永磁磁阻无刷电机（Variable Permanent Magnet Resistance Moteor）；其中永磁转子的有效长度与定子铁芯长度相当，磁阻转子长度≤永磁转子，且相当于转子可轴向移动的距离，转子的总长度≤定子的2倍长；转子与轴之间设置有可使转子相对于轴移动移动的调节磁链的机构。本发明简单易行，综合性能高于现有技术相同成本的异步、同步或开关磁阻电机。

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其是需要变工况高速高效运行的永磁无刷电机。

背景技术

电动车辆的快速发展和普及，对驱动电机性能提出了越来越高的要求，对于关键的“三电技术”之一的电机，目前多数采用PMSM永磁同步电机、IM异步感应电机、和SRM开关磁阻电机，业内普遍认为：这三种电机各有优点和不足：永磁同步电机比功率高，调速性能好，运转平稳，但可能退磁，需要使用高等级稀土磁钢，适用于要求体积重量小，舒适性高的乘用车以及电动航空器等；异步感应电机鲁棒性好、但重量体积大、功率因数低，低速小功率运行效率较低，适用于要求功率大、车型大的机车；开关磁阻电机出现较晚，调速范围宽、可靠性高，但转矩波动较大，功率密度不及永磁同步电机，正在改进之中。目前永磁同步电机使用较多，为了获得较宽的调速范围，主要通过控制器对电机进行弱磁控制，由于直轴电感难以做大，弱磁效果有限且存在退磁风险。为了让永磁电机磁场可调，针对电机进行改进的尝试已经提出了许多方案，如绕组连接可变、双转子机械调磁、增加电励磁等。增加电励磁后形成的永磁为主、电磁可调的混合励磁电机（hybrid excitation-magnet motor）包括：各种转子磁分路结构、与同步电机的组合的HESM、与双凸极磁阻电机组合的DSHM，南京航空航天大学赵朝会等人编著的《混合励磁电机的结构和原理》一书对此有较为详细的论述。这些设计开始主要是为了解决使永磁无刷电机磁链可调的问题，由于结构较为复杂，成本较高，主要用于风电、航空航天等领域，未见报导商品化用于电动汽车之中。现有电动汽车驱动系统把调速的问题主要交给了控制器。但是，不易退磁，比功率高，可恒功率变速，全工况效率占比高，运行平稳可靠的永磁电机仍然是孜孜以求的目标。

已公开的发明ZL2015101271912和ZL2017100009173提出了机械式直接转矩调磁变速的技术方案，高效区间占比大，与矢量控制弱磁相比，无直轴磁场导致退磁的风险因数，实际验证效果明显。

进一步研究发现这种电机尚有不足之处。因为这种电机为了实现向高速变速，转子需移出定子以减弱磁链，这时定子将空出一段长度，这段长度的定子内没有对应转子，不输出功率，而且绕组的铜损也不会减少。此外，转子移出时电感变小，轴向产生抵抗移动的阻力，大小和绕组运行电流有关，不便于控制参数整定。

本发明的目的正是为了保留原技术方案的优点，克服现有技术的不足，重新设计一种转子，这种转子不仅能在轴上移动以调节磁链，而且还能在弱磁时使定子及绕组得到充分利用。

本发明的思路：在原转子一端附加一段磁阻转子，起动时利用开关磁阻电机起步力矩电流比大，中低速增磁时磁阻转子退出气隙，让永磁转子占据全部或大部分气隙空间，主要输出电磁力矩；高速弱磁时使磁阻转子进入气隙，增加磁阻反应力矩，可望获得更好的高速性能。

发明内容

一种VPMRM可变永磁磁阻电机，包括定子，可移动的转子，使转子移动的变速机构，其特征在于所述VPMRM电机的转子在现有技术永磁转子上增加了一段磁阻转子，从而成为一种永磁电机PM和磁阻电机SRM相结合的、而且磁链和电感参数连续可变的、机械式转矩自适应调速或采用智能控制的高性能永磁磁阻无刷电机（Variable Permanent MagnetResistance Motor英文缩写记为VPMRM）；