[发明专利]一种机械调磁永磁电机

说明书

本发明公开了一种机械调磁永磁电机，包括转轴，以及围绕在该转轴外、且用于相互配合工作的定子铁芯及转子铁芯；在转子铁芯的内部设置有多个永磁体对，任意一个永磁体对包括至少两段内置式永磁体由此构成一个磁极，并且在任意一个永磁体对的多个内置式永磁体之间还设置有可活动的调磁块，该调磁块用于根据转子铁芯的转速移动其位置。本发明通过对电机整体的组件构成及各个组件间的配合工作方式等进行改进，尤其在永磁同步电机转子上添加对永磁体功效具有调节作用的调磁单元，并根据电机具体运行情况改变调磁块的位置，可减小永磁体磁通的漏磁路磁阻，削弱气隙内的永磁体磁场，增大永磁同步电机的自起动性能以及永磁同步电机弱磁扩速能力。

技术领域

本发明属于电机领域，更具体地，涉及一种机械调磁永磁电机，是一种能够提高起动与弱磁扩速性能的永磁同步电机。

背景技术

时至今日，能源短缺已成为事关人类生存的重要问题，开发新能源与节约能源刻不容缓。电力能源是人类目前利用最为广泛的二次能源，与国家节能减排和可持续发展战略息息相关。随着国家经济的发展，工业用电量逐年提升，已经占到全国用电量的70％以上，其中电动机的耗电量又占工业总用电量的50％以上。因此，电机及其系统节能是实现工业节能降耗的重要途径。

随着永磁材料的发展，永磁电机技术越来越成熟。永磁同步电机采用高性能永磁材料提供励磁磁场，不需要电机定子侧提供励磁电流，效率、功率因数和功率密度都比感应电机高，是典型的高效节能产品。其应用范围非常广泛，在航空航天、国防、工业、农业生产以及日常生活的各个领域都有应用。

但是，由于永磁材料提供的磁通较为稳定，导致永磁同步电机也有一些不足：

(1)通过在永磁同步电机转子上安装笼型绕组，使得电机具有自起动功能(即为自起动永磁同步电机)。在起动过程中，永磁体磁场将与定子磁场产生永磁制动转矩，使得永磁电机的起动能力差于感应电机。

(2)当永磁电机高速运行时，会在定子绕组上感应较大的反电势，由于变频器供电电压有限，电机的转速范围受到限制。目前常用的方法是增加定子电流直轴分量，削弱气隙磁场，降低高转速运行时的机端电压。但是这种方法增加了定子电流，降低了电机的效率和功率因数。

中国专利文献CN104935111A的发明专利公开了一种机械调磁式旋转电机。这种电机包括转子铁芯、转轴、可移动导磁轭和机械调磁阀调磁装置。转子铁芯内嵌设前凸极和后凸极，可移动导磁轭位于转轴与前凸极、后凸极之间，机械调磁阀调磁装置连接可移动导磁轭并控制可移动导磁轭沿着转轴轴向移动。该发明通过控制可移动导磁轭轴向移动，从而实现永磁磁通新增漏磁路径的通断，间接控制电机气隙内的有效磁通，使得电机具有较大的调磁能力，实现更高转速的运行，避免了传统永磁电机弱磁扩速时需要较大直轴去磁电流，保证了电机的高效率和高功率因数。但该电机中，电机轴向分为两段，同时有两套转子，两套定子绕组，电机结构较复杂。

中国专利文献CN104659996A的发明专利公开了一种漏磁式机械变磁通永磁同步电机。这种电机由电机本体和机械调磁装置构成，通过控制调磁块与定子之间的气隙长度控制永磁体漏磁的大小，实现电机的气隙磁场可调，应用于稳压发电及变速驱动领域的变磁通永磁同步电机。但该电机采用的机械调磁装置特别是机械调磁块位于转子外侧，增大了电机体积和重量，也增加了电机结构的复杂性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种机械调磁永磁电机，通过对电机整体的组件构成及各个组件间的配合工作方式等进行改进，尤其在永磁同步电机转子上添加对永磁体漏磁场具有调节作用的调磁单元，并根据电机具体运行情况改变调磁块的位置，可减小永磁体磁通的漏磁路磁阻，削弱气隙内的永磁体磁场，增大永磁同步电机的自起动性能以及永磁同步电机弱磁扩速能力。