[发明专利]一种电机变磁通方法

说明书

本发明提供一种电机变磁通方法，它是通过改变定子导磁能力以改变电机有效磁通，控制电机磁链的磁通量，以满足电机的低速大扭矩和高速大功率、高效率的需求。该方法，是通过改变定子磁链某个或几个部位截面，改变定子的磁通，从而改变电机磁通。

技术领域

本发明涉及改变电机磁通的方法，尤其是改变永磁同步电机磁通的方法。

背景技术

随着电机应用的普及和扩大，对电机的性能要求也相应提高，尤其在新能源交通领域，需要电机在低速时具有大扭矩，高速时具有高功率，另外，任何情况下都需要高效率，而一般电机往往很难达到这一要求。以永磁同步电机为例，如果低速时具备大扭矩，则转子的磁场强度就要很高，但是，高的磁场强度在电机高速运行时，自感电动势会抑制电机转速的提高，使电机无法高转速运行，为此，不得不采用弱磁控制，即：用一部分定子电流与磁钢磁力抵消，以降低磁场强度，从而提高转速，但是过大的弱磁电流有使磁钢退磁的风险，且退磁电流大幅度增加了定子的铜耗，使电机的效率下降。

为了解决电机高速效率低的问题，人们开始研究可变磁通电机，即：在低速时，具有强磁场，在高速时磁场变弱，以满足高速运行的要求。目前的主要技术思路是一下三种：记忆电机、机械漏磁电机和自然漏磁电机。

记忆电机部分或全部采用便于重新充磁的磁体(相当于具有记忆功能)，根据电机运行的需要，通过定子线圈，对转子磁体进行充磁和退磁，使电机的性能满足低速和高速需求，但是这种电机的磁体磁密度相对于钕铁硼之类的强磁体小，电机功率密度小，另外，充磁和退磁控制算法极其复杂，控制困难，目前尚不具备产业化条件。

机械漏磁电机，是在转子内采用离心导磁块和弹簧结构，当电机达到一定转速后，离心力使导磁块贴近磁体，磁体的一部分磁力经过导磁块构成回路，产生漏磁，使转子输出的磁力减小，从而起到弱磁作用。但是，这种结构，导磁块设计在高速运行的转子中，运动灵活性、动平衡、震动等很难控制，加之电机内部环境是复杂多变和高强度的磁场，导磁块的运动存在着较大的不确定性，另外，这种电机的磁路设计也不同于一般的永磁同步电机，因此很难投入实际应用。

自然漏磁电机，通过磁极结构设计，在低速时漏磁小，高速时漏磁增多就能自然的达到在高速时，减少磁通量供给这种要求。但是，调节幅度有限，另外，这种磁结构必然导致q轴电感Lq(电机转子上的磁链可分解为d轴和q轴两个相互垂直的坐标)减小，磁阻转矩下降，功率密度降低。

发明内容

本发明的目的提供一种电机变磁通方法，它是通过改变定子导磁能力以改变电机有效磁通，控制电机磁链的磁通量，以满足电机的低速大扭矩和高速大功率、高效率的需求。

本发明所述的电机变磁通方法，通过改变定子磁链某个或几个部位截面，改变定子的磁通，从而改变电机磁通。

作为对上述的电机变磁通方法的进一步改进，通过改变定子的铁芯磁链的截面大小改变定子磁通。

例如，定子铁芯上具有可嵌入铁芯外周上的凹槽内的磁通调节块，通过改变磁通调节块的径向位置，使得磁通调节块嵌入凹槽，或者使得磁通调节块远离凹槽，而改变定子磁通。最好，在定子铁芯的两端处分别设置有两个锥形调节套；锥形调节套靠近铁芯端部的直径较小；磁通调节块的两端与两个锥形调节套的锥面滑动接触；当两个锥形调节套相向或者相背移动时，磁通调节块沿径向方向远离或者靠近凹槽。

作为对上述的电机变磁通方法的进一步改进，定子铁芯上具有嵌入铁芯外周上的滑槽内并与滑槽底面接触的镶块，镶块的两侧与滑槽的两侧面均有间隙，通过在定子周向移动镶块，改变镶块与滑槽两侧的间隙大小，改变定子铁芯的磁阻大小，从而改变定子磁通。最好，定子铁芯外周设置一个绕定子轴线转动的镶块调节圈，镶块外周与镶块调节圈固定相连；当镶块调节圈转动时，带动镶块在滑槽内移动，从而改变镶块与滑槽两侧的间隙大小。