交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子制造技术

交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子，属于永磁电机转子技术领域。本发明专利技术是为了解决由于永磁电机励磁不可调节，当其在额定转速以上运行时对其弱磁调速，会造成系统效率降低的问题。它通过滑轨槽、隔磁槽、弹簧和导磁块形成了弱磁单元，弱磁单元位于每极d轴中心线上且沿着转子铁心圆周方向均匀分布，2n个永磁体轴向通槽在弱磁单元左右两侧对称分布；每个永磁体轴向通槽中嵌入一个形状相匹配的永磁体；除弱磁单元两侧相邻的永磁体外，其余每极相邻的永磁体之间设置有磁桥。本发明专利技术作为一种永磁同步电机转子结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子，属于永磁电机转子

技术介绍
永磁电机直轴磁路因为经过磁阻很大的永磁体，因此直轴电感小于交轴电感。根据永磁同步电机转矩方程,Te＝p[ψfiq+(Ld-Lq)idiq]，其中Te为永磁同步电机电磁转矩，p为电机极对数，ψf为永磁体产生的磁链，iq为定子绕组交轴电流，Ld为定子绕组的直轴电感，Lq为定子绕组的交轴电感，id为定子绕组的直轴电流，电机在额定转速以下运行时，通入较小的负的直轴电流，使得电磁转矩获得正的永磁转矩和正的磁阻转矩。由于永磁体励磁无法调节，因此电机在额定转速以上运行时必须进行弱磁控制，传统的方法通过加大输入负的直轴去磁电流，利用电枢反应的去磁作用使电机气隙磁场减弱，来等价于直接减弱励磁磁场达到弱磁增速的目的。直轴电流的增加必然导致交轴电流的减小，根据转矩方程，永磁转矩迅速下降，而磁阻转矩因为直轴电流增加但交轴电流减小，所以并没有明显提升，因此总的电磁转矩迅速下降。以上所述，由于永磁体励磁无法调节，通过负向的d轴电流产生的电枢反应抵消永磁体产生的磁通，这种传统的弱磁增速的方法会致使电机的电流增加，使得系统效率降低，且直轴电枢反应磁通与永磁体产生的极性相反，永磁体存在不可逆退磁的危险。这将限制永磁同步电机的应用范围。根据电机弱磁控制运行时可以达到的理想最高转速的公式，其中nmax为理想最高转速，ulim为dq轴系统中的电压极限值，Ulim是星接电机最大基波相电压有效值，ilim为电机dq轴系统中的电流极限值，ilim2＝id2+iq2，要想获得更高的转速，需要较大的直轴电感。直轴电感越大，电枢反应的去磁作用越强，弱磁效果越好。但在传统结构的永磁电机中，永磁体串联在直轴磁路中，永磁体磁导小，直轴电感较小，因此在永磁同步电机中，采用上述弱磁方法弱磁效果并不理想。传统结构的永磁同步电机转子如图6所示，其永磁体直接嵌入转子铁心槽中，永磁体采用径向充磁，设置于永磁体之间的隔磁槽能用来防止极间漏磁。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决由于永磁电机励磁不可调节，当其在额定转速以上运行时对其
弱磁调速，会造成系统效率降低的问题，提供了一种交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子。本专利技术的第一种技术方案：本专利技术所述交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子，它包括转子铁心，所述转子铁心沿圆周方向由2p个偏心铁心分段依次相接组成，每个偏心铁心分段以其径向中线为对称轴呈镜像对称设置，每个偏心铁心分段的外轮廓中点为气隙距离最小点，每个偏心铁心分段的外轮廓两端点为气隙距离最大点；其中p为电机极对数；每个偏心铁心分段上靠近其外轮廓侧沿圆周向设置2n个永磁体轴向通槽和1个弱磁轴向通槽，n为正整数；弱磁轴向通槽的中心线与偏心铁心分段的d轴中心线重合，2n个永磁体轴向通槽在弱磁轴向通槽的两侧呈镜向对称均匀分布，并与弱磁轴向通槽共同形成朝向转子铁心转轴方向的V字形，每个永磁体轴向通槽内均设置有永磁体；每个弱磁轴向通槽由位于中间的滑轨槽和其两侧相对称设置的一对隔磁槽组成，滑轨槽的径向长度长于永磁体轴向通槽，其径向长度向转子铁心的外径向方向延伸，每个滑轨槽内设置两个弹簧和一个导磁块，滑轨槽靠近转子铁心外轮廓的底面作为槽底连接两个弹簧的固定端，两个弹簧的自由端与导磁块相连接，导磁块与永磁体轴向通槽的径向长度相同，隔磁槽与导磁块的径向长度相同或者隔磁槽的径向长度小于导磁块的径向长度，导磁块、隔磁槽与永磁体轴向通槽的内径相同；所述d轴中心线为偏心铁心分段的径向中线；每个偏心铁心分段的两端分别设置极间隔磁通槽，两个极间隔磁通槽以d轴中心线为对称轴呈镜像对称设置，每个极间隔磁通槽与相应的永磁体轴向通槽相连通。隔磁槽内设置非磁性固体块。每个永磁体轴向通槽呈瓦片形或者长方形。本专利技术的第二种技术方案：本专利技术所述交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子，它包括转子铁心，所述转子铁心沿圆周方向由2p个偏心铁心分段依次相接组成，每个偏心铁心分段以其径向中线为对称轴呈镜像对称设置，每个偏心铁心分段的外轮廓中点为气隙距离最小点，每个偏心铁心分段的外轮廓两端点为气隙距离最大点；其中p为电机极对数；每个偏心铁心分段上靠近其外轮廓侧沿圆周向设置2n个永磁体轴向通槽和1个弱磁轴向通槽，n为正整数；弱磁轴向通槽的中心线与偏心铁心分段的d轴中心线重合，2n个永磁体轴向通槽在弱磁轴向通槽的两侧呈镜向对称均匀分布，2n个永磁体轴向通槽和1个弱磁轴向通槽的排布方向与d轴中心线垂直，每个永磁体轴向通槽内均设置有永磁体；每个弱磁轴向通槽由位于中间的滑轨槽和其两侧相对称设置的一对隔磁槽组成，滑轨槽的
径向长度长于永磁体轴向通槽，其径向长度向转子铁心的外径向方向延伸，并且滑轨槽呈凸字形，该凸字形顶端靠近转子铁心外轮廓侧，每个滑轨槽内设置两个弹簧和一个导磁块，两个弹簧的固定端分别固定于滑轨槽的中间两侧平台处，两个弹簧的自由端与导磁块相连接，导磁块、隔磁槽与永磁体轴向通槽的径向长度相同；所述d轴中心线为偏心铁心分段的径向中线；每个偏心铁心分段的两端分别设置极间隔磁通槽，两个极间隔磁通槽以d轴中心线为对称轴呈镜像对称设置，每个极间隔磁通槽与相应的永磁体轴向通槽相连通。隔磁槽内设置非磁性固体块。本专利技术的优点：本专利技术能够提升电机转矩性能，有效解决现有永磁电机励磁无法调节导致的弱磁扩速困难以及对电机高转矩性能的需求。它通过滑轨槽、隔磁槽、弹簧和导磁块形成了弱磁单元，弱磁单元位于每极d轴中心线上且沿着转子铁心圆周方向均匀分布，2n个永磁体轴向通槽在弱磁单元左右两侧对称分布。每个永磁体轴向通槽中嵌入一个形状相匹配的永磁体。除弱磁单元两侧相邻的永磁体外，其余每极相邻的永磁体之间设置有磁桥，本专利技术适用于永磁同步电机。本专利技术通过改变转子外形，使永磁体分段，且交轴磁路设置磁障，使得电机在额定转速以下运行时，能够实现直轴电感大于交轴电感；由于交轴电感是变量，随着导磁块的运动，交轴磁路磁阻越来越小，交轴电感越来越大；本专利技术电机在额定转速以上运行时，只需很小的负的直轴电流，无需大幅度降低交轴电流，它在利用了磁阻转矩的前提下又没有像传统永磁同步电机那样降低永磁转矩，因此提升了转矩性能，且永磁体没有去磁风险；随着电机转速的变化，通过导磁块的运动，永磁体发出的磁通在转子内部闭合，实现弱磁。本专利技术避免了增大负的直轴电流造成的铜耗增加，因此会提高电机效率。与传统永磁同步电机相比，本专利技术直轴电感值大，有利于提高理论转速最高值，由于交轴可变，可调磁场，所以永磁体发出的磁链等效值减小，则电机总的弱磁效果、总的理想最高转速会大大优于传统电机。附图说明图1是本专利技术所述交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子的第一种方案的结构示意图；n＝3；图2是本专利技术所述交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子的第一种方案的结构示意图；n＝1；图3是本专利技术所述交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子的第一种方案的结构示
意图；永磁体轴向通槽呈瓦片形；图4是本专利技术所述交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子的第二种方案的结构示意图；n＝3；图5是本专利技术所述交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子的第二种方案的结构示意图；n＝1；图6是传统结构的永磁同步电机转子结构示意图。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子，它包括转子铁心，其特征在于，所述转子铁心沿圆周方向由2p个偏心铁心分段依次相接组成，每个偏心铁心分段以其径向中线为对称轴呈镜像对称设置，每个偏心铁心分段的外轮廓中点为气隙距离最小点，每个偏心铁心分段的外轮廓两端点为气隙距离最大点；其中p为电机极对数；每个偏心铁心分段上靠近其外轮廓侧沿圆周向设置2n个永磁体轴向通槽和1个弱磁轴向通槽，n为正整数；弱磁轴向通槽的中心线与偏心铁心分段的d轴中心线重合，2n个永磁体轴向通槽在弱磁轴向通槽的两侧呈镜向对称均匀分布，并与弱磁轴向通槽共同形成朝向转子铁心转轴方向的V字形，每个永磁体轴向通槽内均设置有永磁体(1)；每个弱磁轴向通槽由位于中间的滑轨槽(2)和其两侧相对称设置的一对隔磁槽(3)组成，滑轨槽(2)的径向长度长于永磁体轴向通槽，其径向长度向转子铁心的外径向方向延伸，每个滑轨槽(2)内设置两个弹簧(4)和一个导磁块(5)，滑轨槽(2)靠近转子铁心外轮廓的底面作为槽底连接两个弹簧(4)的固定端，两个弹簧(4)的自由端与导磁块(5)相连接，导磁块(5)与永磁体轴向通槽的径向长度相同，隔磁槽(3)与导磁块(5)的径向长度相同或者隔磁槽(3)的径向长度小于导磁块(5)的径向长度，导磁块(5)、隔磁槽(3)与永磁体轴向通槽的内径相同；所述d轴中心线为偏心铁心分段的径向中线；每个偏心铁心分段的两端分别设置极间隔磁通槽(6)，两个极间隔磁通槽(6)以d轴中心线为对称轴呈镜像对称设置，每个极间隔磁通槽(6)与相应的永磁体轴向通槽相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子，它包括转子铁心，其特征在于，所述转子铁心沿圆周方向由2p个偏心铁心分段依次相接组成，每个偏心铁心分段以其径向中线为对称轴呈镜像对称设置，每个偏心铁心分段的外轮廓中点为气隙距离最小点，每个偏心铁心分段的外轮廓两端点为气隙距离最大点；其中p为电机极对数；每个偏心铁心分段上靠近其外轮廓侧沿圆周向设置2n个永磁体轴向通槽和1个弱磁轴向通槽，n为正整数；弱磁轴向通槽的中心线与偏心铁心分段的d轴中心线重合，2n个永磁体轴向通槽在弱磁轴向通槽的两侧呈镜向对称均匀分布，并与弱磁轴向通槽共同形成朝向转子铁心转轴方向的V字形，每个永磁体轴向通槽内均设置有永磁体(1)；每个弱磁轴向通槽由位于中间的滑轨槽(2)和其两侧相对称设置的一对隔磁槽(3)组成，滑轨槽(2)的径向长度长于永磁体轴向通槽，其径向长度向转子铁心的外径向方向延伸，每个滑轨槽(2)内设置两个弹簧(4)和一个导磁块(5)，滑轨槽(2)靠近转子铁心外轮廓的底面作为槽底连接两个弹簧(4)的固定端，两个弹簧(4)的自由端与导磁块(5)相连接，导磁块(5)与永磁体轴向通槽的径向长度相同，隔磁槽(3)与导磁块(5)的径向长度相同或者隔磁槽(3)的径向长度小于导磁块(5)的径向长度，导磁块(5)、隔磁槽(3)与永磁体轴向通槽的内径相同；所述d轴中心线为偏心铁心分段的径向中线；每个偏心铁心分段的两端分别设置极间隔磁通槽(6)，两个极间隔磁通槽(6)以d轴中心线为对称轴呈镜像对称设置，每个极间隔磁通槽(6)与相应的永磁体轴向通槽相连通。2.根据权利要求1所述的交轴电感可变的可调磁永磁同步电机转子，其特征在于，隔磁槽(3)内设置非磁性固体块。3.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春艳，孟涛，李春红，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23