CN100386946C - 能够跟随转速自动弱磁的永磁电机转子 - Google Patents

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Abstract

能够跟随转速自动弱磁的永磁电机转子，本发明涉及一种能自动弱磁的永磁电机转子。它能提高电机低速时的转矩以及高速时的效率，拓宽电机调速范围。它包括转子铁心、若干个主极永磁体、若干个辅助永磁体，转子铁心为圆柱形，转子铁心中均匀分布有若干条径向滑槽，每条径向滑槽中都镶有一个主极永磁体且主极永磁体比径向滑槽的长度短，径向滑槽的外端部处固定有辅助永磁体，主极永磁体与辅助永磁体都为切向充磁且同一径向滑槽内的主极永磁体与辅助永磁体的充磁方向相同，相邻的两主极永磁体的相邻侧表面的极性相同，径向滑槽内端处转子铁心的磁阻小于径向滑槽外端处转子铁心的磁阻。本发明可用于永磁电动机，亦可用于永磁发电机。

Description

能够跟随转速自动弱磁的永磁电机转子
技术领域
本发明涉及一种能自动弱磁的永磁电机转子。
背景技术
传统的切向充磁永磁同步电机转子是将主极永磁体直接嵌入转子铁心槽中，其结构如图5所示，这种转子结构的电机气隙磁密高，电机的功率密度大，容易实现弱磁控制，适合用于要求恒功率运行范围较大的领域。但是该种结构的转子漏磁较多，低速运行时转矩低；而高速运行时需要进行弱磁控制，因此在高速区域系统效率下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够跟随转速自动弱磁的永磁电机转子，在保证转子尺寸相同的前提下，提高电机低速时的转矩以及高速时的效率，拓宽电机调速范围。它包括转子铁心1、若干个主极永磁体3、若干个辅助永磁体4，转子铁心1为圆柱形，所述转子铁心1中均匀分布有若干条径向滑槽9，每条所述径向滑槽9中都镶有一个主极永磁体3且所述主极永磁体3比所述径向滑槽9的长度短，在所述径向滑槽9的顶壁上与所述永磁体3相隔地固定有辅助永磁体4，所述主极永磁体3与所述辅助永磁体4都为切向充磁且同一所述径向滑槽9内的所述主极永磁体3与所述辅助永磁体4的充磁方向相同，相邻的两主所述极永磁体3的相邻侧表面的极性相同，所述径向滑槽9内端处转子铁心1的磁阻小于所述径向滑槽9外端处转子铁心1的磁阻。
本发明的电机转子能跟随转速自动弱磁的的作用原理为：当转子转动时，作用在主极永磁体3上的离心力会使主极永磁体3在径向滑槽9中沿半径方向向外移动，使主极永磁体3向辅助永磁体4靠近。因辅助永磁体4和主极永磁体3的充磁方向相同，因此当主极永磁体3向辅助永磁体4靠近时，作用在主极永磁体3上的力为斥力，该力会阻止主极永磁体3向外移动，同时作用在主极永磁体3上的力还有磁阻力，由于转子铁心1的磁阻由内向外变大，所以磁阻力的方向是沿半径方向向内，也会阻止主极永磁体3向外移动。在主极永磁体3向外移动过程中，当所受半径方向的合力为零时，主极永磁体3便停止移动。由于主极永磁体3在向外移动的过程中，主磁通所走路径上的磁阻逐渐增大，主磁场逐渐减弱，从而达到弱磁的目的。由于在径向滑槽9的外端部处配置了辅助永磁体4，使磁桥5处的磁密更加饱和，因此可以减小该处漏磁，提高主磁通的利用效率，提高低速时的转矩，而且可以使相邻磁极之间具有较宽的铁心连接部分，从而可以保证转子的机械强度，使电机更适合于高速运行。本发明主极磁场的强弱与主极永磁体的位置有关，主极永磁体越靠近转子外周，主极磁场就越弱，从而可以使电机随着转子转速的变化实现自动弱磁，能够获得高的电机效率以及宽的调速范围。本发明可用于永磁电动机，亦可用于永磁发电机。
附图说明
图1是本发明实施方式一的结构示意图，图2是实施方式二的结构示意图，图3是实施方式三的结构示意图，图4是实施方式四的结构示意图，图5是传统的切向充磁永磁同步电机转子的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。它由转子铁心1、若干个主极永磁体3、若干个辅助永磁体4组成，转子铁心1为圆柱形，所述转子铁心1中均匀分布有若干条径向滑槽9，每条所述径向滑槽9中都镶有一个主极永磁体3且所述主极永磁体3比所述径向滑槽9的长度短，在所述径向滑槽9的顶壁上与所述永磁体3相隔地固定有辅助永磁体4，所述主极永磁体3与所述辅助永磁体4都为切向充磁且同一所述径向滑槽9内的所述主极永磁体3与所述辅助永磁体4的充磁方向相同，相邻的两主所述极永磁体3的相邻侧表面的极性相同，所述径向滑槽9内端处转子铁心1的磁阻小于所述径向滑槽9外端处转子铁心1的磁阻。
具体实施方式二：下面结合图1具体说明本实施方式。在径向滑槽9的两侧分别开有一个隔磁槽2，两个所述隔磁槽2以所述径向滑槽9为对称中心，所述隔磁槽2开在所述径向滑槽9的外端部处。其它的组成和连接关系与实施方式一相同。本实施方式通过开隔磁槽2来实现“径向滑槽9内端处转子铁心1的磁阻小于径向滑槽9外端处转子铁心1的磁阻”，结构简单，工艺上容易实现。隔磁槽2的作用是当主极永磁体3向外移动进入其所在位置时，减小主极永磁体3发出的磁通量，因此其大小和形状并不唯一，可以是矩形、三角形、梯形、半圆形等，根据电机磁场波形及电机调速范围的需要而改变，但需要保证转子上所有隔磁槽2的大小和形状相同。
具体实施方式三：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的区别是所述转子铁心1还包括非导磁板8，所述非导磁板8设置在径向滑槽9的两侧面处且位于所述径向滑槽9的外端处。本实施方式通过设置非导磁板8来实现“径向滑槽9内端处转子铁心1的磁阻小于径向滑槽9外端处转子铁心1的磁阻”，两块非导磁板8还相当于主极永磁体3的辅助滑道，使主极永磁体3能够在径向滑槽9中流畅地滑动。其它的组成和连接关系与实施方式二相同。
具体实施方式四：下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一区别在于所述转子铁心1还包括若干个增磁永磁体7，为了提高电机的低速转矩，在每相邻的两个主极永磁体3之间嵌有一个所述增磁永磁体7，所述增磁永磁体7为平板形，充磁方向为平行径向充磁，面向转子外周方向的极性与其所在的相邻两主极永磁体3的所相邻侧表面的极性相同。本实施方式电机的轴为导磁轴。其它的组成和连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式五：下面结合图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的区别在于所述转子铁心1还包括若干个一号主极增磁永磁体1 0和二号主极增磁永磁体11，每相邻的两个主极永磁体3之间嵌有一个所述一号主极增磁永磁体10和一个所述二号主极增磁永磁体11，所述一号主极增磁永磁体10与所述二号主极增磁永磁体11并列设置并形成夹角x，夹角x在90度至180度之间，  所述一号主极增磁永磁体10和所述二号主极增磁永磁体11的充磁方向为平行充磁且朝向转子外周方向的极性与其所在的相邻两主极永磁体3的相邻侧表面的极性相同。本实施例电机的轴为导磁轴。其它的组成和连接关系与实施方式一相同。如此设置，也是为了提高电机的低速转矩。

Claims (5)

1.能够跟随转速自动弱磁的永磁电机转子，其特征在于它包括转子铁心(1)、若干个主极永磁体(3)、若干个辅助永磁体(4)，转子铁心(1)为圆柱形，所述转子铁心(1)中均匀分布有若干条径向滑槽(9)，每条所述径向滑槽(9)中都镶有一个主极永磁体(3)且所述主极永磁体(3)比所述径向滑槽(9)的长度短，在所述径向滑槽(9)的顶壁上与所述永磁体(3)相隔地固定有辅助永磁体(4)，所述主极永磁体(3)与所述辅助永磁体(4)都为切向充磁且同一所述径向滑槽(9)内的所述主极永磁体(3)与所述辅助永磁体(4)的充磁方向相同，相邻的两所述主极永磁体(3)的相邻侧表面的极性相同，所述径向滑槽(9)内端处转子铁心(1)的磁阻小于所述径向滑槽(9)外端处转子铁心(1)的磁阻。
2.根据权利要求1所述的能够跟随转速自动弱磁的永磁电机转子，其特征在于在所述径向滑槽(9)的两侧分别开有一个隔磁槽(2)，两个所述隔磁槽(2)以所述径向滑槽(9)为对称中心，所述隔磁槽(2)开在所述径向滑槽(9)的外端部处。
3.根据权利要求1所述的能够跟随转速自动弱磁的永磁电机转子，其特征在于所述转子铁心(1)还包括非导磁板(8)，所述非导磁板(8)设置在径向滑槽(9)的两侧面处且位于所述径向滑槽(9)的外端处。
4.根据权利要求1所述的能够跟随转速自动弱磁的永磁电机转子，其特征在于所述转子铁心(1)还包括若干个增磁永磁体(7)，在每相邻的两个主极永磁体(3)之间嵌有一个所述增磁永磁体(7)，所述增磁永磁体(7)为平板形，充磁方向为平行径向充磁，面向转子外周方向的极性与其所在的相邻两主极永磁体(3)的相邻侧表面的极性相同，且该电机转子的转轴为导磁轴。
5.根据权利要求1所述的能够跟随转速自动弱磁的永磁电机转子，其特征在于所述转子铁心(1)还包括若干个一号主极增磁永磁体(10)和二号主极增磁永磁体(11)，每相邻的两个主极永磁体(3)之间嵌有一个所述一号主极增磁永磁体(10)和一个所述二号主极增磁永磁体(11)，所述一号主极增磁永磁体(10)与所述二号主极增磁永磁体(11)并列设置并形成夹角(x)，该夹角(x)在90度至180度之间，所述一号主极增磁永磁体(10)和所述二号主极增磁永磁体(11)的充磁方向为平行充磁且朝向转子外周方向的极性与其所在的相邻两主极永磁体(3)的相邻侧表面的极性相同，且该电机转子的转轴为导磁轴。
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