CN101702543A - 能自动弱磁的盘式永磁电机转子 - Google Patents
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Abstract
能自动弱磁的盘式永磁电机转子，它涉及永磁电机转子。它为解决现有对永磁电机实现弱磁控制需要另设调节控制器或直流励磁线圈，增加铜耗，导致系统在高速区效率降低的问题而提出。圆盘形永磁体滑动端盖装设在转子铁芯的一个端面上，围绕圆盘形永磁体滑动端盖中心轴线呈放射状均匀设有多个凸字形通孔，凸字形通孔的大矩形端位于定子铁芯一侧端面的两个侧边上分别对称设置有永磁体遮挡沿；永磁体遮挡沿和凸字形通孔的大矩形端的空腔形成一个沿半径方向的滑动通道，装设有矩形永磁体的永磁体框架滑动镶嵌在所述的沿半径方向的滑动通道内部；弹簧装设在凸字形通孔的小矩形端内，无需另加控制器或直流励磁线圈即可实现弱磁控制，减小了铜耗，提高了电机效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁电机转子，具体涉及一种盘式永磁电机转子。
背景技术
目前人们为了保持永磁电机在较宽速度范围内恒功率运行，纷纷采用弱磁扩速技术来扩大永磁电机在高速状态下的输出功率。现有技术中对永磁电机实现弱磁控制的方案主要有两种，一是通过控制器调节电枢电流，利用电枢绕组中直轴电流分量产生的去磁磁势去抵消一部分永磁体产生的激磁磁势，从而达到削弱主磁通的目的；二是采用混合励磁方案，即在传统永磁电机的基础上再增加一个直流励磁线圈，在基速以上此直流线圈产生的磁动势作为去磁磁势，来达到削弱磁通的目的。上述方案虽然能达到削弱磁通的目的，但是需要增加控制器或直流励磁线圈，会引起铜耗的增加，进而导致系统在高速区效率降低，并且可能会引起永磁体不可逆退磁。
发明内容
本发明为了解决现有对永磁电机实现弱磁控制需要另设调节控制器或直流励磁线圈，增加铜耗，导致系统在高速区效率降低的问题，而提出的一种能自动弱磁的盘式永磁电机转子。
能自动弱磁的盘式永磁电机转子，它包括转子铁芯，它还包括圆盘形永磁体滑动组件，圆盘形永磁体滑动组件由矩形永磁体、永磁体框架、圆盘形永磁体滑动端盖和弹簧组成，所述的矩形永磁体紧密装设在永磁体框架内，所述圆盘形永磁体滑动组件的圆盘形永磁体滑动端盖装设在转子铁芯的一个端面上，圆盘形永磁体滑动端盖上开设有多个凸字形通孔，所述的凸字形通孔围绕圆盘形永磁体滑动端盖中心轴线呈放射状均匀开设，所述多个凸字形通孔的小矩形端位于圆盘形永磁体滑动端盖的圆心处，凸字形通孔的大矩形端位于定子铁芯一侧端面的两个侧边上分别对称设置有永磁体遮挡沿；所述的永磁体遮挡沿和凸字形通孔的大矩形端的空腔形成一个沿半径方向的滑动通道，所述的装设有矩形永磁体的永磁体框架滑动镶嵌在所述的沿半径方向的滑动通道内部；所述每个矩形永磁体的充磁方向都与转子铁芯的中心轴线相平行，相邻两块矩形永磁体的充磁方向相反；所述弹簧装设在凸字形通孔的小矩形端内，弹簧的一端与凸字形通孔的小矩形端的端面固定连接，弹簧的另一端与永磁体框架位于小矩形端的端面固定连接，矩形永磁体的个数、永磁体框架的个数和弹簧的个数与圆盘形永磁体滑动端盖上凸字形通孔个数相同。
本发明具有如下优点：
1、无需另加控制器或直流励磁线圈来实现弱磁操作，无需弱磁电流，减小了铜耗，提高了电机效率；
2、装设在永磁体滑动端盖4内的多个矩形永磁体2滑动的距离充分利用绕组的端部空间，基本不增加电机的体积；
3、弱磁的范围可以根据需要来设计矩形永磁体2在永磁体滑动端盖4内的滑动距离来实现，具有较大的弱磁范围。
附图说明
图1为本发明的主视图；图2为本发明永磁体滑动端盖4的轴向视图；图3为本发明的纵截面示意图；图4为图3的A部放大图；图5为具体实施方式三的结构示意图；图6为永磁体框架3的轴向视图；图7为永磁体框架3的切向视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式包括转子铁芯1，它还包括圆盘形永磁体滑动组件，圆盘形永磁体滑动组件由矩形永磁体2、永磁体框架3、圆盘形永磁体滑动端盖4和弹簧5组成，所述的矩形永磁体2紧密装设在永磁体框架3内，所述圆盘形永磁体滑动组件的圆盘形永磁体滑动端盖4装设在转子铁芯1的一个端面上，圆盘形永磁体滑动端盖4上开设有多个凸字形通孔4-1，所述的凸字形通孔4-1围绕圆盘形永磁体滑动端盖4中心轴线呈放射状均匀开设，所述多个凸字形通孔4-1的小矩形端位于圆盘形永磁体滑动端盖4的圆心处，凸字形通孔4-1的大矩形端位于定子铁芯一侧端面的两个侧边上分别对称设置有永磁体遮挡沿4-2；所述的永磁体遮挡沿4-2和凸字形通孔4-1的大矩形端的空腔形成一个沿半径方向的滑动通道，所述的装设有矩形永磁体2的永磁体框架3滑动镶嵌在所述的沿半径方向的滑动通道内部；所述每个矩形永磁体2的充磁方向都与转子铁芯1的中心轴线相平行，相邻两块矩形永磁体2的充磁方向相反；所述弹簧5装设在凸字形通孔4-1的小矩形端内，弹簧5的一端与凸字形通孔4-1的小矩形端的端面固定连接，弹簧5的另一端与永磁体框架3位于小矩形端的端面固定连接，矩形永磁体2的个数、永磁体框架3的个数和弹簧5的个数与圆盘形永磁体滑动端盖4上凸字形通孔4-1个数相同。设置永磁体遮挡沿4-2的目的在于防止电机在旋转过程中，矩形永磁体2从凸字形通孔4-1中沿轴向滑脱，造成电机运转故障。
具体实施方式二：结合图5、图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于永磁体框架3位于小矩形端的端面设置有连接端3-1，连接端3-1贯穿设置有连接孔3-1-1。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。设置连接孔3-1-1是为了方便与弹簧5进行固定连接。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于转子铁芯1的两个端面上均设置有一个相同的圆盘形永磁体滑动组件。其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于转子铁芯1的两个端面上均设置有一个圆盘形永磁体滑动组件，所述两个圆盘形永磁体滑动组件中装设的矩形永磁体2的数量不相同。其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述圆盘形永磁体滑动端盖4采用导磁性材料的圆盘形永磁体滑动端盖或不导磁性材料的圆盘形永磁体滑动端盖。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一、二或五不同点在于圆盘形永磁体滑动端盖4与转子铁芯1的连接方式采用粘接或螺钉固定。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
本发明的工作原理：
矩形永磁体2的初始位置位于圆盘形永磁体滑动端盖4的凸字形通孔4-1的大矩形内靠近圆心的一端，此位置正好为矩形永磁体2与盘式永磁电机的定子铁芯正对。当转子转动时，矩形永磁体2在离心力作用下有沿凸字形通孔4-1逐渐远离圆心的趋势。当转子转速从零升至基速的过程中，矩形永磁体2所受离心力小于弹簧5的拉力，位置保持不变；基速时，矩形永磁体2所受离心力恰好等于此时弹簧5的拉力，位置保持不变；当转子转速大于基速时，矩形永磁体2所受离心力大于弹簧5的拉力，矩形永磁体2开始向远离圆心的方向滑动，弹簧5被拉长，弹簧5的拉力随之增大，当矩形永磁体2所受半径方向的合力为零时，矩形永磁体2便停止移动。在矩形永磁体2移动过程中，矩形永磁体2与定子铁心正对面积逐渐变小，定子绕组交链的磁通也随之逐渐变小，从而达到弱磁的目的。本发明定子绕组交链的磁通与矩形永磁体2的位置有关，矩形永磁体2越靠近转子外周，电机主磁场就越弱，从而随着转子转速的变化，电机实现基速以上自动弱磁。本发明可以根据需要来设计矩形永磁体2在永磁体滑动端盖4内的滑动距离来实现，既可用于永磁发电机，又可用于永磁电动机。
Claims (6)
1.能自动弱磁的盘式永磁电机转子，它包括转子铁芯(1)，其特征在于它还包括圆盘形永磁体滑动组件，圆盘形永磁体滑动组件由矩形永磁体(2)、永磁体框架(3)、圆盘形永磁体滑动端盖(4)和弹簧(5)组成，所述的矩形永磁体(2)紧密装设在永磁体框架(3)内，所述圆盘形永磁体滑动组件中的圆盘形永磁体滑动端盖(4)装设在转子铁芯(1)的一个端面上，圆盘形永磁体滑动端盖(4)上开设有多个凸字形通孔(4-1)，所述的凸字形通孔(4-1)围绕圆盘形永磁体滑动端盖(4)中心轴线呈放射状均匀开设，所述多个凸字形通孔(4-1)的小矩形端位于圆盘形永磁体滑动端盖(4)的圆心处，凸字形通孔(4-1)的大矩形端位于定子铁芯一侧端面的两个侧边上分别对称设置有永磁体遮挡沿(4-2)；所述的永磁体遮挡沿(4-2)和凸字形通孔(4-1)的大矩形端的空腔形成一个沿半径方向的滑动通道，所述的装设有矩形永磁体(2)的永磁体框架(3)滑动镶嵌在所述的沿半径方向的滑动通道内部；所述每个矩形永磁体(2)的充磁方向都与转子铁芯(1)的中心轴线相平行，相邻两块矩形永磁体(2)的充磁方向相反；所述弹簧(5)装设在凸字形通孔(4-1)的小矩形端内，弹簧(5)的一端与凸字形通孔(4-1)的小矩形端的端面固定连接，弹簧(5)的另一端与永磁体框架(3)位于小矩形端的端面固定连接，矩形永磁体(2)的个数、永磁体框架(3)的个数和弹簧(5)的个数与圆盘形永磁体滑动端盖(4)上凸字形通孔(4-1)个数相同。
2.根据权利要求1所述的能自动弱磁的盘式永磁电机转子，其特征在于永磁体框架(3)位于小矩形端的端面设置有连接端(3-1)，连接端(3-1)贯穿设置有连接孔(3-1-1)。
3.根据权利要求1或2所述的能自动弱磁的盘式永磁电机转子，其特征在于转子铁芯(1)的两个端面上均设置有一个相同的圆盘形永磁体滑动组件。
4.根据权利要求1或2所述的能自动弱磁的盘式永磁电机转子，其特征在于转子铁芯(1)的两个端面上均设置有一个圆盘形永磁体滑动组件，所述两个圆盘形永磁体滑动组件中装设的矩形永磁体(2)的数量不相同。
5.根据权利要求1所述的能自动弱磁的盘式永磁电机转子，其特征在于所述圆盘形永磁体滑动端盖(4)采用导磁性材料的圆盘形永磁体滑动端盖或不导磁性材料的圆盘形永磁体滑动端盖。
6.根据权利要求1或2或5所述的能自动弱磁的盘式永磁电机转子，其特征在于圆盘形永磁体滑动端盖(4)与转子铁芯(1)的连接方式采用粘接或螺钉固定。
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