CN105656271A - 过渡异步起动永磁同步电动机及变极变速法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种过渡异步起动永磁同步电动机及变极变速法，其涉及一种应用于永磁同步电动机的方法。过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时，在起动过程中同步转子铁芯和永磁体的一部分径向外表面离开定子铁芯内表面的内侧，减小永磁体在电动机气隙中建立的转子磁场强度，从而降低永磁体产生的发电制动转矩，有利于提高电动机起动性能。在变极变速同步运行时，通过转子磁通路径的改变，使过渡异步起动永磁同步电动机的转子部件能够自动适应变换电动机磁极数，实现永磁同步电动机的变极变速。

Description

过渡异步起动永磁同步电动机及变极变速法
技术领域
本发明是一种过渡异步起动永磁同步电动机及变极变速法，其涉及一种应用于永磁同步电动机的方法，特别是涉及一种采用过渡起动方式进行异步起动和变极变速的永磁同步电动机的方法。
背景技术
交流异步电动机的效率较低，永磁同步电动机的效率高、功率因数高、节能效果显著，所以永磁同步电动机正逐渐取代交流异步电动机成为主流电动机。普通永磁同步电动机无法自起动，需要配置变频器，但是变频器成本较高。异步起动永磁同步电动机不需要配置变频器，能够在节能的前提下降低设备成本。国家标准《GB/T25303纺织专用高效率永磁同步电动机技术条件》和《GB/T22711高效三相永磁同步电动机技术条件》分别规定了一种适用于纺织、石油行业的自起动永磁同步电动机。两个标准中的永磁同步电动机均采用内置式转子，内置式转子结构复杂，不适宜做小规格的电动机，所以两个标准中没有小于1.1kw的小功率电动机规格。
以油田游梁式抽油机所采用的双速电动机为代表的大中型交流异步电动机，普遍采用变极变速节能技术，交流异步电动机的鼠笼绕组能够自动适应变换电动机磁极数。传统永磁同步电动机的表面式转子和内置式转子均无法自动适应变换电动机磁极数，因此，传统永磁同步电动机技术无法采用变极变速的方法。
CN104184292A公布了“混合式异步起动永磁同步电动机及变极变速法”，该技术方案不适用于转子磁极为二极/六极的异步起动永磁同步电动机。为了提高离心泵的效率，泵类电动机普遍设计为同步转速为3000转/分钟的二极电动机。离心水泵在轻载运行时，可以通过降低电动机转速实现节能目的。机械等行业迫切需求磁极数为二极的，能够异步起动的变极变速永磁同步电动机，作为泵类设备的一种低成本的小型电动机节能技术。
发明内容
本发明的目的是克服传统小型永磁同步电动机无法自起动、不能变极变速的缺陷，提供一种采用过渡起动方式进行异步起动和变极变速的永磁同步电动机的方法。本发明的实施方案如下：
本发明总的特征是过渡异步起动永磁同步电动机主要由定子部件、转子部件组成。转子部件安装在定子部件内，过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式或者直接起动方式。
定子部件主要由定子铁芯、定子绕组和电动机机座组成，定子绕组安装在定子铁芯上，定子铁芯和定子绕组安装在电动机机座内，电动机机座内腔的轴向两侧各装配有一个轴承，分别是轴承一和轴承二。
转子部件主要由转轴、缓冲垫一、缓冲垫二、开口挡圈、隔磁衬套、永磁体、同步转子铁芯、异步转子铁芯、鼠笼组成。转子部件至少包含有一个同步转子铁芯和一个异步转子铁芯。同步转子铁芯与异步转子铁芯沿轴向排列并且安装在转轴上。
转轴呈圆柱形，材料是导磁材料或非导磁材料。导磁材料的转轴需要与隔磁衬套配合使用。隔磁衬套呈圆筒形，材料是非导磁材料。转轴的两端各有一个环形凹槽，每一个凹槽中安装有一个开口挡圈，两个开口挡圈的轴向外侧分别安装有环形的缓冲垫一和缓冲垫二。
异步转子铁芯由若干个异步转子铁芯冲片叠压而成，异步转子铁芯呈环形，异步转子铁芯中间是通孔，异步转子铁芯通过其中间的通孔安装在转轴上。异步转子铁芯径向外侧边缘均布若干个鼠笼导条槽。异步转子铁芯上安装有一个鼠笼，鼠笼主要由若干个鼠笼导条和两个鼠笼端环组成。鼠笼采用转子斜槽结构，即每一个鼠笼导条的轴线与转子部件的转轴的轴线倾斜一定角度。若干个鼠笼导条安装在异步转子铁芯的鼠笼导条槽中。
同步转子铁芯由若干个同步转子铁芯冲片叠压而成，同步转子铁芯呈环形，同步转子铁芯中间是轴孔，隔磁衬套安装在同步转子铁芯的轴孔中，同步转子铁芯通过圆筒形的隔磁衬套安装在转轴上。同步转子铁芯径向外侧边缘均布两个铁芯磁极槽和两个铁芯凸极，每一个铁芯凸极有两个曲率半径较小的曲面，分别组成两个转子辅助磁极。永磁体呈瓦片形。永磁体粘贴在铁芯磁极槽中，每一个永磁体构成一个转子主磁极。转子部件上的每一个永磁体磁化相邻的铁芯凸极一侧，形成一个与该永磁体互为异性磁极的转子辅助磁极。
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机的同步转子铁芯上，每一个铁芯磁极槽中粘贴有一个永磁体，相邻铁芯磁极槽中粘贴的永磁体圆弧外表面互为异性磁极。同步转子铁芯上的一个铁芯磁极槽中圆弧外表面为N极的永磁体形成一个N极转子主磁极，另一个铁芯磁极槽中圆弧外表面为S极的永磁体形成一个S极转子主磁极。N极转子主磁极的永磁体分别磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个S′极转子辅助磁极。S极转子主磁极的永磁体分别磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个N′极转子辅助磁极。
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机的同步转子铁芯上，每一个铁芯磁极槽中粘贴有两个圆弧外表面互为异性磁极的永磁体，相邻铁芯磁极槽之间的相邻永磁体圆弧外表面互为异性磁极。同步转子铁芯上的两个铁芯磁极槽中各有一个圆弧外表面为N极的永磁体和一个圆弧外表面为S极的永磁体。圆弧外表面为N极的永磁体形成一个N极转子主磁极，圆弧外表面为S极的永磁体形成一个S极转子主磁极。两个N极转子主磁极的永磁体各自磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个S′极转子辅助磁极。两个S极转子主磁极的永磁体各自磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个N′极转子辅助磁极。
异步转子铁芯外表面至定子铁芯内表面的电动机气隙是鼠笼铁芯气隙。永磁体外表面至定子铁芯内表面的电动机气隙是永磁体气隙。铁芯凸极外表面至定子铁芯内表面的电动机气隙是凸极气隙。凸极气隙长度不是均匀的，每一个转子辅助磁极外表面几何中心处的凸极气隙长度最小，转子辅助磁极外表面几何中心处向两侧的凸极气隙长度逐渐增大。鼠笼铁芯气隙长度小于永磁体气隙长度。凸极气隙长度最小值和最大值均小于永磁体气隙长度。
过渡异步起动永磁同步电动机采用直接起动方式时，定子铁芯轴向长度等于同步转子铁芯轴向长度与异步转子铁芯轴向长度之和。轴承一与轴承二的轴向内侧间距略大于缓冲垫一与缓冲垫二的轴向外侧间距。
过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时，定子铁芯轴向长度小于同步转子铁芯轴向长度与异步转子铁芯轴向长度之和，并且定子铁芯轴向长度大于同步转子铁芯轴向长度，定子铁芯轴向长度大于异步转子铁芯轴向长度。轴承一与轴承二的轴向内侧间距大于缓冲垫一与缓冲垫二的轴向外侧间距。轴承一与轴承二的轴向内侧间距减去缓冲垫一与缓冲垫二的轴向外侧间距的差等于，同步转子铁芯轴向长度与异步转子铁芯轴向长度之和减去定子铁芯轴向长度的差。
过渡异步起动永磁同步电动机采用直接起动方式的起动过程是：
定子绕组在定子铁芯中产生定子旋转磁场，转子部件的鼠笼导条切割定子旋转磁场的磁力线产生垂直向内的感应电流或者垂直向外的感应电流，垂直向内的感应电流或者垂直向外的感应电流分别在两个鼠笼端环处汇合，形成感应电流闭合回路，鼠笼导条产生异步起动转矩，把转子部件牵入同步转速，转子部件的同步转子铁芯与永磁体构成的转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，使过渡异步起动永磁同步电动机进入同步运行状态。
过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式的起动过程是：
过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态时，永磁体的磁力线穿过永磁体气隙进入定子铁芯中，永磁体的磁力线再穿过凸极气隙进入同步转子铁芯中，磁力线回到永磁体构成闭合回路。永磁体产生的永磁拉力，使同步转子铁芯和永磁体的全部径向外表面位于定子铁芯内表面的内侧，缓冲垫二的轴向外侧与轴承二的轴向内侧相互靠近，异步转子铁芯与鼠笼只有一部分径向外表面位于定子铁芯内表面的内侧。
过渡异步起动永磁同步电动机在起动状态时，转子部件的鼠笼导条的局部切割定子旋转磁场的磁力线，鼠笼导条产生的电磁力矩分解为轴向分力和径向分力，径向分力产生异步起动转矩，轴向分力使转子部件沿着轴向分力方向产生轴向移动，使异步转子铁芯与鼠笼全部径向外表面位于定子铁芯内表面的内侧，全部长度的鼠笼导条切割定子旋转磁场的磁力线，鼠笼导条产生更大的异步起动转矩。
与此同时，同步转子铁芯和永磁体的一部分径向外表面离开定子铁芯内表面的内侧，降低永磁体在电动机气隙中建立的转子磁场强度，从而减小永磁体产生的发电制动转矩。此时，缓冲垫一的轴向外侧与轴承一的轴向内侧相互靠近。
转子部件被牵入同步转速后，转子部件的转差率为零，鼠笼导条不产生电磁力矩，轴向分力为零，永磁体产生的永磁拉力使转子部件产生轴向移动，使同步转子铁芯和永磁体的全部径向外表面重新位于定子铁芯内表面的内侧，转子部件的同步转子铁芯与永磁体构成的转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，使过渡异步起动永磁同步电动机进入同步运行状态。
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态时，转子磁场磁通路径一是，磁力线由N极转子主磁极出发，穿过永磁体气隙进入定子铁芯的s极，磁力线经过定子铁芯的n极穿过凸极气隙进入S′极转子辅助磁极，磁力线在同步转子铁芯内回到N极转子主磁极，形成闭合回路。转子磁场磁通路径二是，磁力线由S极转子主磁极的径向内表面出发，磁力线在同步转子铁芯内经过N′极转子辅助磁极，磁力线穿过凸极气隙进入定子铁芯的s极，磁力线经过定子铁芯的n极穿过永磁体气隙，回到S极转子主磁极，形成闭合回路。
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态时，转子磁场磁通路径一是，磁力线由N极转子主磁极出发，穿过永磁体气隙进入定子铁芯的s极，磁力线经过定子铁芯的n极穿过凸极气隙进入S′极转子辅助磁极，磁力线在同步转子铁芯内回到N极转子主磁极，形成闭合回路。转子磁场磁通路径二是，磁力线由S极转子主磁极的径向内表面出发，磁力线在同步转子铁芯内经过N′极转子辅助磁极，磁力线穿过凸极气隙进入定子铁芯的s极，磁力线经过定子铁芯的n极穿过永磁体气隙，回到S极转子主磁极，形成闭合回路。转子磁场磁通路径三是，磁力线由N极转子主磁极出发，穿过永磁体气隙进入定子铁芯的s极，磁力线经过定子铁芯的n极穿过永磁体气隙进入S极转子主磁极，磁力线在同步转子铁芯内回到N极转子主磁极，形成闭合回路。
过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态或者同步运行状态时，转子磁场磁通路径分为永磁体主磁通路径和永磁体辅助磁通路径两种，永磁体辅助磁通路径是指：磁通路径中的磁动势由一个永磁体产生，磁力线经过定子铁芯、转子辅助磁极和同步转子铁芯形成闭合回路。永磁体主磁通路径是指：磁通路径中的磁动势由两个永磁体串联产生，磁力线经过定子铁芯和同步转子铁芯形成闭合回路。转子磁场磁通路径一和转子磁场磁通路径二是永磁体辅助磁通路径。转子磁场磁通路径三是永磁体主磁通路径。
过渡异步起动永磁同步电动机在同步运行状态时，转子辅助磁极对面的定子磁极产生定子附加磁场。定子附加磁场是定子旋转磁场的一部分。定子附加磁场磁通路径是，磁力线由定子铁芯的n极出发，穿过凸极气隙进入S′极转子辅助磁极，磁力线在同步转子铁芯内经过N′极转子辅助磁极，磁力线穿过凸极气隙进入定子铁芯的s极，磁力线回到定子铁芯的n极，形成闭合回路。
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机在低转速同步运行过程是：
转子部件被牵入低转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数为六极。转子辅助磁极对面的定子磁极与转子辅助磁极互为异性磁极，转子辅助磁极对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径形成闭合回路，产生定子附加磁场。两个永磁体产生的磁通按照转子磁场磁通路径一和转子磁场磁通路径二分别形成闭合回路，两个转子主磁极和四个转子辅助磁极共同建立一个六极低转速转子磁场。转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应。低转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于低转速同步运行。
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机在高转速同步运行过程是：
转子部件被牵入高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少为二极。转子辅助磁极对面的定子磁极与转子辅助磁极互为同性磁极，转子辅助磁极对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径形成闭合回路，产生定子附加磁场。在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，两个永磁体产生的磁通按照转子磁场磁通路径三分别形成闭合回路，两个转子主磁极共同建立一个二极高转速转子磁场。转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应。高转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于高转速同步运行。
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机在低转速同步运行过程是：
转子部件被牵入低转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数为八极。转子辅助磁极对面的定子磁极与转子辅助磁极互为异性磁极，转子辅助磁极对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径形成闭合回路，产生定子附加磁场。四个永磁体产生的磁通按照转子磁场磁通路径一、转子磁场磁通路径二和转子磁场磁通路径三分别形成闭合回路，四个转子主磁极和四个转子辅助磁极共同建立一个八极低转速转子磁场。转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应。低转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于低转速同步运行。
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机在高转速同步运行过程是：
转子部件被牵入高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少为四极。转子辅助磁极对面的定子磁极与转子辅助磁极互为同性磁极，转子辅助磁极对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径形成闭合回路，产生定子附加磁场。在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，四个永磁体产生的磁通按照转子磁场磁通路径三分别形成闭合回路，四个转子主磁极共同建立一个四极高转速转子磁场。转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应。高转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于高转速同步运行。
过渡异步起动永磁同步电动机在变极变速的低转速同步运行时，若干个转子主磁极和若干个转子辅助磁极共同建立低转速转子磁场。在变极变速的高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少。转子辅助磁极对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极互为同性磁极，在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，转子磁通不在永磁体与转子辅助磁极之间形成闭合回路，转子磁通沿着永磁体主磁通路径形成闭合回路，由若干个转子主磁极共同建立高转速转子磁场。转子磁通路径的改变，使过渡异步起动永磁同步电动机的转子部件能够自动适应变换电动机磁极数，实现永磁同步电动机的变极变速。
过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时，在起动过程中同步转子铁芯和永磁体的一部分径向外表面离开定子铁芯内表面的内侧，降低永磁体在电动机气隙中建立的转子磁场强度，从而减小永磁体产生的发电制动转矩，有利于提高电动机起动性能。在同步运行过程中，异步转子铁芯有一部分径向外表面位于定子铁芯内表面的内侧，定子旋转磁场的大部分磁通会穿过磁阻小的鼠笼铁芯气隙形成闭合回路，定子磁场所需磁动势较小，电动机的效率较高。同时，直轴电枢反应和交轴电枢反应的磁通路径都不穿过永磁体，电枢反应对永磁体的去磁作用不明显，永磁体不容易退磁，永磁体的用量可以大幅度降低。
过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时，定子铁芯轴向长度小于同步转子铁芯轴向长度与异步转子铁芯轴向长度之和，定子铁芯和定子绕组的材料成本降低，电动机铜损降低，有利于提高电动机运行性能。
附图说明
说明书附图是过渡异步起动永磁同步电动机的结构图和示意图。其中图1是过渡异步起动永磁同步电动机的轴测剖视图，转子磁极为二极/六极。图2是过渡异步起动永磁同步电动机的轴测剖视图，转子磁极为四极/八极。图3是转子部件轴测图，转子磁极为二极/六极。图4是转子部件轴测剖视图，转子磁极为二极/六极。图5是转轴的装配轴测图。图6是转子部件轴测图，转子磁极为四极/八极。图7是同步转子铁芯的轴测图。
图8是过渡异步起动永磁同步电动机采用直接起动方式时的结构示意图。图9是过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时的结构示意图之一，电动机在静止状态和同步运行状态的转子部件轴向位置示意图。图10是过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时的结构示意图之二，电动机在起动状态的转子部件轴向位置示意图，以及鼠笼导条所产生的电磁力矩分解为轴向分力和径向分力的矢量示意图。
图11是过渡异步起动永磁同步电动机静止状态时，电动机气隙中转子永磁体磁场的磁力线路径示意图，沿同步转子铁芯径向剖面，转子磁极为二极/六极，定子磁极为六极。图12是过渡异步起动永磁同步电动机低转速同步运行时，在电动机气隙中转子永磁体磁场的磁力线路径示意图，沿同步转子铁芯径向剖面，转子磁极为二极/六极，定子磁极为六极。图13是过渡异步起动永磁同步电动机起动状态时，定子磁场的磁力线路径示意图，沿异步转子铁芯径向剖面。图14是过渡异步起动永磁同步电动机高转速同步运行时，在电动机气隙中转子永磁体磁场的磁力线路径示意图，沿同步转子铁芯径向剖面，转子磁极为二极/六极，定子磁极为二极。
图15是过渡异步起动永磁同步电动机静止状态时，电动机气隙中转子永磁体磁场的磁力线路径示意图，沿同步转子铁芯径向剖面，转子磁极为四极/八极，定子磁极为八极。图16是过渡异步起动永磁同步电动机低转速同步运行时，在电动机气隙中转子永磁体磁场的磁力线路径示意图，沿同步转子铁芯径向剖面，转子磁极为四极/八极，定子磁极为八极。图17是过渡异步起动永磁同步电动机高转速同步运行时，在电动机气隙中转子永磁体磁场的磁力线路径示意图，沿同步转子铁芯径向剖面，转子磁极为四极/八极，定子磁极为四极。
图1至图17中，大写字母N和S代表转子主磁极极性，图中大写字母N′和S′代表转子辅助磁极极性。小写字母n和s代表定子磁极极性。
图中标注有转轴1、缓冲垫一2、隔磁衬套3、永磁体4、同步转子铁芯5、转子辅助磁极6、异步转子铁芯7、定子铁芯8、定子绕组9、鼠笼10、缓冲垫二11、鼠笼导条12、鼠笼端环13、开口挡圈14、轴孔15、铁芯磁极槽16、定子17、转子旋转方向18、轴承一19、轴承二20、电磁力矩21、轴向分力22、径向分力23、转子磁场方向24、磁力线路径25、定子附加磁场方向26、定子磁场旋转方向27、定子磁场方向28、垂直向内的感应电流29、垂直向外的感应电流30、定子附加磁场磁通路径31。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步叙述。
参照图1至图7，过渡异步起动永磁同步电动机主要由定子部件、转子部件组成。转子部件安装在定子部件内，过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式或者直接起动方式。
定子部件主要由定子铁芯8、定子绕组9和电动机机座组成，定子绕组9安装在定子铁芯8上，定子铁芯8和定子绕组9安装在电动机机座内，电动机机座内腔的轴向两侧各装配有一个轴承，分别是轴承一19和轴承二20。
转子部件主要由转轴1、缓冲垫一2、缓冲垫二11、开口挡圈14、隔磁衬套3、永磁体4、同步转子铁芯5、异步转子铁芯7、鼠笼10组成。转子部件至少包含有一个同步转子铁芯5和一个异步转子铁芯7。同步转子铁芯5与异步转子铁芯7沿轴向排列并且安装在转轴1上。
转轴1呈圆柱形，材料是导磁材料或非导磁材料。导磁材料的转轴1需要与隔磁衬套3配合使用。隔磁衬套3呈圆筒形，材料是非导磁材料。转轴1的两端各有一个环形凹槽，每一个凹槽中安装有一个开口挡圈14，两个开口挡圈14的轴向外侧分别安装有环形的缓冲垫一2和缓冲垫二11。
异步转子铁芯7由若干个异步转子铁芯冲片叠压而成，异步转子铁芯7呈环形，异步转子铁芯7中间是通孔，异步转子铁芯7通过其中间的通孔安装在转轴1上。异步转子铁芯7径向外侧边缘均布若干个鼠笼导条槽。异步转子铁芯7上安装有一个鼠笼10，鼠笼10主要由若干个鼠笼导条12和两个鼠笼端环13组成。鼠笼10采用转子斜槽结构，即每一个鼠笼导条12的轴线与转子部件的转轴1的轴线倾斜一定角度。若干个鼠笼导条12安装在异步转子铁芯7的鼠笼导条槽中。
同步转子铁芯5由若干个同步转子铁芯冲片叠压而成，同步转子铁芯5呈环形，同步转子铁芯5中间是轴孔15，隔磁衬套3安装在同步转子铁芯5的轴孔15中，同步转子铁芯5通过圆筒形的隔磁衬套3安装在转轴1上。同步转子铁芯5径向外侧边缘均布两个铁芯磁极槽16和两个铁芯凸极，每一个铁芯凸极有两个曲率半径较小的曲面，分别组成两个转子辅助磁极6。永磁体4呈瓦片形。永磁体4粘贴在铁芯磁极槽16中，每一个永磁体4构成一个转子主磁极。转子部件上的每一个永磁体4磁化相邻的铁芯凸极一侧，形成一个与该永磁体4互为异性磁极的转子辅助磁极6。
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机的同步转子铁芯5上，每一个铁芯磁极槽16中粘贴有一个永磁体4，相邻铁芯磁极槽16中粘贴的永磁体4圆弧外表面互为异性磁极。同步转子铁芯5上的一个铁芯磁极槽16中圆弧外表面为N极的永磁体4形成一个N极转子主磁极，另一个铁芯磁极槽16中圆弧外表面为S极的永磁体4形成一个S极转子主磁极。N极转子主磁极的永磁体4分别磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个S′极转子辅助磁极。S极转子主磁极的永磁体4分别磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个N′极转子辅助磁极。
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机的同步转子铁芯5上，每一个铁芯磁极槽16中粘贴有两个圆弧外表面互为异性磁极的永磁体4，相邻铁芯磁极槽16之间的相邻永磁体4圆弧外表面互为异性磁极。同步转子铁芯5上的两个铁芯磁极槽16中各有一个圆弧外表面为N极的永磁体4和一个圆弧外表面为S极的永磁体4。圆弧外表面为N极的永磁体4形成一个N极转子主磁极，圆弧外表面为S极的永磁体4形成一个S极转子主磁极。两个N极转子主磁极的永磁体4各自磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个S′极转子辅助磁极。两个S极转子主磁极的永磁体4各自磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个N′极转子辅助磁极。
参照图11至图17，异步转子铁芯7外表面至定子铁芯8内表面的电动机气隙是鼠笼铁芯气隙。永磁体4外表面至定子铁芯8内表面的电动机气隙是永磁体气隙。铁芯凸极外表面至定子铁芯8内表面的电动机气隙是凸极气隙。凸极气隙长度不是均匀的，每一个转子辅助磁极6外表面几何中心处的凸极气隙长度最小，转子辅助磁极6外表面几何中心处向两侧的凸极气隙长度逐渐增大。鼠笼铁芯气隙长度小于永磁体气隙长度。凸极气隙长度最小值和最大值均小于永磁体气隙长度。
参照图8、图9、图10和图13，过渡异步起动永磁同步电动机采用直接起动方式时，定子铁芯8轴向长度等于同步转子铁芯5轴向长度与异步转子铁芯7轴向长度之和。轴承一19与轴承二20的轴向内侧间距略大于缓冲垫一2与缓冲垫二11的轴向外侧间距。
过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时，定子铁芯8轴向长度小于同步转子铁芯5轴向长度与异步转子铁芯7轴向长度之和，并且定子铁芯8轴向长度大于同步转子铁芯5轴向长度，定子铁芯8轴向长度大于异步转子铁芯7轴向长度。轴承一19与轴承二20的轴向内侧间距大于缓冲垫一2与缓冲垫二11的轴向外侧间距。轴承一19与轴承二20的轴向内侧间距减去缓冲垫一2与缓冲垫二11的轴向外侧间距的差等于，同步转子铁芯5轴向长度与异步转子铁芯7轴向长度之和减去定子铁芯8轴向长度的差。
过渡异步起动永磁同步电动机采用直接起动方式的起动过程是：
定子绕组9在定子铁芯8中产生定子旋转磁场，转子部件的鼠笼导条12切割定子旋转磁场的磁力线产生垂直向内的感应电流29或者垂直向外的感应电流30，垂直向内的感应电流29或者垂直向外的感应电流30分别在两个鼠笼端环13处汇合，形成感应电流闭合回路，鼠笼导条12产生异步起动转矩，把转子部件牵入同步转速，转子部件的同步转子铁芯5与永磁体4构成的转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，使过渡异步起动永磁同步电动机进入同步运行状态。
过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式的起动过程是：
过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态时，永磁体4的磁力线穿过永磁体气隙进入定子铁芯8中，永磁体4的磁力线再穿过凸极气隙进入同步转子铁芯5中，磁力线回到永磁体4构成闭合回路。永磁体4产生的永磁拉力，使同步转子铁芯5和永磁体4的全部径向外表面位于定子铁芯8内表面的内侧，缓冲垫二11的轴向外侧与轴承二20的轴向内侧相互靠近，异步转子铁芯7与鼠笼10只有一部分径向外表面位于定子铁芯8内表面的内侧。
过渡异步起动永磁同步电动机在起动状态时，转子部件的鼠笼导条12的局部切割定子旋转磁场的磁力线，鼠笼导条12产生的电磁力矩21分解为轴向分力22和径向分力23，径向分力23产生异步起动转矩，轴向分力22使转子部件沿着轴向分力22方向产生轴向移动，使异步转子铁芯7与鼠笼10全部径向外表面位于定子铁芯8内表面的内侧，全部长度的鼠笼导条12切割定子旋转磁场的磁力线，鼠笼导条12产生更大的异步起动转矩。
与此同时，同步转子铁芯5和永磁体4的一部分径向外表面离开定子铁芯8内表面的内侧，降低永磁体4在电动机气隙中建立的转子磁场强度，从而减小永磁体4产生的发电制动转矩。此时，缓冲垫一2的轴向外侧与轴承一19的轴向内侧相互靠近。
转子部件被牵入同步转速后，转子部件的转差率为零，鼠笼导条12不产生电磁力矩21，轴向分力22为零，永磁体4产生的永磁拉力使转子部件产生轴向移动，使同步转子铁芯5和永磁体4的全部径向外表面重新位于定子铁芯8内表面的内侧，转子部件的同步转子铁芯5与永磁体4构成的转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，使过渡异步起动永磁同步电动机进入同步运行状态。
参照图11至图17，适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态时，转子磁场磁通路径一是，磁力线由N极转子主磁极出发，穿过永磁体气隙进入定子铁芯8的s极，磁力线经过定子铁芯8的n极穿过凸极气隙进入S′极转子辅助磁极，磁力线在同步转子铁芯5内回到N极转子主磁极，形成闭合回路。转子磁场磁通路径二是，磁力线由S极转子主磁极的径向内表面出发，磁力线在同步转子铁芯5内经过N′极转子辅助磁极，磁力线穿过凸极气隙进入定子铁芯8的s极，磁力线经过定子铁芯8的n极穿过永磁体气隙，回到S极转子主磁极，形成闭合回路。
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态时，转子磁场磁通路径一是，磁力线由N极转子主磁极出发，穿过永磁体气隙进入定子铁芯8的s极，磁力线经过定子铁芯8的n极穿过凸极气隙进入S′极转子辅助磁极，磁力线在同步转子铁芯5内回到N极转子主磁极，形成闭合回路。转子磁场磁通路径二是，磁力线由S极转子主磁极的径向内表面出发，磁力线在同步转子铁芯5内经过N′极转子辅助磁极，磁力线穿过凸极气隙进入定子铁芯8的s极，磁力线经过定子铁芯8的n极穿过永磁体气隙，回到S极转子主磁极，形成闭合回路。转子磁场磁通路径三是，磁力线由N极转子主磁极出发，穿过永磁体气隙进入定子铁芯8的s极，磁力线经过定子铁芯8的n极穿过永磁体气隙进入S极转子主磁极，磁力线在同步转子铁芯5内回到N极转子主磁极，形成闭合回路。
过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态或者同步运行状态时，转子磁场磁通路径分为永磁体主磁通路径和永磁体辅助磁通路径两种，永磁体辅助磁通路径是指：磁通路径中的磁动势由一个永磁体4产生，磁力线经过定子铁芯8、转子辅助磁极6和同步转子铁芯5形成闭合回路。永磁体主磁通路径是指：磁通路径中的磁动势由两个永磁体4串联产生，磁力线经过定子铁芯8和同步转子铁芯5形成闭合回路。转子磁场磁通路径一和转子磁场磁通路径二是永磁体辅助磁通路径。转子磁场磁通路径三是永磁体主磁通路径。
过渡异步起动永磁同步电动机在同步运行状态时，转子辅助磁极6对面的定子磁极产生定子附加磁场。定子附加磁场是定子旋转磁场的一部分。定子附加磁场磁通路径31是，磁力线由定子铁芯8的n极出发，穿过凸极气隙进入S′极转子辅助磁极，磁力线在同步转子铁芯5内经过N′极转子辅助磁极，磁力线穿过凸极气隙进入定子铁芯8的s极，磁力线回到定子铁芯8的n极，形成闭合回路。
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机在低转速同步运行过程是：
转子部件被牵入低转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数为六极。转子辅助磁极6对面的定子磁极与转子辅助磁极6互为异性磁极，转子辅助磁极6对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径31形成闭合回路，产生定子附加磁场。两个永磁体4产生的磁通按照转子磁场磁通路径一和转子磁场磁通路径二分别形成闭合回路，两个转子主磁极和四个转子辅助磁极6共同建立一个六极低转速转子磁场。转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应。低转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于低转速同步运行。
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机在高转速同步运行过程是：
转子部件被牵入高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少为二极。转子辅助磁极6对面的定子磁极与转子辅助磁极6互为同性磁极，转子辅助磁极6对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径31形成闭合回路，产生定子附加磁场。在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，两个永磁体4产生的磁通按照转子磁场磁通路径三分别形成闭合回路，两个转子主磁极共同建立一个二极高转速转子磁场。转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应。高转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于高转速同步运行。
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机在低转速同步运行过程是：
转子部件被牵入低转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数为八极。转子辅助磁极6对面的定子磁极与转子辅助磁极6互为异性磁极，转子辅助磁极6对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径31形成闭合回路，产生定子附加磁场。四个永磁体4产生的磁通按照转子磁场磁通路径一、转子磁场磁通路径二和转子磁场磁通路径三分别形成闭合回路，四个转子主磁极和四个转子辅助磁极6共同建立一个八极低转速转子磁场。转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应。低转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于低转速同步运行。
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机在高转速同步运行过程是：
转子部件被牵入高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少为四极。转子辅助磁极6对面的定子磁极与转子辅助磁极6互为同性磁极，转子辅助磁极6对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径31形成闭合回路，产生定子附加磁场。在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，四个永磁体4产生的磁通按照转子磁场磁通路径三分别形成闭合回路，四个转子主磁极共同建立一个四极高转速转子磁场。转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应。高转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于高转速同步运行。
参照图1至图17，过渡异步起动永磁同步电动机在变极变速的低转速同步运行时，若干个转子主磁极和若干个转子辅助磁极6共同建立低转速转子磁场。在变极变速的高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少。转子辅助磁极6对面的定子磁极产生的定子附加磁场与转子辅助磁极6互为同性磁极，在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，转子磁通不在永磁体4与转子辅助磁极6之间形成闭合回路，转子磁通沿着永磁体主磁通路径形成闭合回路，由若干个转子主磁极共同建立高转速转子磁场。转子磁通路径的改变，使过渡异步起动永磁同步电动机的转子部件能够自动适应变换电动机磁极数，实现永磁同步电动机的变极变速。
过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时，在起动过程中同步转子铁芯5和永磁体4的一部分径向外表面离开定子铁芯8内表面的内侧，降低永磁体4在电动机气隙中建立的转子磁场强度，从而减小永磁体4产生的发电制动转矩，有利于提高电动机起动性能。在同步运行过程中，异步转子铁芯7有一部分径向外表面位于定子铁芯8内表面的内侧，定子旋转磁场的大部分磁通会穿过磁阻小的鼠笼铁芯气隙形成闭合回路，定子磁场所需磁动势较小，电动机的效率较高。同时，直轴电枢反应和交轴电枢反应的磁通路径都不穿过永磁体4，电枢反应对永磁体4的去磁作用不明显，永磁体4不容易退磁，永磁体4的用量可以大幅度降低。
过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时，定子铁芯8轴向长度小于同步转子铁芯5轴向长度与异步转子铁芯7轴向长度之和，定子铁芯8和定子绕组9的材料成本降低，电动机铜损降低，有利于提高电动机运行性能。

Claims (2)

1.一种过渡异步起动永磁同步电动机及变极变速法，其特征在于过渡异步起动永磁同步电动机主要由定子部件、转子部件组成；转子部件安装在定子部件内，过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式或者直接起动方式；
定子部件主要由定子铁芯(8)、定子绕组(9)和电动机机座组成，定子绕组(9)安装在定子铁芯(8)上，定子铁芯(8)和定子绕组(9)安装在电动机机座内，电动机机座内腔的轴向两侧各装配有一个轴承，分别是轴承一(19)和轴承二(20)；
转子部件主要由转轴(1)、缓冲垫一(2)、缓冲垫二(11)、开口挡圈(14)、隔磁衬套(3)、永磁体(4)、同步转子铁芯(5)、异步转子铁芯(7)、鼠笼(10)组成；转子部件至少包含有一个同步转子铁芯(5)和一个异步转子铁芯(7)；同步转子铁芯(5)与异步转子铁芯(7)沿轴向排列并且安装在转轴(1)上；
转轴(1)呈圆柱形，材料是导磁材料或非导磁材料；导磁材料的转轴(1)需要与隔磁衬套(3)配合使用；隔磁衬套(3)呈圆筒形，材料是非导磁材料；转轴(1)的两端各有一个环形凹槽，每一个凹槽中安装有一个开口挡圈(14)，两个开口挡圈(14)的轴向外侧分别安装有环形的缓冲垫一(2)和缓冲垫二(11)；
异步转子铁芯(7)由若干个异步转子铁芯冲片叠压而成，异步转子铁芯(7)呈环形，异步转子铁芯(7)中间是通孔，异步转子铁芯(7)通过其中间的通孔安装在转轴(1)上；异步转子铁芯(7)径向外侧边缘均布若干个鼠笼导条槽；异步转子铁芯(7)上安装有一个鼠笼(10)，鼠笼(10)主要由若干个鼠笼导条(12)和两个鼠笼端环(13)组成；鼠笼(10)采用转子斜槽结构，即每一个鼠笼导条(12)的轴线与转子部件的转轴(1)的轴线倾斜一定角度；若干个鼠笼导条(12)安装在异步转子铁芯(7)的鼠笼导条槽中；
同步转子铁芯(5)由若干个同步转子铁芯冲片叠压而成，同步转子铁芯(5)呈环形，同步转子铁芯(5)中间是轴孔(15)，隔磁衬套(3)安装在同步转子铁芯(5)的轴孔(15)中，同步转子铁芯(5)通过圆筒形的隔磁衬套(3)安装在转轴(1)上；同步转子铁芯(5)径向外侧边缘均布两个铁芯磁极槽(16)和两个铁芯凸极，每一个铁芯凸极有两个曲率半径较小的曲面，分别组成两个转子辅助磁极(6)；永磁体(4)呈瓦片形；永磁体(4)粘贴在铁芯磁极槽(16)中，每一个永磁体(4)构成一个转子主磁极；转子部件上的每一个永磁体(4)磁化相邻的铁芯凸极一侧，形成一个与该永磁体(4)互为异性磁极的转子辅助磁极(6)；
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机的同步转子铁芯(5)上，每一个铁芯磁极槽(16)中粘贴有一个永磁体(4)，相邻铁芯磁极槽(16)中粘贴的永磁体(4)圆弧外表面互为异性磁极；同步转子铁芯(5)上的一个铁芯磁极槽(16)中圆弧外表面为N极的永磁体(4)形成一个N极转子主磁极，另一个铁芯磁极槽(16)中圆弧外表面为S极的永磁体(4)形成一个S极转子主磁极；N极转子主磁极的永磁体(4)分别磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个S′极转子辅助磁极；S极转子主磁极的永磁体(4)分别磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个N′极转子辅助磁极；
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机的同步转子铁芯(5)上，每一个铁芯磁极槽(16)中粘贴有两个圆弧外表面互为异性磁极的永磁体(4)，相邻铁芯磁极槽(16)之间的相邻永磁体(4)圆弧外表面互为异性磁极；同步转子铁芯(5)上的两个铁芯磁极槽(16)中各有一个圆弧外表面为N极的永磁体(4)和一个圆弧外表面为S极的永磁体(4)；圆弧外表面为N极的永磁体(4)形成一个N极转子主磁极，圆弧外表面为S极的永磁体(4)形成一个S极转子主磁极；两个N极转子主磁极的永磁体(4)各自磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个S′极转子辅助磁极；两个S极转子主磁极的永磁体(4)各自磁化相邻的铁芯凸极一侧，各形成一个N′极转子辅助磁极；
异步转子铁芯(7)外表面至定子铁芯(8)内表面的电动机气隙是鼠笼铁芯气隙；永磁体(4)外表面至定子铁芯(8)内表面的电动机气隙是永磁体气隙；铁芯凸极外表面至定子铁芯(8)内表面的电动机气隙是凸极气隙；凸极气隙长度不是均匀的，每一个转子辅助磁极(6)外表面几何中心处的凸极气隙长度最小，转子辅助磁极(6)外表面几何中心处向两侧的凸极气隙长度逐渐增大；鼠笼铁芯气隙长度小于永磁体气隙长度；凸极气隙长度最小值和最大值均小于永磁体气隙长度；
过渡异步起动永磁同步电动机采用直接起动方式时，定子铁芯(8)轴向长度等于同步转子铁芯(5)轴向长度与异步转子铁芯(7)轴向长度之和；轴承一(19)与轴承二(20)的轴向内侧间距略大于缓冲垫一(2)与缓冲垫二(11)的轴向外侧间距；
过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式时，定子铁芯(8)轴向长度小于同步转子铁芯(5)轴向长度与异步转子铁芯(7)轴向长度之和，并且定子铁芯(8)轴向长度大于同步转子铁芯(5)轴向长度，定子铁芯(8)轴向长度大于异步转子铁芯(7)轴向长度；轴承一(19)与轴承二(20)的轴向内侧间距大于缓冲垫一(2)与缓冲垫二(11)的轴向外侧间距；轴承一(19)与轴承二(20)的轴向内侧间距减去缓冲垫一(2)与缓冲垫二(11)的轴向外侧间距的差等于，同步转子铁芯(5)轴向长度与异步转子铁芯(7)轴向长度之和减去定子铁芯(8)轴向长度的差；
过渡异步起动永磁同步电动机采用直接起动方式的起动过程是：
定子绕组(9)在定子铁芯(8)中产生定子旋转磁场，转子部件的鼠笼导条(12)切割定子旋转磁场的磁力线产生垂直向内的感应电流(29)或者垂直向外的感应电流(30)，垂直向内的感应电流(29)或者垂直向外的感应电流(30)分别在两个鼠笼端环(13)处汇合，形成感应电流闭合回路，鼠笼导条(12)产生异步起动转矩，把转子部件牵入同步转速，转子部件的同步转子铁芯(5)与永磁体(4)构成的转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，使过渡异步起动永磁同步电动机进入同步运行状态；
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态时，转子磁场磁通路径一是，磁力线由N极转子主磁极出发，穿过永磁体气隙进入定子铁芯(8)的s极，磁力线经过定子铁芯(8)的n极穿过凸极气隙进入S′极转子辅助磁极，磁力线在同步转子铁芯(5)内回到N极转子主磁极，形成闭合回路；转子磁场磁通路径二是，磁力线由S极转子主磁极的径向内表面出发，磁力线在同步转子铁芯(5)内经过N′极转子辅助磁极，磁力线穿过凸极气隙进入定子铁芯(8)的s极，磁力线经过定子铁芯(8)的n极穿过永磁体气隙，回到S极转子主磁极，形成闭合回路；
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态时，转子磁场磁通路径一是，磁力线由N极转子主磁极出发，穿过永磁体气隙进入定子铁芯(8)的s极，磁力线经过定子铁芯(8)的n极穿过凸极气隙进入S′极转子辅助磁极，磁力线在同步转子铁芯(5)内回到N极转子主磁极，形成闭合回路；转子磁场磁通路径二是，磁力线由S极转子主磁极的径向内表面出发，磁力线在同步转子铁芯(5)内经过N′极转子辅助磁极，磁力线穿过凸极气隙进入定子铁芯(8)的s极，磁力线经过定子铁芯(8)的n极穿过永磁体气隙，回到S极转子主磁极，形成闭合回路；转子磁场磁通路径三是，磁力线由N极转子主磁极出发，穿过永磁体气隙进入定子铁芯(8)的s极，磁力线经过定子铁芯(8)的n极穿过永磁体气隙进入S极转子主磁极，磁力线在同步转子铁芯(5)内回到N极转子主磁极，形成闭合回路；
过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态或者同步运行状态时，转子磁场磁通路径分为永磁体主磁通路径和永磁体辅助磁通路径两种，永磁体辅助磁通路径是指：磁通路径中的磁动势由一个永磁体(4)产生，磁力线经过定子铁芯(8)、转子辅助磁极(6)和同步转子铁芯(5)形成闭合回路；永磁体主磁通路径是指：磁通路径中的磁动势由两个永磁体(4)串联产生，磁力线经过定子铁芯(8)和同步转子铁芯(5)形成闭合回路；转子磁场磁通路径一和转子磁场磁通路径二是永磁体辅助磁通路径；转子磁场磁通路径三是永磁体主磁通路径；
过渡异步起动永磁同步电动机在同步运行状态时，转子辅助磁极(6)对面的定子磁极产生定子附加磁场；定子附加磁场是定子旋转磁场的一部分；定子附加磁场磁通路径(31)是，磁力线由定子铁芯(8)的n极出发，穿过凸极气隙进入S′极转子辅助磁极，磁力线在同步转子铁芯(5)内经过N′极转子辅助磁极，磁力线穿过凸极气隙进入定子铁芯(8)的s极，磁力线回到定子铁芯(8)的n极，形成闭合回路；
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机在低转速同步运行过程是：
转子部件被牵入低转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数为六极；转子辅助磁极(6)对面的定子磁极与转子辅助磁极(6)互为异性磁极，转子辅助磁极(6)对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径(31)形成闭合回路，产生定子附加磁场；两个永磁体(4)产生的磁通按照转子磁场磁通路径一和转子磁场磁通路径二分别形成闭合回路，两个转子主磁极和四个转子辅助磁极(6)共同建立一个六极低转速转子磁场；转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应；低转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于低转速同步运行；
适用于转子磁极为二极/六极的过渡异步起动永磁同步电动机在高转速同步运行过程是：
转子部件被牵入高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少为二极；转子辅助磁极(6)对面的定子磁极与转子辅助磁极(6)互为同性磁极，转子辅助磁极(6)对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径(31)形成闭合回路，产生定子附加磁场；在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，两个永磁体(4)产生的磁通按照转子磁场磁通路径三分别形成闭合回路，两个转子主磁极共同建立一个二极高转速转子磁场；转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应；高转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于高转速同步运行；
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机在低转速同步运行过程是：
转子部件被牵入低转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数为八极；转子辅助磁极(6)对面的定子磁极与转子辅助磁极(6)互为异性磁极，转子辅助磁极(6)对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径(31)形成闭合回路，产生定子附加磁场；四个永磁体(4)产生的磁通按照转子磁场磁通路径一、转子磁场磁通路径二和转子磁场磁通路径三分别形成闭合回路，四个转子主磁极和四个转子辅助磁极(6)共同建立一个八极低转速转子磁场；转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应；低转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于低转速同步运行；
适用于转子磁极为四极/八极的过渡异步起动永磁同步电动机在高转速同步运行过程是：
转子部件被牵入高转速同步运行时，定子旋转磁场磁极数减少为四极；转子辅助磁极(6)对面的定子磁极与转子辅助磁极(6)互为同性磁极，转子辅助磁极(6)对面的定子磁极产生的磁通按照定子附加磁场磁通路径(31)形成闭合回路，产生定子附加磁场；在定子附加磁场的同极性相互排斥的磁力作用下，四个永磁体(4)产生的磁通按照转子磁场磁通路径三分别形成闭合回路，四个转子主磁极共同建立一个四极高转速转子磁场；转子磁场磁极数与定子旋转磁场磁极数相同，并且磁极极性一一对应；高转速转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，过渡异步起动永磁同步电动机处于高转速同步运行。
2.根据权利要求1所述的一种过渡异步起动永磁同步电动机及变极变速法，其特征在于过渡异步起动永磁同步电动机采用过渡起动方式的起动过程是：
过渡异步起动永磁同步电动机在静止状态时，永磁体(4)的磁力线穿过永磁体气隙进入定子铁芯(8)中，永磁体(4)的磁力线再穿过凸极气隙进入同步转子铁芯(5)中，磁力线回到永磁体(4)构成闭合回路；永磁体(4)产生的永磁拉力，使同步转子铁芯(5)和永磁体(4)的全部径向外表面位于定子铁芯(8)内表面的内侧，缓冲垫二(11)的轴向外侧与轴承二(20)的轴向内侧相互靠近，异步转子铁芯(7)与鼠笼(10)只有一部分径向外表面位于定子铁芯(8)内表面的内侧；
过渡异步起动永磁同步电动机在起动状态时，转子部件的鼠笼导条(12)的局部切割定子旋转磁场的磁力线，鼠笼导条(12)产生的电磁力矩(21)分解为轴向分力(22)和径向分力(23)，径向分力(23)产生异步起动转矩，轴向分力(22)使转子部件沿着轴向分力(22)方向产生轴向移动，使异步转子铁芯(7)与鼠笼(10)全部径向外表面位于定子铁芯(8)内表面的内侧，全部长度的鼠笼导条(12)切割定子旋转磁场的磁力线，鼠笼导条(12)产生更大的异步起动转矩；
与此同时，同步转子铁芯(5)和永磁体(4)的一部分径向外表面离开定子铁芯(8)内表面的内侧，降低永磁体(4)在电动机气隙中建立的转子磁场强度，从而减小永磁体(4)产生的发电制动转矩；此时，缓冲垫一(2)的轴向外侧与轴承一(19)的轴向内侧相互靠近；
转子部件被牵入同步转速后，转子部件的转差率为零，鼠笼导条(12)不产生电磁力矩(21)，轴向分力(22)为零，永磁体(4)产生的永磁拉力使转子部件产生轴向移动，使同步转子铁芯(5)和永磁体(4)的全部径向外表面重新位于定子铁芯(8)内表面的内侧，转子部件的同步转子铁芯(5)与永磁体(4)构成的转子磁场与定子旋转磁场相互作用产生同步转矩，使过渡异步起动永磁同步电动机进入同步运行状态。
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