CN105720719A - 一种可变励磁永磁同步电机转子结构 - Google Patents

一种可变励磁永磁同步电机转子结构 Download PDF

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吉智
朱涛
孙勇
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Abstract

本发明公开了一种可变励磁永磁同步电机转子结构，属于一种电机转子。本发明是在转子内相邻永磁体的中间位置沿转子的径向方向均匀的开有槽，在转子周围安装数套弱磁调节机构；所述的弱磁调节机构包括安装在槽内沿转子径向滑动的软铁块，在转子和软铁块之间安装有弹簧，对应每个软铁块安装有连杆配重机构；连杆配重机构包括与转子一体的支架，在支架上安装一连杆，连杆通过支架安装在转子上并能以支架为中心摆动；在连杆的一端安装一配重，另一端安装一个滚轮，连杆通过滚轮抵靠在软铁块上。优点：在低速时，有效励磁磁场强，保证了低速时的转矩输出能力；高速时，有效励磁磁场减弱，提高了永磁同步电机的最高运行速度。

Description

一种可变励磁永磁同步电机转子结构
技术领域
本发明涉及一种电机转子，具体是一种可变励磁永磁同步电机转子结构，
可根据转速自动调整励磁强度。
背景技术
永磁同步电动机是同步电动机的一种，其励磁磁场由永磁体产生，消除了励磁损耗，具有高功率密度、高效率和调速范围宽等优点，广泛应用于高性能伺服和运动控制领域。
与电励磁同步电动机不同，永磁同步电动机由永磁体产生励磁磁场，因而磁场强度一般恒定不变。根据永磁同步电动机基本电磁关系，电动机旋转反电势随转速增大而增大，当电动机高速运行时旋转反电势接近电源供电电压，电流调节器饱和，电机转矩输出性能急剧恶化，限制了电动机转速进一步提高。
永磁同步电动机弱磁控制技术可以解决以上问题，即随着电机转速增大，控制电机气隙磁场强度相应降低，从而降低旋转反电势增大的速度。因而在电源电压不变的情况下提高了电机最高运行速度。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种可变励磁永磁同步电机转子结构，随着转子转速增大，在离心力的作用下，转子结构发生相应变化，引起电机励磁磁路变化，从而造成励磁磁场强度相应减弱。
本发明是以如下技术方案实现的：一种可变励磁永磁同步电机转子结构，包括转子，在转子内相邻永磁体的中间位置沿转子的径向方向均匀的开有槽，槽的个数与永磁体的个数相同，在转子周围安装数套弱磁调节机构；所述的弱磁调节机构包括安装在槽内沿转子径向滑动的软铁块，在转子和软铁块之间安装有弹簧，对应每个软铁块安装有连杆配重机构；所述的连杆配重机构包括与转子一体的支架，在支架上安装一连杆，连杆通过支架安装在转子上并能以支架为中心摆动；在连杆的一端安装一配重，另一端安装一个滚轮，连杆通过滚轮抵靠在软铁块上。
工作原理：随着电机转速增大，电机励磁强度相应降低；电机转速降低，励磁强度相应增大。本结构通过提高电机最高运行速度，控制高速时电枢反电势的过度增大。随着电机转速的增大，弱磁调节机构的配重在离心力的作用下向远离转子中心的方向移动，通过连杆驱动软铁块沿转子径向方向上向轴心移动，增大了漏磁通，从而降低了有效励磁磁通。转速降低时，弹簧驱动软铁块向远离转子中心的位置移动，降低了漏磁通，相应增大了有效励磁磁通。这种励磁磁通随转速变化的规律满足了电机调速的需要。
本发明的有益效果是：可以自动相应调整软铁块插入转子槽内的深度，从而改变磁通路径，达到随转速增大自动降低永磁磁通的目的，从而在电源电压不变的前提下提高了电机的最高运行速度；对于同一台电机，在低速时，有效励磁磁场强，保证了低速时的转矩输出能力；高速时，有效励磁磁场减弱，提高了永磁同步电机的最高运行速度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细描述。
图1是本发明静止时的截面简图；
图2是本发明高速时的截面简图。
1、转子，2、槽，3、软铁块，4、弹簧，5、支架，6、连杆，7、配重，8、滚轮。
具体实施方式
以4极永磁同步电机为例，如图1所示，本发明是对传统永磁同步电机结构进行改造，与普通永磁同步电机转子结构的不同之处集中在转子所开的槽2和弱磁调节机构上。
一种可变励磁永磁同步电机转子结构有一转子1，在转子1内相邻永磁体的中间位置沿转子1的径向方向均匀的开有槽2，槽的个数与永磁体的个数相同，在转子1周围安装数套弱磁调节机构；所述的弱磁调节机构包括安装在槽2内的沿转子径向滑动的软铁块3，在转子1和软铁块3之间安装有弹簧4，对应每个软铁块3安装有连杆配重机构；所述的连杆配重机构包括与转子1一体的支架5，在支架5上安装一连杆6，连杆6通过支架5安装在转子1上并能以支架5为中心摆动；在连杆6的一端安装一配重7，另一端安装一个滚轮8，连杆6通过滚轮8抵靠在软铁块3上，安装滚轮8是为了减小和软铁块3之间的摩擦阻力。
本实施例中，所述的连杆6通过轴承与支架5连接，并通过支架5安装在转子1外侧，所述的支架5垂直固定在转子1的柱面上。
为了受力均匀，所述的槽2有4个，槽2和弱磁调节机构在转子外侧与内部的永磁体均匀配对安装。
为了方便软铁块滑动，所述的软铁块3采用“T”型软铁块，“T”型软铁块的底端安装在槽2内。
除了四极电机，六极、八极、十极、十二极等其他极数的电机都是一样，只要保证所开槽数和永磁体数一样，均匀分布即可。
工作过程如下：电机静止时如图1所示，在弹簧4弹力的作用下软铁块3在转子径向方向上，向远离转子中心的外侧移动，挤压连杆6带动配重贴紧软铁块3；如图2所示，在电机高速运行时，配重7在离心力的作用下向远离转子1的方向移动，带动连杆6摆动，连杆6通过滚轮8挤压软铁块3，压缩弹簧使软铁块3在槽2内向靠近转子1中心的方向运动，直到弹簧弹力和连杆推力相平衡。由于随着电机转速越大，软铁块3越靠近相邻两永磁体中间的位置，降低了有效磁场的强度，从而降低旋转反电势增大的速度。因此在电源电压不变的情况下提高了电机最高运行速度。
软铁块3距离转子1中两相邻永磁体中间位置的远近会造成永磁体励磁磁路的变化，相应改变了励磁强度。具体规律如下：电机低速运转时，由于弹簧4的作用大于配重7离心力的作用，软铁块3距离转子1中两相邻永磁体中间位置较远，有效励磁磁场强度较大，从而保证了电机低速时的转矩输出能力。电机转速越快，软铁块3距离转子1中两相邻永磁体中间位置越近，漏磁越大，有效励磁磁场强度越小，从而降低旋转反电势增大的速度。因此在电源电压不变的情况下提高了电机最高运行速度,从而从电机自身结构的角度解决了弱磁控制问题。

Claims (3)

1.一种可变励磁永磁同步电机转子结构，包括转子（1），其特征在于：在转子（1）内相邻永磁体的中间位置沿转子（1）的径向方向均匀的开有槽（2），槽（2）的个数与永磁体的个数相同，在转子（1）周围安装数套弱磁调节机构；所述的弱磁调节机构包括安装在槽（2）内的沿转子径向滑动的软铁块（3），在转子（1）和软铁块（3）之间安装有弹簧（4），对应每个软铁块（3）安装有连杆配重机构；所述的连杆配重机构包括与转子（1）一体的支架（5），在支架（5）上安装一连杆（6），连杆（6）通过支架（5）安装在转子（1）上并能以支架（5）为中心摆动；在连杆（6）的一端安装一配重（7），另一端安装一个滚轮（8），连杆（6）通过滚轮（8）抵靠在软铁块（3）上。
2.根据权利要求1所述的一种可变励磁永磁同步电机转子结构，其特征在于：所述的连杆（6）通过轴承与支架（5）连接，并通过支架（5）安装在转子（1）外侧，所述的支架（5）垂直固定在转子（1）的柱面上。
3.根据权利要求1或2所述的一种可变励磁永磁同步电机转子结构，其特征在于：所述的软铁块（3）采用“T”型软铁块，“T”型软铁块的底端安装在槽（2）内。
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